BIOQUIMICA Y FISIOLOGÍA MICROBIANA. Dra. Yenizey Merit Alvarez Cisneros

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1 BIOQUIMICA Y FISIOLOGÍA MICROBIANA Dra. Yenizey Merit Alvarez Cisneros

2 Fisiología microbiana: Ciencia que estudia el funcionamiento de las células microbianas a nivel bioquímico. Incluye el estudio del crecimiento, el metabolismo y la estructura. Bioquímica: Es la ciencia que estudia la base molecular de la vida (proteínas, carbohidratos, lípidos y ácidos nucleicos), así como las reacciones químicas que sufren estas biomoléculas (metabolismo) para obtener energía (catabolismo) y generar moléculas propias (anabolismo).

3 Microorganismo Los microorganismos también llamados microbios son seres diminutos que individualmente son demasiado pequeños para ser observados a simple vista.

4 Nomenclatura La nomenclatura científica asigna dos nombres a cada organismo: genero y epíteto científico (especie). staphylococcus aureus Staphylococcus aureus S. aureus Escherichia Coli Escherichia coli E.coli Theodor Escherich

5 Clasificación de los microorganismos Habían 5 reinos. Pero ahora hay tres Dominios Eukarya, organismos con núcleo y organelos, multicelulares y algunos unicelulares (fungi, plantae, animalia y protista). Bacteria, no compartamentalizados, unicelulares. Archaea, unicelulares con membranas características y genoma muy alejado del bacteriano.

6 Jerarquía taxonómica Dominio Reino Filo Clase Orden Familia Género Especie BACTERIA No asignado Proteobacterias Gammaproteobacterias Enterobacteriales Enterobacteriaceae Escherichia E. coli

7 Procariotas Bacterias Archaea Microorganismos Eucariotas Protozoos Hongos Algas microscópicas

8 Bacteria o eubacteria Bacteria (con mayúscula) se refiere al dominio, bacteria, (con minúscula) se refiere a los procariontes, los miembros de los dos dominios, Bacteria y Archaea son procariontes. Características: Célula procariota Ribosoma 70S Pared bacteriana de peptidoglucano Ausencia de esteroles en la membrana Ausencia de mitocondrias, RE y AG. Órganos de movilidad simples Cromosoma único y plásmidos

9 Archaea o arqueobacterias Célula procariota Pared bacteriana sin peptidoglucano Morfología (bacilos, cocos y hélices) Propiedades fisiológicas 1. Aerobios 2. Anaerobios facultativos 3. Anaerobios estrictos Habitan en ambientes extremos 1. Metanógenos (Methanobacterium) 2. Halófilos extremos (Halobacterium y Halococcus) 3. Termófilos extremos o (Thermoplasma acidhophilus)

10 Diferencias Bacteria Tipo celular procariota procariota Reproducción asexual asexual Archaea Pared celular Contiene peptidoglucano No contiene peptidoglucano Lípidos de membrana Primer aminoácido en la síntesis proteica Compuesto por cadenas rectas de carbono unidas al glicerol por enlaces éster. Formilmetionina Histonas No Si Compuesto por cadenas de carbono ramificadas unidas al glicerol por cualquier enlace. Metionina

11 Procariotas Bacterias Archaea Microorganismos Eucariotas Protozoos Hongos Algas microscópicas

12 Hongos Célula eucarionte unicelulares (levaduras) o multicelulares (setas) Material genético localizado en el núcleo Ribosoma 80S No tienen capacidad de fotosíntesis Tienen paredes celulares compuestas por quitina Reproducción sexual o asexual

13 Estructura de la célula La estructura básica de la célula consta de: Citoplasma ADN Orgánulos Membrana plasmática

14 Estructura celular Estructuras permanentes Pared celular Membrana citoplasmática Citoplasma Ribosomas ADN Estructuras variables Flagelos Fimbrias y pili Exopolisacáridos (cápsula y glicocalix) Endosporas

15 Célula Eucariota El material genético está encerrado en una membrana que forma el núcleo. Poseen un gran numero de orgánulos rodeados por membrana. Algunas no tienen pared celular y si existe posee una estructura química sencilla. Reproducción sexual (mitosis) o asexual. Es la célula que presentan todos los demás seres vivos. Célula Procariota El material genético está libre en el citoplasma. Sólo posee ribosomas como orgánulos. La pared celular esta conformado por peptidoglucano. Reproducción asexual fisión binaria Es la célula que presentan las bacterias y Archaea.

16 CELULA VEGETAL CELULA ANIMAL La célula vegetal se caracteriza por: 1.- Presenta una pared celular rígida que contiene celulosa, además de membrana. 2.- Presenta cloroplastos, responsables de la fotosíntesis. 3.- Presenta una gran vacuola central. 4.- Carece de centriolos.

