Estructuras de superficie y esporulación bacteriana: cápsula, flagelos, fimbrias y endosporas

Estructuras de superficie bacteriana

Describa la composición de la cápsula bacteriana: Está compuesta por macromoléculas asimétricas que, en muchos casos, constan de una serie de unidades repetitivas: polisacáridos o polipéptidos.

Cápsula polisacárida

Heteropolisacáridos aniónicos, que son unidades repetitivas de azúcares, aminoazúcares y ácidos urónicos. Heteropolisacáridos neutros: levanos (polímeros de fructosa), dextranos (PM de dextrosa), celulosa (PM de glucosa, poco frecuente, así como en bacterias que pueden sintetizarlo) y alginatos (alternancia de tipos de ácidos urónicos).

Cápsula polipeptídica (género Bacillus)

Glutamil polipéptido, en algunos casos solo de ácido glutámico.

Tres funciones de la cápsula bacteriana

• No afecta a la viabilidad: después de varios pases en laboratorio se pierde.
• En medios naturales: mejora la difusión de nutrientes a la célula, protege contra la desecación, contra la depredación por parte de protozoos y contra antimicrobianos.

Citoimplica consecuencias económicas debido a la capacidad de la cápsula bacteriana para la adhesión a sustratos: sobre internos de corrosión y obstrucción de tuberías, formación de placa dental y caries, y formación de biopelículas en catéteres y prótesis quirúrgicas.

Composición de la capa S

Ensamblaje regular de subunidades idénticas de proteínas o glucoproteínas. Aparece también en arqueobacterias y, en muchas, es la única capa que rodea al protoplasto cumpliendo funciones de pared celular.

Composición de los pili y fimbrias

Fimbrias: compuestas por pequeños tubos de dlga2 (3-10 nm de diámetro), apéndices cortos y finos que no participan en el movimiento. Pili: apéndices sexuales, más anchos que las fimbrias (9-10 nm). Número por célula: 1-10; fimbrias: más de 1000.

Función de las fimbrias

Fijan a las bacterias a superficies sólidas: rocas, tejidos del hospedador.

Clasificación de flagelos en función de número y posición

• Monotricos: un solo flagelo en un extremo (polar).
• Anfitricos: un flagelo único en cada polo.
• Lofotricos: un grupo de flagelos en uno o ambos polos.
• Peritricos: flagelos alrededor de la célula.

Diferencias en la ultraestructura flagelar entre Gram+ y Gram-

Cuerpo basal:

• Gram- (ej. E. coli): 4 anillos unidos por un vástago central. Los anillos superiores L y P se asocian al LPS de la membrana externa; el anillo interno M está inmerso en una bicapa lipídica en contacto con la membrana plasmática.
• Gram+: 2 anillos en el cuerpo basal, uno interno en comunicación con el cuerpo basal y uno externo unido principalmente a la capa de peptidoglucano.

Cómo se mueven las bacterias monotricas

El flagelo gira en dirección contraria a las agujas del reloj: movimiento de avance; si gira en la misma dirección que las agujas, el movimiento es de rotación, como en peritricos.

Quimiotaxis

Las bacterias no siempre nadan sin sentido: pueden responder a señales ambientales, como temperatura, luz o gravedad. El movimiento hacia o en contra de estas señales se conoce como quimiotaxis. Las bacterias solo detectan repelentes o atrayentes; si hay repelentes y atrayentes, las comparan y responden a la sustancia química más beneficiosa.

Endospora bacteriana

Tres géneros de bacterias que esporulan

Bacillus, Clostridium, Sporosarcina, Thermoactinomyces.

Tres características que la diferencian de la célula vegetativa

(Completar según el original.)

Clasificación de esporas en función de su posición en el esporangio

• Terminal: espora en el extremo de la célula vegetativa.
• Subterminal: hacia uno de los extremos pero no completamente.
• Central: en el mismo centro de la célula vegetativa.

Componentes estables del protoplasto (núcleo) de la endospora

• ADN completamente estable
• Ribosomas y ARN
• ARN polimerasa
• Proteínas SASP

No tienen componentes inestables como ARNm, enzimas biosintéticas, aminoácidos, etc.

Función del ácido dipicolínico

Combinarse con iones Ca²⁺ para deshidratar la espora.

Características corticales de la endospora

Se encuentra rodeando al protoplasto, compuesta por peptidoglucano especial atípico: 30% de NAM con tetrapéptidos normales, pero con bajo grado de entrecruzamiento (6%), en número inferior a los que estarían en la pared celular de una célula vegetativa; 15% de NAM (solo L-alanina inicial, no tetrapéptido completo); 55% se debe a la modificación del ácido murámico (lactama).

Propiedades de la corteza

Estructura más flexible que el peptidoglucano normal, rápida autólisis durante la germinación de la espora y gran resistencia a la lisozima (enzima), lo que permite que no sea degradada.

Descripción breve (8 fases) de los cambios citológicos y bioquímicos que se producen durante la esporulación en Bacillus

Dura entre 6 y 8 horas.

• Fase 0: fin de la fase exponencial; célula vegetativa con 2 cromosomas, última fisión binaria.
• Fase I (t₀-t₁): cambios citológicos (CC): condensación de cromosomas, distribución por la célula formando un filamento axial, invaginación de la membrana en dos puntos de la célula. Cambios bioquímicos (CB): se sintetizan antibióticos y exoenzimas en la célula.
• Fase II: CC: se forma un compartimento esporal en un extremo por unión de 2 invaginaciones; uno de los cromosomas queda englobado en él; distribución de peptidoglucano en 2 membranas. CB: continúa sintetizando antibióticos y exoenzimas.
• Fase III: CC: se engloba el compartimento esporal con el citoplasma de la célula madre, formándose una preespora aislada de la célula madre por 2 membranas (célula madre y compartimento esporal); en el espacio entre estas se forma la corteza.
• Fase IV: CC: continúa la formación de la corteza; la preespora adquiere un aspecto refringente (brilla más al microscopio electrónico). CB: comienza la síntesis de DPA y la acumulación de Ca²⁺; la preespora empieza a deshidratarse; síntesis de proteínas SASP (importantes en el proceso de germinación de la espora).
• Fase V: CC: formación de cubiertas esporales, proteínas que se depositan sobre la corteza; se forman después del exosporio. CB: síntesis de dipicolinato cálcico a partir de ADP y Ca²⁺; la espora se deshidrata y adquiere resistencia al cloro y al octanol (perjudicial).
• Fase VI: CC: madura la corteza y las cubiertas; el citoplasma se vuelve homogéneo y denso. CB: aumenta la acumulación de dipicolinato cálcico y la resistencia a la temperatura y al cloroformo; resistencia a UV y a lisozima; aumenta la deshidratación.
• Fase VII: liberación de la espora madura por autólisis de la célula madre; el exosporio engloba determinados componentes del citoplasma de la célula madre, que se pierde.

Composición del cuerpo parasporal

Son estructuras cristalinas formadas por proteínas, que empiezan a formarse durante la Fase IV y pueden tener distintas formas: redondas, cúbicas, piramidales. Son tóxicos para insectos y pueden ser insecticidas. Pueden contener toxinas letales.