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AGM Estructura Bacteriana 1 4-2
AGM Estructura Bacteriana 1 4-2
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.
Pared celular bacteriana
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3. La composición química es variable.4. Tinción diferencial: Gram y Ziehl Neelsen.
Pared celular bacteriana
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
Pared celular bacteriana
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.
Composición química
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.
Composición química
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.
Composición química
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Monómero del péptidoglicano
Estos aminoácidos se unen paraformar una estructura repetidallamada el “tetrapéptido delglicano”
Composición química
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
Marcada Mucho menos marcada.
Sensibilidad a estreptomicina,cloranfenicol y tetraciclinas
Mucho menos marcada Marcada.
Inhibición por colorantesbásicos
Marcada Mucho menos marcada.
Sensibilidad a detergentesaniónicos
Marcada Mucho menos marcada.
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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)
Glicopolímeros sin carga
Las arabinogalactanas unidas alpeptidoglicano se unen covalentemente a losácidos micólicos.
cell wall of Mycobacterium contains a largeamount of glycolipids, especially mycolic acids
Glicopolímeros sin carga
Laslipoarabinomananasestán unidas a lamembrana porglicolípidos quecontienen inositol-fosfato.
cell wall of Mycobacterium contains a largeamount of glycolipids, especially mycolic acids
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