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Envolturas Celulares II Flagelo y Estructuras de Superficie e Inclusiones,microbiologia generale,caracteristica generale de una celula,Envolturas celulares,INCLUSIONES DE RESERVA,CAPAS SUPERFICIALES PARACRISTALINAS (CAPA S),RESPUESTASSENSORIALES SENSORIALES: TAXIAS
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MOVIMIENTO FLAGELAR Y ESTRUCTURAS DE SUPERFICIE E INCLUSIONES DE BACTERIAS
T. 3. Envolturas celulares (II)
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Flagelo, fimbrias y pelos
Flagelo:Flagelo:
-Anclado a la membrana como a la pared.
-Aportan movilidad acuática a la bacteria.
-Es una estructura facultativa, pero no se indispensable por la vida.
-Ventaja ecológica.
-Estructura elástica y forma helicoidal.
Fimbrias:- Única proteína, permiten la adhesión específica o inespecífica de las bacterias. Pili sexual:
(puente de conjunción) -No tienen movilidad. -Función: transferencia de información genética (no cromosomal) entre una bacteria con pili
y una sin pili.- Ventaja ecológica -Es información genética extracromosomal.
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Flagelos bacterianos
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Gancho: estructura intermedia entre el filamento y la parte motora.
EJE CENTRAL-ROTOR:
-1º: Anillo L: Unido a la capa de la membrana externa que es rica en LPS.
-2º: Anillo P: relación directa con el peptidoglicano.
-3º: Anillo S: en el espacio periplásmico.
-4º: Anillo M: en la membrana plasmática.
Flagelo bacteriano
5
Flagelos bacterianos
6
Flagelo bacteriano
0.00017Km/h0.00017Km/h
5050--60 60 longitudeslongitudes
corporalescorporales desplazadasdesplazadas
por por segundosegundo
El El ganchogancho
uneune
el el filamentofilamento
a la a la parteparte motora del motora del flageloflagelo..
El motor del El motor del flageloflagelo
estestáá
ancladoanclado
en la en la membrana membrana citoplasmcitoplasmááticatica
y en la y en la paredpared
celularcelular, , estestáá
constituconstituíídodo
por un por un ejeeje central con central con anillosanillos..
MovimientoMovimiento
por por rotacirotacióónn
como una como una hhéélicelice..
La La energenergííaa
provieneproviene
de la de la fuerzafuerza
motrizmotriz generada por el generada por el gradientegradiente
de de protonesprotones..
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Movimiento flagelar
-Movimiento de rotación, la energía proviene de la fuerza motriz del gradiente de protones.
-Los movimientos con flagelación polar y lofotrica
son distintos a los que poseen flagelación peritrica.
-Flagelación polar: rápido y con giros polares (unidireccionales y reversibles).
-Flagelación peritrica: en línea recta, lenta y continuada.
MovimientosMovimientos
del del flageloflagelo
y y ciliocilio
son son distintosdistintos..
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PolisacPolisacááridorido mucosomucoso
MovimientoMovimiento
de de las las proteproteíínasnas
de membranade membrana
Movilidad por deslizamiento
- Bacterias filamentosas o bacilares; el proceso requiere que exista contacto entre las células y la superficie sólida.
- Ej. cianobacterias filamentosas, mixobacterias, Cytophaga, Flavobacterium.
- Permite colonizar nuevos ambientes o interaccionar con otras células.
