Función del nucleoide en la bacteria

2.-MEMBRANA CITOPLASMÁTICA

Es una estructura obligada de las bacterias, se sitúa  dentro de la pared celular, de la que está separado por el espacio periplásmico.

Composición y Estructura

está compuesto de proteínas (50%-70%) y fosfolípidos (20%-30%). La estructura es la llamada de mosaico fluido, consiste una doble capa de fosfolípidos, incrustados en esta capa están las proteínas, consiste una doble capa de fosfolípidos, similar a la membrana citoplasmática de las células eucariotas, no contiene esteroles como en la membrana citoplasmática de las células eucariotas. Los únicos procariotas que contienen esteroles son los miembros del género Mycoplasma.

Funciones de la membrana citoplasmática:

-    El transporte activo y pasivo de moléculas al interior de la célula.

-   Función metabólica: es importante en la degradación de nutrientes y en la obtención de energía (tiene enzimas ligadas a la membrana que catalizan reacciones químicas que destruyen sustancias nutritivas líberándose energía en forma de ATP). En la membrana se encuentran diferentes pigmentos y enzimas que intervienen en la fotosíntesis, son las bacterias fotosintéticas (transforman la energía lumínica en energía química).

-    La síntesis de precursores de la pared celular.

-    La secreción de enzimas y toxinas

-    Sobre ella actúan detergentes y antibióticos polipeptídicos.

-     Participa en la división bacteriana   a través de los mesosomas junto con la pared celular

Movimiento de sustancias a través de membrana celular:

Solo moléculas tan pequeñas y sin carga como el agua pueden circular libremente, pero sustancias como aminoácidos, ácidos orgánicos, sales inorgánicas que son más grandes necesitan mecanismos de transporte.

Tanto en los procariotas como en las eucariotas, los nutrientes atraviesan la membrana a través de diferentes mecanismos:

-    

Mecanismo pasivo:

no conlleva gasto energético, se realiza desde una zona de mayor concentración a una zona de menor concentración (gradiente de concentración)

-   

Mecanismo activo:

cuando la célula consume energía para el paso de sustancias por

-    la  membrana,  (ATP)  normalmente,  va  de  una  zona  diluida  a  una  zona  más concentrada, en contra del gradiente de concentración.

3.-MESOSOMAS

En la membrana citoplasmática al microscopio electrónico se observan unas invaginaciones (plegamientos) llamados mesosomas.

Funciones

Participan en la división celular, ya que se establecen cerca de la formación nuclear.

-    Pueden estar asociados a procesos de formación de energía (ATP).

-    En eliminación de sustancias de desecho.

-    Para captar nutrientes del exterior.

4.-CITOPLASMA O PROTOPLASMA

Es un   fluido formado por agua alrededor de un 85%, de compuestos minerales y fermentos; contiene además  partículas en suspensión como el cromosoma bacteriano o núcleo, los ribosomas y las inclusiones citoplasmáticas:

Los ribosomas:

son gránulos densos homogéneos y aunque compuestos de ARN 60% y proteínas en un 60%. El compuesto principal es el ARN ribosómico y en él tienen lugar las síntesis proteicas.

.Los ribosomas bacterianos están formados por dos subunidades de diferente tamaño: 50

S y 20 S   que conjuntamente   forman el ribosoma bacteriano 70 S (S = unidades de sedimentación, donde influye la forma y el tamaño) . Las diferencias en los RNA ribosómicos y las proteínas constituye la base de muchos antibacterianos que actúan inhibiendo la síntesis proteica bacteriana pero no la humana.

Inclusiones citoplasmáticas:

llamadas también granulaciones son inclusiones sólidas que pueden ser almidón, azufre, etc. Son gránulos de reserva de diversos tipos de sustancias que la bacteria sintetiza en momentos de abundancia de alimentos, o bien son residuos de su metabolismo. Estas inclusiones están dispersas por el citoplasma. Pueden ser de almidón, glucógeno, lípidos, azufre etc. Las inclusiones sirven como elementos de reserva nutritiva.

Vacuolas:

Son acumulaciones de líquidos o gases

El nucleoide:

Es el área del citoplasma en el que se sitúa el DNA, esta formado por una sola molécula circular y larga de ADN bicatenario (2 cadenas de ADN)
, esta molécula es la que forma el cromosoma bacteriano y en el se encuentra toda la información genética que la bacteria necesita a lo largo de su vida para su desarrollo, (información genética). Este cromosoma está unido por uno o varios puntos a la membrana citoplasmática, normalmente a través de proteínas de la membrana.

El nucleoide no contiene ni membrana nuclear, ni nucleolos, ni histonas lo que le diferencia del núcleo de las células eucariotas

La diferencia del nucleoide de procariotas y eucariotases, que las eucariotas tienen varios cromosomas y además recubiertos por membrana nuclear mientras que las procariotas solo tienen un cromosoma y no tienen membrana nuclear.

