Estructura microscópica electrónica de una célula bacteriana típica
Estructura microscópica electrónica de una célula bacteriana típica!
Estos son esencialmente sistemas de una envoltura que consisten en material nuclear central rodeado de citoplasma.
La masa completa del protoplasto está encerrada solo dentro de una membrana plasmática.
Las células bacterianas muestran una estructura procariótica típica. Está encerrado por tres capas, la cubierta más externa del limo, la pared celular media y la membrana plasmática más interna.
[I] Slime Layer, Capsule, Glycocalyx:
Es una capa gelatinosa presente en la superficie exterior de la pared celular, generalmente compuesta por polisacáridos (p. Ej., Dextrano, dextrina, levan) y / o cadenas polipeptídicas de aminoácidos. Cuando los constituyentes de esta capa son solo polisacáridos que forman una capa viscosa, se denomina capa de limo. Pero cuando las sustancias nitrogenadas (es decir, los aminoácidos) también están presentes junto con los polisacáridos, entonces se llama cápsula.
La producción / formación de la cápsula depende de factores ambientales y nutricionales. Varias cepas de la misma especie pueden tener cápsulas de varios polisacáridos específicos de cepas diferentes. Una estructura diferente, el Glycocalyx, es una masa enredada de fibras delgadas de polisacárido que se extienden desde la superficie bacteriana. La cápsula o glycocalyx puede desempeñar varios papeles importantes.
1. Una cápsula gruesa puede proteger la célula de la deshidratación. Sin embargo, no impide el paso de nutrientes solubles en agua y productos de desecho.
2. La cápsula protege a algunos patógenos del engullimiento y la destrucción de los glóbulos blancos del cuerpo, lo que contribuye a la capacidad de un organismo para causar enfermedades.
3. A diferencia de la cápsula, el glucocalix no puede proteger una célula individual de la destrucción. Sin embargo, puede ayudar a que las células bacterianas se adhieran unas a otras, formando un agregado bacteriano que las células sanguíneas pueden encontrar difícil de engullir.
4. El polisacárido de glycocalyx es responsable de permitir que algunas bacterias se adhieran a las superficies.
Vainas:
Algunas especies de bacterias, particularmente las de agua dulce y ambientes marinos, están encerradas dentro de una vaina o túbulo. Las vainas están compuestas de compuestos metálicos insolubles, como los óxidos férricos y manganicos, precipitados alrededor de las células como productos de su actividad metabólica. La vaina no es una parte vital de la célula.
Tallos
Ciertas especies bacterianas se caracterizan por la formación de un apéndice semirrígido llamado tallo que se extiende desde la célula. Permite que la célula se adhiera a superficies sólidas con la ayuda de una sustancia adhesiva producida en el extremo distal.
[II] pared celular:
La pared celular bacteriana es la estructura que rodea inmediatamente la membrana celular. La pared celular es una estructura compleja compuesta de varias sustancias. La rigidez de la estructura de la pared celular se debe principalmente al peptidoglicano (también conocido como mureína o muco-péptido), una sustancia que se encuentra solo en procariotas.
Estos polímeros muy grandes están compuestos por tres tipos de bloques de construcción:
1. N-accetil glucosamina (NAG)
2. N-accetyl muramic y (NAM) y
3. un péptido que consta de cuatro o cinco aminoácidos, a saber, L-alanina, D-alanina, ácido D-glutámico y lisina o ácido diaminopimélico.
Los azúcares NAG y NAM se alternan para formar largas cadenas paralelas. Adheridas a las moléculas de NAM hay cadenas laterales cortas de cuatro o cinco aminoácidos. Una sola capa de peptidoglicano es una red de cadenas de azúcar adyacentes unidas entre sí a través de las cadenas laterales de aminoácidos, formando así una estructura reticulada que cubre toda la célula.
Algunas bacterias pueden tener varias capas de peptidoglicano. Los antibióticos de penicilina y cefalosporina causan la muerte de las células bacterianas al interferir con la síntesis de peptidoglicanos. Los peptidoglicanos, junto con otros dos constituyentes de la pared celular, el ácido diaminopimélico y el ácido teicoico, son exclusivos de los procariotas. Es importante tener en cuenta que los aminoácidos en el péptido en peptidoglicanos existen en la configuración D.
Las bacterias grampositivas y gramnegativas muestran diferencias en su composición de la pared celular. Las propiedades de tinción de esas bacterias dependen de su composición de pared celular. La resistencia a los antibióticos de algunas cepas también depende de la composición de la pared celular.
[III] Membrana citoplasmática:
La pared celular es seguida por la membrana plasmática de lipoproteínas o membrana citoplásmica. Controla el paso de sustancias químicas en solución dentro y fuera de la célula. También proporciona la maquinaria bioquímica para mover iones minerales, azúcares, aminoácidos, electrones y otros metabolitos a través de la membrana. La membrana citoplásmica es una bicapa de fosfolípido-proteína similar a la presente en células de plantas y animales.
