Pared Celular Bacteriana

7/18/2019 Pared Celular Bacteriana

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AGM Estructura Bacteriana 1 4-2



Plasmid



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27/03/2015 Mg-03-AMG4

Objetivos

o Revisar las diferencias estructurales y químicasde la pared celular de bacterias y

arqueobacterias. Comparar la pared de procariontes y

eucariontes

Mencionar la importancia de la pared.

Indicar que microorganismos carecen depared.

Aplicar los conocimientos adquiridos.

Pared bacteriana

Gram positiva Gram negativa Micobacteria

¿Todas las bacterias tienenpared celular?

¿Cuál es su función? ¿Cómo está

compuesta? ¿Qué tan rígida es? ¿Para qué la

necesitan? ¿Es igual a la de los

demásmicroorganismos?

¿Es igual en todas lasbacterias?

27/09/2013 6AGM Sem. 14-I MG-03



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Pared celular de bacterias(Reacción al Gram)

1. Es una estructura compleja, semirígida, responsablede la forma de la bacteria.

2. Se encuentra entre la membrana citoplásmica y lacápsula**. La pared celular rodea la frágilmembrana citoplasmática protegiendo el interiorcelular de los cambios en el medio ambiente.

3. La mayoría de los procariontes poseen pared celular

Pared celular bacteriana

4. Tiene varias funciones:

•Prevenir la ruptura de las células cuando su presióninterna es mayor que la de su exterior, esto ocurrecuando la bacteria se encuentra en medioshipotónicos•Punto de anclaje de flagelos.•Lugar de acción de algunos antibióticos.




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3. La composición química es variable.4. Tinción diferencial: Gram y Ziehl Neelsen.


Tinción de Gram

Carácteristicas Gram-positivas Gran-negativasTinción de Gram Retienen el cristal violeta y

setiñen de morado

Se decoloran y toman elcolorante de contraste(safranina), tiñéndose derosa.

Capa de péptido glucano Gruesa (varias capas) Delgada (una capa).Contenido en lipopolisacáridos (LPS) Virtualmente ninguna Alta

Contenido en lípidos y lipoproteína Bajo (las bacterias ácido-alcohol resistentes tienenlípidos unidos al péptidoglucano)

Alto (debido a la presenciade membrana externa).

Acidosteicoicos Presentes en muchas de ellas Ausentes.Espacio periplásmico Ausente Presente.Membrana externa Ausente Presente.Estructura de los flagelos 2 anillos en el cuerpo basal 4 anillos en el cuerpo basal.Producción de toxinas Principalmente exotoxinas Principalmente endotoxinas.Resistencia a la rotura física Alta Baja.Sensibilidad de la pared celular a lalisozima

Altá Baja (requiere untratamiento previo paradesestabilizar la membranaexterna).

Marcada Mucho menos marcada.Sensibilidad a penicilina ySulfamidas

Sensibilidad a estreptomicina,cloranfenicol y tetraciclinas

Mucho menos marcada Marcada.

Inhibición por colorantes básicos Marcada Mucho menos marcada.Sensibilidad a detergentesaniónicos

Marcada Mucho menos marcada.



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Tinción de Gram

Danés, Christian Gram, 1844.

La tinción de Gram es uno de losmétodos de más importantes en ellaboratorio de bacteriológía.

TINCIÓN DIFERENCIALGram

Técnica:a. Frotisb. Colorante primarioc. Enjuagar d. Mordentee. Enuagar

f. Decoloranteg. Enjuagar h. Colorante contrastei. Secar j. Observar

TINCIÓN DIFERENCIAL(Gram)

Fundamento:Estructura fís ica y composiciónquímica de PC

Usos• SOLO PARA BACTERIAS• Morfología y agrupación y

pureza



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Gram ( + )Gram ( - )

Las bacterias se dividen en: Gram positivas y Gram negativasEn este caso, los términos positivo y negativo no tiene nada que vercon carga eléctrica ni con su actividad benéfica o nociva, sino

simplemente designan dos grupos distintos de bacterias.