Cianobacterias filamentosas
F. johnsoniae
MECANISMOSMECANISMOS
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RESPUESTAS RESPUESTAS SENSORIALESSENSORIALES: TAXIAS: TAXIAS
RespuestaRespuesta
en presencia de en presencia de gradientesgradientes
de de agentesagentes
ffíísicossicos
o o ququíímicosmicos
1. Quimiotaxis1. Quimiotaxis: : respuestarespuesta
a a agentesagentes
ququíímicosmicos
RespuestaRespuesta
al al gradientegradiente
temporaltemporal
MecanismosMecanismos
reguladores a reguladores a nivelnivel
gengenééticotico
y y bioqubioquíímicomico
EjEj. . PseudomonasPseudomonas: : movimientomovimiento
en ambos en ambos sentidossentidos
RhodobacterRhodobacter sphaeroidessphaeroides: solo : solo tienentienen
flagelosflagelos
que que rotanrotan en un en un sentidosentido
ProteProteíínasnas
sensorassensoras: : quimirreceptoresquimirreceptores
que que interactinteractúúanan
con las con las proteproteíínasnas
citoplasmcitoplasmááticasticas
ES UN SISTEMA DE RESPUESTA SENSORIAL QUE DIRIGE LA ES UN SISTEMA DE RESPUESTA SENSORIAL QUE DIRIGE LA FUNCIFUNCIÓÓN FLAGELAR Y QUE SE REGULA QUN FLAGELAR Y QUE SE REGULA QUÍÍMICAMENTEMICAMENTE
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RESPUESTAS RESPUESTAS SENSORIALESSENSORIALES: TAXIAS: TAXIAS
2. Fototaxis2. Fototaxis: : respuestarespuesta
a la a la luzluz
Fototaxis: Fototaxis: movimientomovimiento
a favor del a favor del gradientegradiente
de de luzluz
EscotofobotaxisEscotofobotaxis: la : la oscuridadoscuridad
afecta el afecta el estadoestado
energenergééticotico
de de la la bacteriabacteria
que que realizarealiza
una una volteretavoltereta
e e invierteinvierte
la la direccidireccióónn
El El fotorreceptorfotorreceptor
interacciona con las interacciona con las proteproteíínasnas
que que controlancontrolan
la la rotacirotacióónn
de los de los flagelosflagelos
3. 3. OtrasOtras
taxiastaxias
AerotaxiaAerotaxia: : movimientomovimiento
en en relacirelacióónn
al al oxoxíígenogeno
OsmotaxisOsmotaxis: ambientes de elevada : ambientes de elevada fuerzafuerza
iióónicanica
ADAPTACIADAPTACIÓÓNN, , COMPETICICOMPETICIÓÓNN, SUPERVIVENCIA, SUPERVIVENCIA
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CAPAS SUPERFICIALES PARACRISTALINAS (CAPA S)CAPAS SUPERFICIALES PARACRISTALINAS (CAPA S)
--Apariencia cristalina, disposiciApariencia cristalina, disposicióón hexagonal, tetragonaln hexagonal, tetragonal……
--FunciFuncióón??n??
Barrera de permeabilidad externaBarrera de permeabilidad externa
Elementos de protecciElementos de proteccióónn
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INCLUSIONES DE RESERVAINCLUSIONES DE RESERVA
--GrGráánulos de reserva de precursores estructurales para la nulos de reserva de precursores estructurales para la ssííntesis de macromolntesis de macromolééculas.culas.
--Acido poli Acido poli ββ--hidroxibuthidroxibutííricorico
(PHB) (poli (PHB) (poli ββ--hidroxialkanatoshidroxialkanatos, , PHA), reserva de C y energPHA), reserva de C y energíía.a.
--GlucGlucóógenogeno
--PolifosfatoPolifosfato
acumula fosfato inorgacumula fosfato inorgáániconico
--MagnetosomasMagnetosomas
son partson partíículas cristalina intracelulares del culas cristalina intracelulares del mineral hierro magnetita (mineral hierro magnetita (FeFe33
OO44
))
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VESVESÍÍCULAS DE GASCULAS DE GAS
--Disminuyen la densidad celularDisminuyen la densidad celular
--Responsables de la flotabilidad en Responsables de la flotabilidad en ArcheaArchea, , cianobacterias, bacterias rojas, verdes en lagoscianobacterias, bacterias rojas, verdes en lagos
--Membrana compuesta solo por proteMembrana compuesta solo por proteíínas (nas (GvpAGvpA y y GvpCGvpC))
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Estructuras de resistenciaGlicocalix
(Cápsula, capa mucosa)
-Adherencia o fijación de algunos microorganismos patógenos a sus hospedadores.