La principal diferencia, sin embargo, es que no hay esteroles en los procariotas. Las enzimas respiratorias (citocromos, enzimas del ciclo de Krebs, NADH, etc.) no están unidas por separado por las membranas que se encuentran en los eucariotas: la superficie interna de la propia membrana citoplasmática proporciona sitios para la unión de estas enzimas.
La membrana celular es el sitio de muchas funciones que incluyen:
1. Transporte de moléculas dentro y fuera de la célula.
2. Secreción de enzimas extracelulares.
3. Respiración y fotosíntesis.
4. Regulación de la reproducción y
5. Síntesis de la pared celular.
[IV] Citoplasma e inclusiones citoplasmáticas:
El citoplasma bacteriano es una mezcla compleja de carbohidratos, proteínas, lípidos, minerales, ácido nucleico y agua. Almacena material orgánico en forma de glucógeno, volutina y poli-P-hidroxibutirato. Algunas bacterias fotosintéticas y no fotosintéticas también acumulan azufre y hierro en su citoplasma.
Las algas verde-azuladas son capaces de utilizar el CO 2 y el H 2 O, con la energía proporcionada por el sol debido a la presencia de pigmentos fotosintéticos que se denominan colectivamente "ficobilinas", que consiste en ficocianina (azul) y ficoeritrina (roja) . Las bacterias fotosintéticas como Rhodospirillum sp. y Chromatium sp. deben su hábito autótrofo a un tipo especial de clorofila, la bacterio-clorofila.
Además de la porción de líquido y las partículas de almacenamiento, el citoplasma bacteriano también contiene un área cromática o nuclear y algunas otras inclusiones. La célula bacteriana está desprovista de mitocondrias, retículo endoplásmico, centrosoma y cuerpos de Golgi.
1. Material nuclear:
La característica de un núcleo bacteriano es la ausencia de membrana nuclear, nucleolo, cromonema y savia nuclear. Tal núcleo se denomina nucleoide o genóforo. Bajo un microscopio electrónico, el nucleoide parece ser fibrilar y está compuesto de un ADN de doble o de una sola hebra. Tiene aproximadamente 5 x 10 6 pares de bases y un peso molecular de aproximadamente 3 x 10 9 .
La molécula de ADN tiene una longitud aproximada de 1000 µm, generalmente formando una estructura similar a un anillo o, a veces, permanece difusa en todo el citoplasma de la célula. El nucloide de Escherichia coli tiene un núcleo central de ARN, rodeado por 12-82 supercoilings de ADN. Algunas moléculas de proteínas también están asociadas con el ADN.
El ADN bacteriano está exento de histonas, por lo que no se puede comparar con los cromosomas de las células eucarióticas.
2. Plásmidos:
Las células bacterianas también contienen algunos determinantes hereditarios extracromosómicos que son independientes de los cromosomas bacterianos o están integrados en ellos. Lederberg (1952) acuñó el término plásmidos para tales determinantes hereditarios extra cromosómicos. Los plásmidos son portadores de genes no esenciales y no tienen ningún papel en la viabilidad y el crecimiento de las bacterias. De ahí que también se definan como elementos autónomos prescindibles.
Los plásmidos son moléculas de ADN de doble cadena, circulares cerradas que varían en tamaño desde 1 Kb (Kilobase-1000 bases) hasta más de 200 Kb. A menudo, los genes transmitidos por plásmidos codifican enzimas que, bajo ciertas circunstancias, son ventajosas para el huésped bacteriano.
Entre los fenotipos conferidos por diferentes plásmidos se encuentran:
a. resistencia a los antibioticos
segundo. produccion de antibioticos
do. Degradación de compuestos orgánicos complejos.
re. produccion de colicinas
mi. Producción de enterotoxinas.
F. Producción de enzimas de restricción y modificación.
En condiciones naturales, muchos plásmidos se transmiten a nuevos huéspedes mediante un proceso similar a la conjugación. En su mayor parte, la replicación del ADN plasmídico se lleva a cabo por el mismo conjunto de enzimas utilizadas para duplicar el cromosoma bacteriano. Algunos plásmidos están bajo 'control estricto', lo que significa que su replicación está acoplada a la del huésped, de modo que solo una o, como mucho, unas pocas copias del plásmido estarán presentes en cada célula bacteriana.
Por otro lado, los plásmidos bajo "control relajado" tienen un número de copias de 10-200 que se puede aumentar a varios miles por célula si se detiene la síntesis de proteínas del huésped. En ausencia de síntesis de proteínas, la replicación del plásmido relajado continúa mientras que la replicación del ADN cromosómico y de los plásmidos "rigurosos" cesa.