TINCIÓN DIFERENCIAL(Gram)

Esquema de la pared celular de una ba cteria

Gram NegativaEsquema de la pared celular de una bacteria

Gram Positiva

El material de la pared celularbacteriana que confiere rigidez es el

peptidoglicano(80 -90 %). La pared deestas células, es gruesa y consiste envarias capas interconectadas depeptidoglicano así como algo deácido teicoico


Contiene una capa muchomás delgada de

peptidoglicano y estárodeada por una membranaexterior compuesta defosfolípidos, lipopolisacáridos,y lipoproteínas

El péptidoglicano o mureína esta compuesto porel disacárido: N-acetilglucosamina (NAG) y el

Ácido N-acetilmurámico (NAM).

Composición química



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Estos 2 carbohidratos se enlazan por unionesglucosídicas b (1>4) formando una cadena de 10 a65 azúcares, que constituyen la porción glucosídicade la pared celular.


Formada por un com plejo macromolecular llamadopéptidoglucano (mureína), que se encuentra solo ó encombinación con otras sustancias.

El péptidoglicano consiste en de unidades repetidas de undisacárido unido a polipéptidos formando una red que rodeay protege a la célula.


En general: la parte peptídica esta constituída por cincoaminoácidos unidos al ácido acetilmurámico.

Los aminoácidos generalmente encontrados en este péptidoson: D-Alanina, L-Alanina , Ácido D- Glutámico y/o bien D-Lisinao bien Ac. Diaminopimélico.

Este hecho es único, pues los aminoácidos que se encuentrangeneralmente en otras proteínas son todos de la forma L.




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Monómero del péptidoglicano

Estos aminoácidos se unen paraformar una estructura repetidallamada el “tetrapéptido delglicano”


En bacterias Gram positivas se encuentran embebidos en supared polisacáridos ácidos llamados ácidos teicóicos quecontienen subunidades de glicerolfosfato ó ribitol fosfato.

Gram positivas

Algunos de estos ácidos que contienen glicerol se asocian alos lípidos de la mem brana, tomando el nombre de ácidoslipoteicóicos.

Gram positivas



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Muchos patógenos Gram + presentan tipos especiales deglicopolímeros (CGW) en su pared celular además de los ácidosteicóicos,La función de estos glicopolímeros es hacer más fuerte la paredcelular.

PBacterias Gram positivas

Debido a que la pared celular de las bacterias Gram (+)estan constituidas por una capa gruesa de péptidoglicanoson más sensibles a la acción de la l isozima y la penicilina ysus derivados, ya que estos antibióticos inhiben la formaciónde los enlaces peptídicos intracatenarios delpéptidoglicano y glucosídicos entre NAM y NAG.

Pared celular (Gram negativa)



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En bacterias Gram negativas la pared celular tiene una estructuramás compleja. Esta formada de dos áreas separadas y unamembrana extracelular adicional. Entre ambas se encuentra el

espacio periplásmico y una delgada capa de péptidogl icano.

Espacio periplásmico

Pared celular (Gram negativa)

Porinas

Las porinas le permiten a las bacterias Gram (-) tener mayorpermeabilidad debido a que estas actúan como canales de entrada ysalida de sustancias hidrofílicas de bajo peso molecular, como vitaminaB12, hierro o maltosa.

Membrana externa de bacteriasGram negativas

La membrana externa de la pared de Gram (-) esta compuestapor el LIPOPOLISACÁRIDO (LPS) esta capa no consta solamentede fosfolípidos sino que contiene además polisacáridos yproteínas, estas se unen para formar estructuras lipopolisacáridasespecíficas.

Composición química: Lipoproteínas

Lipopolisacáridos

Fosfolípidos



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Membrana externa de bacteriasGram negativas

Funciones: Evitan fagocitosis

Barrera contra antibióticos, detergentes, metalespesados, sales biliares, enzimas digestivas y algunoscolorantes

Los polisacáridos O son antígenos y diferencian especiesde bacterias Gram negativas

El lípido A actúa como endotoxina

Espacio periplásmico - Espacio que se ubica entre la membrana

interna y la externa de las células Gram negativas. Contieneproteínas; incluye proteínas de unión para los sustratosespecíficos, enzimas proteolíticas y quimiorreceptores. Enausencia de este espacio, las bacterias Gram positivas secretanexoenzimas.