El ADN se encuentra dividido en unidades funcionales o genes. Estos genes pueden ser de dos tipos: a) Aquellos cuya secuencia de bases codifica cadenas polipeptídicas o moléculas de ADN (genes estructurales)
, y b) Los que únicamente tienen una función reguladora de los anteriores (genes reguladores). Es decir, los genes reguladores actúan activando o deteniendo la actividad de los genes estructurales de acuerdo con las necesidades de la célula.

La diferencia del nucleoide de procariotas y eucariotases, que las eucariotas tienen varios cromosomas y además recubiertos por membrana nuclear mientras que las procariotas solo tienen un cromosoma y no tienen membrana nuclear.

Plásmidos

Son moléculas de DNA extracromosómico, no asociadas al ADN del núcleoide, capaces de replicarse de forma autónoma y se transmite de forma estable a las células hijas. Un plásmido solo codifica   de 5-10 a 15 genes y como máximo 100 pero no son nunca esenciales para el desarrollo y vida de la célula. Se encuentran plásmidos tanto en las bacterias G+ como en las G-, y en una misma célula pueden coexistir distintos tipos de plásmidos.

1)  Los plásmidos transmisibles pueden ser transferidos de célula a célula mediante conjugación, tienen un tamaño grande ya que contienen gran cantidad de genes responsables de la síntesis del Pili sexual y de las enzimas necesarias para su transferencia.

2)  Los plásmidos no transmisibles son pequeños ya que no contienen los genes de transferencia

Los plásmidos  pueden albergar en su interior genes que codifican diferentes funciones:

resistencia a antibióticos, a metales pesados, resistencia a radiaciones ultravioleta, producción de toxinas, síntesis de enzimas, etc

Un plásmido se puede transferir de una bacteria a otra, este paso se realiza por un mecanismo genético denominado “conjugación” en la que intervienen los pilis. En ocasiones un plásmido se puede integrar dentro del cromosoma y al trozo  que se integra se llama Episoma.

5.-TRANSPOSONES

Los transposones son fragmentos de DNA que se mueven de un sitio a otro, tanto dentro de una misma molécula de DNA como entre moléculas de DNA de bacteria plásmidos y bacteriófagos.

A diferencia de los plásmidos y los virus de las bacterias, los transposones no son capaces de replicarse independientemente;  se replican como parte del DNA receptor.

6.-GLICOCÁLIX / CAPSULA

Algunas células bacterianas están rodeadas por una capa de material viscoso llamada glicocálix.) Normalmente esta constituido por una materia que se sintetiza en el interior de la célula y la bacteria la excreta al exterior, es de naturaleza polisacaridica  y si está fuertemente adherida a la pared celular  se denomina cápsula.
Si por el contrario , está desorganizado ,sin una forma definida y no está firmemente unido a la pared celular, se denomina capa mucilaginosa

La cápsula se puede observar por medio del microscopio de contrastes de fases:

-    Realizando una tinción en la que se tiñe solo la bacteria y la cápsula aparece sin teñir.

-    Métodos químicos: con técnicas que detectan la presencia del polisacárido.

-   Métodos físicos: como el polisacárido es viscoso se puede utilizar una técnica de viscosidad.

-   Métodos biológicos: son métodos serológicos en los que se utilizan sueros y se realizan mediante una reacción antígeno-anticuerpo

Funciones de la cápsula:

-    Sirve de protección frente a la fagocitosis,

-    Sirve de material de reserva cuando las condiciones son adversas

-    Adherencia  se adhiere a la superficie de las células que van a parasitar.

-    Resistencia frente a distintos agentes como antibióticos,.

-    Para protegerse frente el ataque de un bacteriófago.

Interés industrial:

-  En  clínica,  en  caso  de  una  epidemia  para  detectar  que  tipo  de  bacteria  esta provocando esa epidemia, ya que si tiene cápsula se puede determinar rápidamente mediante la reacción de Quellung o de hinchazón de la cápsula, que consiste en probar distintos antisueros poniéndolos en contacto con la muestra.

-  En la alimentación, como espesante y esterilizante.

-  En el ámbito farmacéutico, el uso del polisacárido se utiliza en la obtención de sueros hospitalarios (Dextrano) y vacunas como la del Streptococcus pneumoniae

6.-FÍMBRIAS  Y PILI.-

Son estructuras huecas y tubulares constituidas por moléculas de proteínas que aparecen en la superficie externa de algunas bacterias, se encuentran mayoritariamente en las bacterias G-

Las fimbrias son apéndices bacterianos en forma de vellosidades unidas en toda la superficie de la célula bacteriana, la forma es semejante a los flagelos pero son más cortos y delgados, el componente químico es la proteína pilina.
Igual que los flagelos las fimbrias parecen originarse en la membrana citoplasmática y permite a la bacteria fijarse al sustrato.

Las funciones de los fímbrias son:

1)  De adherenciaPara unirse a superficies o a otras células bacterianas

2)  AntigénicaActúa como antígenos para otros organismos

3)  De agregaciónPara unirse a otras bacterias formando agregados bacterianos

Los pelos son largos, poco numerosos (2 o 3). Los pili tienen dos funciones importantes:

1)  Intervienen en la uníón de la bacteria a la superficie de las células humanas

2)  El pelo sexual es un tipo especializado de Pili que se utiliza en el intercambio del material genético con otras bacterias (conjugación).