3. Ribosomas:
Dispersos en el citoplasma hay numerosos ribosomas formados por ARN. Estas partículas son sitios para la síntesis de proteínas y se encuentran en grupos llamados "polirribosomas" o "polisomas" y están formadas por subunidades grandes y pequeñas. Los ribosomas bacterianos son de 70 S y consisten en dos subunidades.
La constante de sedimentación de la subunidad más grande es 50 S y la de la unidad más pequeña es 30 S. La primera tiene dos moléculas de ARN y 35 aminoácidos y la última una molécula de ARN y 21 aminoácidos diferentes.
4. Mesosomas:
Estos son complejos despliegues localizados de la membrana citoplásmica. Puede haber 2-4 mesosomas en una célula y el número suele ser mayor en las bacterias que muestran una actividad respiratoria alta, como las bacterias nitrificantes.
Con frecuencia, se encuentra que se originan en un punto donde la membrana comienza la invaginación antes de la división celular y se unen a la región "nuclear". Se cree que los mesosomas funcionan en la síntesis de la pared celular y en la división del material nuclear.
[V] Flagella:
El flagelo bacteriano es un apéndice protoplásmico, largo, con forma de látigo filamentoso, que surge en la envoltura celular y se extiende más allá de la superficie celular. La estructura y composición de los flagelos bacterianos es completamente diferente de la de los flagelos eucariotas. En lugar de la disposición “9 + 2” de microtúbulos que contienen tubulina, existe simplemente un filamento único de proteína globular llamada flagelina.
Es una estructura proteica desnuda que carece de microtúbulos. Los flagelos son responsables de la locomoción de las células bacterianas y están involucrados en la quimiotaxis y funcionan como un órgano sensorial de una bacteria. El flagelo varía en longitud de 10 µm a 20 µm y tiene un espesor de aproximadamente 0.2 µm. Un flagelo tiene tres partes.
(a) Cuerpo basal o gránulo basal
(b) Estructura en forma de gancho y
(c) Filamento
No todas las bacterias poseen flagelos como en las bacterias atrias (p. Ej., Pasteurella, Lactobacillus). Los flagelos bacterianos son rígidos y no se mueven de un lado a otro. En cambio, giran como el propulsor de un barco.
[VI] Pili (Singular-pilus):
También conocidas como fimbrias (singular-fimbria), se pueden ver solo en una micrografía electrónica. Son más numerosos que los flagelos. Estos son apéndices filamentosos pequeños, rectos y delgados no asociados con la motilidad del organismo. Consiste en una proteína llamada pilina dispuesta helicoidalmente alrededor de un núcleo central. Sus funciones conocidas incluyen:
1. Un tipo especial de pilus llamado F. pilus (sex pilus) sirve como puerto de entrada de material genético durante el apareamiento bacteriano (conjugación)
2. Servir como un medio de unión a diversas superficies, es decir, contribuir al establecimiento de la infección mediante la unión de bacterias a las superficies celulares de animales y plantas de las cuales pueden obtener nutrientes.
Mycoplasmas:
Los micoplasmas son los procariotas aerobios más pequeños conocidos sin una pared celular descubierta por primera vez por Pasteur (1843) mientras estudiaba el agente causante de la pleuroneumonía en el ganado. Fueron designados como PPLO (organismos similares a la pleuroneumonía). En 1898, Nocard y Roux lograron obtener cultivos puros de estos microorganismos en medios que contenían suero.
Los micoplasmas son contaminantes frecuentes en cultivos de tejidos ricos en materia orgánica. También se han encontrado en manantiales de agua caliente. Ocurren en el suelo, aguas residuales y diferentes sustratos y en humanos, animales y plantas.
Estos microorganismos pleuromórficos fueron nombrados como Asterococcus mycoides por Borrel et al. (1910). Nowak (1929) colocó este organismo en el género Mycoplasma, que pertenece a la clase Mollicutes del orden Mycoplasmatales. Mycoplasma se puede cultivar en medios libres de células.
Estructura de los micoplasmas:
La ausencia de una pared celular verdadera hace que estos organismos sean altamente plásticos y fácilmente deformables, por lo que los micoplasmas son irregulares y de forma variable. Las células pueden ser coccoides, granulares, en forma de pera, en forma de racimo, en forma de anillo o filamentosas.
Estos organismos están cubiertos con una unidad de membrana citoplásmica lipoproteica, de 7.5-10 µm de espesor. El citoplasma contiene ribosomas y estructura similar a un nucleoplasma. Aunque el material genético está compuesto de ADN y ARN, es menos de la mitad de lo que suele ocurrir en otros procariotas, y es quizás el límite más bajo requerido para el organismo celular. La cantidad de ADN es de hasta el 4 por ciento y el ARN de alrededor del 8 por ciento. El contenido de G + C en el ADN oscila entre el 23 y el 40 por ciento.
Las células PPLO tienen varias enzimas útiles en la replicación del ADN, la transcripción y la traducción involucradas en la síntesis de proteínas y la generación de ATP a partir del azúcar de forma anaeróbica.