Degradantes, la penicilina ycompuestos relacionados antes deque tengan contacto con la célula.

β -lactamasasEnzimasdestoxificantes

Percepción del medio ambiente y elcambio de comportamiento de lacélula en respuesta a un estímulo.

Proteínas dequimiotáxis

Quimioreceptores

Proteínas de acoplamiento para eltransporte a través de la membrana.

Azúcares,aminoácidos, iones,vitaminas

Proteínasde unióna:

Degradantes ácidos nucleicos.Endonucleasas

Degradantes proteínas y péptidos.Proteasas

Degradantes, compuestos quecontienen fosfato .

FosfatasasEnzimashidrolíticas

FunciónEjemplosTipo deenzima

Proteínas del espacio periplásmico



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Membran

a externa

Peptidoglicano

Membranacitoplasmática

Las bacterias G(+) y G( - )muestran diferenciasestructurales muy importantes.en su pared celular:

Espaci

peripláso

Gram Positivas Gram Negativas

Carácteristicas Gram( + ) Gran( - )Tinción de Gram Retienen el cristal

violeta y se

tiñen de morado

Se decoloran y toman el colorante de contraste(safranina), tiñéndose de rosa.

Capa de péptido glucano Gruesa (varias capas) Delgada (una capa).

Contenido en lipopolisacáridos(LPS)

Virtualmente ninguna Alta

Contenido en lípidos y lipoproteína Bajo (las bacteriasácido-alcohol

resistentes tienenlípidos unidos alpéptido glucano)

Alto (debido a la presencia de membrana externa).

Acidosteicoicos Presentes en muchasde ellas

Ausentes.

Espacio periplásmico Ausente Presente.

Membrana externa Ausente Presente.

Estructura de los flagelos 2 anillos en el cuerpobasal

4 anillos en el cuerpo basal.

Producción de toxinas Principalmenteexotoxinas

Principalmente endotoxinas.

Resistencia a la rotura física Alta Baja.

Sensibilidad de la pared celular a lalisozima

Altá Baja (requiere un tratamiento previo paradesestabilizar la membrana externa).

Sensibilidad a penicilina y

Sulfamidas


Sensibilidad a estreptomicina,cloranfenicol y tetraciclinas

Mucho menos marcada Marcada.

Inhibición por colorantesbásicos


Sensibilidad a detergentesaniónicos




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Pared celular en archeas

Estos m icroorganismospresentan una granvariedad de tipos deparedes celulares.

Algunas de ellas,presentan una estructuraparecida alpéptidoglucano llamanaPSEUDOPÉPTIDOGLUCANO formado porsubunidades de N-acetilglucosamina y N-acetiltalosaminurónico,con enlaces Beta 1-3. NAT: N-acetiltalosaminurónico

Algunas especies de Archeas carecen tanto de péptidoglicano como depseudopéptidoglicano y estan formadas por polisacáridos, glicoproteínasó proteínas.

Sin embargo en general la forma m ás común de las Archeas es l a capa Sparacristalina, que esta compuestas de proteínas ó lipoproteínasdispuestas en simetrí a hexagonal. Esta estructura se encuentra en Archeascomo los halófilos extremos,metanógenos y los hipertermófilos.

Sus funciones son idénticas a l as bacterias pero son resistentes a penicilinay l isozima.

Capa S de Aquaspirillum serpens

de simetría hexagonal

Pared celular en archeas

Capa cristalina SSe encuentra principalmente en arqueobacterias.