-Resistencia a ser fagocitadas por el sistema inmunitario.
-Resistencia a la desecación.
Funciones
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Estructuras de resistencia
Endosporas
-Resistencia a varios agentes físico-químicos (temp.
extremas, radiaciones ultravioletas, pH extremos, metales pesados, resistentes a la desinfección por agentes químicos, desecación).
-La actividad metabólica es 0. No gasta energía.
-Estructura latente o durmiendo.
-Capaz de germinar y dar lugar a una bacteria con capacidad de dividirse.
BacillusBacillus y y ClostridiumClostridium
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Estructuras de resistencia
Estructura de una endospora
exosporioexosporioCubierta de esporasCubierta de esporas
cortexcortex
ÁÁcido cido dipicoldipicolííniconico
+ Ca2+ + Ca2+ dipicolinatodipicolinato
ccáálcico (10%)lcico (10%)
NNúúcleo parcialmente deshidratado, aumenta cleo parcialmente deshidratado, aumenta la la termoresistenciatermoresistencia
Pequeñas proteínas ácido solubles de la espora (SASPs): protegen el DNA, fuente de C y energía
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Estructuras de resistencia
Formación de una endospora
(ESPORULACIÓN)
CondensaciCondensacióón del DNAn del DNA
Crecimiento del tabique de Crecimiento del tabique de la espora (invaginacila espora (invaginacióón)n)
esporaespora
FormaciFormacióón de la n de la prepre--esporaespora
DeshidrataciDeshidratacióón: aparicin: aparicióón del n del exosporioexosporio; formaci; formacióón del n del cortexcortex
entre las 2 membranasentre las 2 membranas
DeshidrataciDeshidratacióón, n, incorporaciincorporacióón de n de Ca2+, formaciCa2+, formacióón n de la capa de la capa cuticular, cuticular, producciproduccióón de n de proteproteíína y na y áácido cido dipicoldipicolííniconico
MaduraciMaduracióónn
Lisis de la cLisis de la céélula y lula y liberaciliberacióón de la n de la esporaespora
Bacillus Bacillus subtilissubtilis-- 8 horas8 horas
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Estructuras de resistencia
Formación de una endospora:
1.1.
SSííntesis de protentesis de proteíínas especnas especííficas.ficas.
2.2.
ActivaciActivacióón de diversos genes en repuesta a n de diversos genes en repuesta a estestíímulos ambientales que inducen esporulacimulos ambientales que inducen esporulacióón.n.
3.3.
Las proteLas proteíínas codificadas para estos genes nas codificadas para estos genes catalizan los cambios que conducen a la catalizan los cambios que conducen a la informaciinformacióón de una n de una endosporaendospora
deshidratada y deshidratada y
metabmetabóólicamentelicamente
inerte pero muy resistente, a partir inerte pero muy resistente, a partir de una cde una céélula vegetativa hidratada y lula vegetativa hidratada y metabmetabóólicamentelicamente
activa.activa.
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Estructuras de resistencia
Germinación de la endospora:
3 pasos:3 pasos:
1. 1. ActivaciActivacióónn:: calentamiento a una temperatura elevada.calentamiento a una temperatura elevada.
2. 2. GerminaciGerminacióón:n:
ppéérdida de refringencia, aumento en la rdida de refringencia, aumento en la capacidad de tincicapacidad de tincióón por colorantes, pn por colorantes, péérdida de la rdida de la resistencia al calor y a sustancias quresistencia al calor y a sustancias quíímicas.micas.
DesapariciDesaparicióón del n del dipicolinatodipicolinato
ccáálcico, componente del lcico, componente del cortexcortex
y degradaciy degradacióón de n de SASPsSASPs..