Los pelos y las fimbrias carecen de función locomotora

8.- FLAGELOS

El flagelo es un apéndice filamentoso helicoidal de estructura semirígida, cuya función principal es dotar de movimiento autónomo a la bacteria, no todas las bacterias tienen flagelos, generalmente tienen tamaño mayor en longitud y es de estructura muy fina, es

difícil  de  observar  al  microscopio  normal,  se  debe  de  observar  al  microscopio electrónico o bien aplicar técnicas de tinción  que engrosan al flagelo, la sustancia más utilizada es el Nitrato de Plata.

Las bacterias se pueden clasificar en atricas  que son aquellas sin flagelos, monotricas

con un solo flagelo y politricas cuando tienen más de un flagelo

Atendiendo a su disposición se pueden clasificar en lofotricas   los flagelos se disponen en  un  solo  polo  de  la  bacteria,  anfitricas  se  disponen  en  los  2  polos,  peritrica:
Alrededor de la bacteria.

Estructura de un flagelo

En el flagelo se pueden distinguir 3 partes fundamentales:

- 

Filamento:

es la parte que se encuentra fuera de la célula y esta formado por una parte proteica la Flagelina

- 

Gancho:

estructura que une el filamento con la parte interna y es de naturaleza proteica.

- 

Cuerpo basal:

queda englobado dentro de la estructura de la célula y en él radica el movimiento del flagelo, también es de naturaleza  proteica.

El flagelo bacteriano es el antígeno H.

8.-LAS ESPORAS O ENDOSPORAS.-

Son estructuras altamente resistentes que se forman en respuesta a condiciones adversas

.Son dos géneros de bacilos grampositivos de importancia médica como son el GéneroBacillus, que incluye el agente casual del ántrax, y el Género Clostridium, que incluye los agentes causales del tétanos y botulismo. La formación de esporas (esporulación) se produce cuando hay ausencia de nutrientes. Las esporas se forman en el interior de la célula y contiene el DNA bacteriano, cierta cantidad de citoplasma, membrana  celular,  peptidoglicano,  poca  agua  y,  sobre  todo,  una  envuelta  gruesa

responsable de la resistencia de la espora al calor, a la deshidratación, a la radiación y a los compuestos químicos.

La capacidad de una bacteria para formar espora es genética, una vez formada no tiene actividad metabólica y es capaz de mantenerse inactiva durante muchos años. Cuando la espora es expuesta al agua o a los nutrientes adecuados, unas enzimas específicas degradan la envuelta de forma que el agua y los nutrientes puedan entrar, dando lugar a la germinación de una célula bacteriana potencialmente patógena. Se debe tener en cuenta que el proceso de diferenciación no es un proceso de reproducción, ya que una célula produce una única espora que germinará en una sola célula.

No se encuentran esporas en muestras clínicas provenientes de pacientes infectados por microorganismos que forman esporas, ya que el suministro de nutrientes en estos casos es adecuado.

Las esporas pueden ser esféricas, cilíndricas u ovales. Según su tamaño pueden ser de mayor tamaño que la célula vegetativa, se llaman deformantes o de menor tamaño se llama no deformantes.

Se pueden observar al microscopio óptico por contraste de fases ya que son estructuras que brillan mucho porque no tienen agua.

Propiedades de las esporas

-   Son resistentes al calor y esto se debe fundamentalmente al estado de deshidratación del protoplasto.

-    Son inactivas metabolicamente (no consumen O2 energía…)

-    Son resistentes a la desecación porque el protoplasto tiene varias envolturas.

- Son resistentes a las radiaciones ultravioleta por estar el ácido nucleico protegido y por las envolturas que impiden llegar las radiaciones al protoplasto

-    Son resistentes a los productos tóxicos y son difíciles de teñir.

9.-TOXINAS

Son sustancias producidas por microorganismos, principalmente bacterias, que tienen efecto tóxico o venenoso en los tejidos del huésped.

Las  exotoxinas  son  liberadas  al  medio  que  circunda  al  microorganismo  y  las endotoxinas que producen su efecto formando parte del microorganismo, sin ser liberadas.

Las  exotoxinas  suelen  ser  proteínas  que  tienen  una  gran  especificidad  para  ciertos tejidos, neurotoxinas (atacan al sistema nervioso), enterotoxinas (las que afectan a las células epiteliales digestivas causando diarreas.

Algunas exotoxinas tienen efectos tóxicos incluso en ausencia del microorganismo que las produce, como ocurre con el botulismo, cólera, difteria y tétanos.

Las endotoxinas son moléculas estructurales de la membrana externa de la pared celular de bacterias G-, su actividad tóxica la tienen tanto si están formando parte de la pared celular intacta como cuando son liberadas al medio al desintegrarse  la bacteria.