Hipertermófilas



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Diferentes arreglos de la capa S de Archaea

Nature Rev. Microbiol. 9 414-426 (2011)

Pared Celular

Bacterias Péptidoglucano(N-acetilglucosamina y N-acetilmurámico)

Ácidos Teicoicos y Lipoteicoiocos en Gram positivas

Micobacteria Péptidoglucano(N-acetilglucosamina y N-acetilmurámico)

Acidos Micólicos

Arqueas Pseudopeptidoglucano(N- acetilglucosamina y ácido N-acetiltalosaminuronico)Polisacáridos, glicoproteínas o proteínas (Glucosa, Ácido

glucorónico, galactosamina, acetato, SO4-)

Capa cristalina S

Proteína o glicoproteína

Bacterias sin pared celular Existen bacterias que no poseen pared celular comolos micoplasmas o los Thermoplasmales que son

Archeas.Micoplasma: Estos microorganismosson patógenosintracelulares obligados (sólo pueden vivir dentro delas células del hospedero). Requieren de esterolespara la estabilidad de su membrana citoplásmica



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Debido a la falta de pared celular, losMycoplasmas se adhieren a la membrana

citoplásmica de la célula huésped, hidrolizando susfosfolípidos y causando la lisis celular para obtenernutrientes.

Bacterias sin pared celular

Lesiones en la pared celular

Agente: lisozima

Protoplasto: célula que ha perdido totalmente lapared celular.

Esferoplasto: célula con pared celular

parcialmente destruida.

Formas L

Formas L naturales:Carentes totalmente (o casi) de PC que algunas bacteriasgeneran espontáneamente en medios a base de suero(que son hipertónicos)Colonias en forma de “huevo frito”

Formas L inducidas:Tratamiento con penicilina en medio hipertónicoL inestables: tratamiento breve; revierten PCL estables: tratamiento prolongado; no revierten PC



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Estructura bacteriana y Antibióticos

Cicloserina: Se comporta como análogo estructural de la D-alanina por lo que inhibe la actuación de la racemasa queconviertela L-ala en D-ala, así como la reacción de unión de dos D-ala.

Vancomicina Inhiben la segunda trasnglucosidación es decir launión de diversas unidades disacarídicas.

Bacitracina: Se une al undadecaprenol pirofosfato bloqueando sudesfosforilación e impidiendo la regeneración del bactoprenol.

Penicilinas y cefalosporinas: estos derivados beta-lactámicosinhiben la reacción de entrecruzamiento por transpeptidación.

Antibióticos que inhiben la síntesis depared celular



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Bacterial

Cell Wall

&

Differential Staining

Tinción diferencial(Ziehl-Neelsen o ácido-alcohol resistente)

Técnica:a. Frotisb. Colorante primario con una fuente de calor c. Enjuagar d. Decolorcon ALCOHOL ÁCIDOe. Enjuagar f. Colorante contrasteg. Secar h. Observar

Tinción diferencial(Ziehl-Neelsen o ácido-alcohol resistente)

Fundamento:Composición química de PC

Usos• Esta tinción se aplica especialmente para la

diferenciación de bacterias de los géneros Mycobacteriumy Nocardia, que sonresistentes a la decoloración con alcoholácido de otras bacterias que no lo son.



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Interpretación

¿?

•La pared de los BAAR tiene un contenido de lípidos superior al60% representado por las ceras A,B, C y D,•Polisacáridos como glucanas, mananas, arabinogalactanas yarabinomananas;•Glicolípidos,•Ácidosmicólicos,micósidos-Cy proteínas.



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Glicopolímeros sin carga

Son bifurcados contienen manosa, arabinosa y/ogalactosa.

Nature Rev. Microbiol, 6, 276-2 87 (2008)


Las arabinogalactanas unidas alpeptidoglicano se unen covalentemente a losácidos micólicos.

cell wall of Mycobacterium contains a largeamount of glycolipids, especially mycolic acids


Laslipoarabinomananasestán unidas a lamembrana porglicolípidos quecontienen inositol-fosfato.

cell wall of Mycobacterium contains a largeamount of glycolipids, especially mycolic acids



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BIBLIOGRAFÍA

27/03/2015 Mg-03-AMG58

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