33. Crecimiento. Crecimiento: hinchamiento de la c: hinchamiento de la céélula (agua, DNA, RNA)lula (agua, DNA, RNA)
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¿¿CuCuáánto tiempo puede nto tiempo puede sobrevivir una sobrevivir una endosporaendospora??
--ClostridiumClostridium aceticumaceticum, 34 a, 34 añños despuos despuéés comenzs comenzóó
a crecera crecer
--Recuperaron esporas viables de bacterias Recuperaron esporas viables de bacterias termtermóófilasfilas
del del ggéénero nero ThermoactinomycesThermoactinomyces en estratos de sedimento de un en estratos de sedimento de un lago de lago de MinesotaMinesota
con antigcon antigüüedad de 7000 aedad de 7000 aññosos
--1955: publicaron la resurrecci1955: publicaron la resurreccióón de n de endosporasendosporas
bacterianas bacterianas de 25de 25--40 millones de a40 millones de añños que estaban preservadas en los os que estaban preservadas en los intestinos de una abeja atrapada en intestinos de una abeja atrapada en áámbarmbar
--Aislamiento de bacterias halAislamiento de bacterias halóófilas formadoras de esporas a filas formadoras de esporas a partir de cristales salinos de salmuera de hace 250 millones partir de cristales salinos de salmuera de hace 250 millones de ade aññosos
Parece que las Parece que las endosporasendosporas
almacenadas en condiciones almacenadas en condiciones adecuadas pueden permanecer latentes y viables adecuadas pueden permanecer latentes y viables indefinidamenteindefinidamente
Protoplastos: es una célula vegetal, bacteriana o fúngica que ha perdido su pared celular para lo cual se usan métodos mecánicos o enzimáticos
Esferoplastos: Cuando sólo se elimina parcialmente la pared.Se han utilizado para estudiar los mecanismos de acción de los canales iónicos de su membrana plasmática
Celulasa, Celulasa, pectinasapectinasa
Presión osmótica
Temperatura
Luminosidad (vegetales) Medio de cultivo:
Micro y macronutrientesOsmóticos: sorbitol, manitol, sacarosa, glucosa, cloruro cálcico
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Usos de los protoplastos1. Transformación genética de bacterias y células vegetales.
2. Ingeniería genética de bacterias y en el estudio de la expresión temporal de genes en plantas.
3. Regeneración una planta completa usando micropropagación.
4. Mejoramiento genético vegetal: tejidos híbridos (plantas poliploides, plantas que posean cromosomas de distintas especies o variedades en una misma planta, a partir de la fusión de dos plantas diferentes).
5. En fitopatología: estudiar la etiología de los virus, hongos y bacterias patógenas y la obtención-selección de clones resistentes a diversos patógenos.
Transferencia genética
1. Electroporación
2.Tratamiento con polietilenglicol
3. Liposomas
2 variantes de protoplastos
en presencia de un fusógeno
Heterocarion
Protoplastos
vegetales
Regeneración de la planta
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PLANTAS TRANSGÉNICAS
Técnicas de modificación genética en cultivos celulares:
1.
Técnicas indirectas: transformación de células mediada por Agrobacterium tumefaciens.
2. Técnicas directas: la electroporación, microinyección, liposomas y métodos químicos
Precursor natural de los biotecnólogos
Luciferina+ATP + O2
LUZPlanta del tabaco
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1. Resistencia a herbicidas, a insectos y a enfermedades microbianas.
PLANTAS TRANSGÉNICAS
Resistencia a los insectos se utilizan cepas de Bacillus thuringiensis que producen una toxina (toxina
-
Bt)
dañina
para las larvas de muchos insectos
2. Incremento del rendimiento fotosintético
3. Mejora en la calidad de los productos agrícolas
4. Asimilación de nitrógeno atmosférico
Gen nif
responsable de la nitrogenasa, existente en microorganismos fijadores de nitrógeno
5. Síntesis de productos de interés comercialProducción de poliéster para la fabricación de plásticos biodegradables