17 Membrana plasmática: La membrana delimita el territorio de la célula y controla el contenido químico de la célula. Modelo del mosaico fluido 50% 40%

18 Ácido graso saturado Ácido graso insaturado Fosfolípidos: son lípidos anfipáticos compuestos por una molécula de glicerol, a la que se unen dos ácidos grasos (saturado e insaturado) formando un enlace éster y un grupo fosfato unido a un grupo orgánico. Colina, serina o etanolamina glicerol Fosfatidilcolina

19 Los lípidos en Bacteria y Archaea tienen diferentes enlaces químicos Éster - Bacteria Éter Archaea Glicerol Isopreno

20 La membrana plasmática realiza las siguientes funciones: 1) Aísla el citoplasma del medio externo (permeabilidad selectiva) 2) Regula el flujo de materiales entre el citoplasma y su medio (adquisición de nutrientes y eliminación de desechos). Pasivos (difusión simple, difusión facilitada y osmosis) Activo ( transporte activo y traslocación) 3) Permite la interacción con otras células 4) Barrera de permeabilidad Moléculas pequeñas sin carga Hidrofóbicas

21 Citoplasma: Componente líquido que se encuentra dentro de la membrana plasmática. Compuesto principalmente por 80% agua y moléculas orgánicas e inorgánicas, material genético (plásmidos) y ribosomas. Ribosomas: Contienen todos los componentes necesarios para la síntesis proteica. Ribosoma 70S en procariotas (2 subunidades 30S y 50S) Ribosoma 80S en Eucariotas (2 subunidades 60S y 40S) Compuestos por RNA y proteínas Coeficiente de sedimentación (unidades Svedberg)

22 Flagelos: Son apéndices filamentosos relativamente largos que propulsan a las bacterias. Compuestos por tres elementos fundamentales: un filamento (flagelina), el gancho y el cuerpo basal. Clasificación: 1. atricas 2. monotricas 3. anfitricas 4. lofotricas 5. peritricas Filamento Gram - Gancho Gram + Cuerpo Basal

23 Fimbrias y pili: Apéndices pilosos más cortos, rectos y delgados que los flagelos. Cumplen funciones de fijación y transferencia de ADN. Compuestas por pilina Las fimbrias nacen en los polos de las células bacterianas El pili es mas largo que las fimbrias y solo se encuentran uno o dos por célula. Participa en la transferencia intracelular de ADN (conjugación)

24 Conjugación

25 Exopolisacáridos: Cubierta de naturaleza polisacárida que rodea una bacteria. Sintetizados en la membrana citoplasmática, y atraviesan la pared celular para localizarse en la parte externa. Clasificación: 1.Cápsula (Rigidez) Protege de la fagocitosis Factor de virulencia Tinción negativa 1.Glucocáliz (Flexibles) Participa en la formación de biopeliculas Protege de fagocitosis o de la acción de antimicrobianos

26 Endosporas o células en reposo: Son cuerpos deshidratados con una gruesa pared o capas adicionales. Producidas bajo condiciones adversas para la célula (carencia de nutrientes o falta de agua) Se forman en el interior de la membrana celular y son liberadas al medio ambiente Pueden sobrevivir a temperaturas extremas, falta de agua y exposición a muchos compuestos tóxicos y radiaciones.

27 Clostridium sp. Bacillus sp. esporulación o esporogénesis

28 Pared celular en Bacteria: Es una estructura compleja y semirrígida responsable de la configuración de la célula. Rodea a la membrana plasmática protegiendo el interior de la célula de cambios adversos en el medio externo. Contribuye al mantenimiento de la forma de la bacteria Actúa como sitio de anclaje para los flagelos Compuesta por peptidoglucano mureína

29 PEPTIDOGLUCANO: Formado por cadenas lineales de disacárido (NAG + NAM) que constituyen un esqueleto de hidratos de carbono unido por polipéptidos mediante un puente transversal peptídico.

30 Diferencia entre Gram positivas y negativas Gram (+) Gram (-) Varias capas de peptidoglucano Ácidos teicoicos Poliglicerol fosfato (ácido lipoteicoico) Poliribitol fosfato (ácido teicoico de la pared) Retiene el colorante cristal violeta (mo de azul-morado) Una sola capa de peptidoglucano localizada en el periplasma Tiene una membrana lipídica externa Lipoproteínas Lipopolisacáridos (LPS) Fosfolípidos Proteínas (porina) No se tiñe con cristal violeta, pero si con safranina (mo de rosa-rojo) Polisacárido O Lípído A LPS Ácido teicoico Porina Ácido lipoteicoico

31

32 Pared celular de Archaea No contiene peptidoglicano La pared puede ser de: pseudopeptidoglicano (pseudomureina) tiñe G+ pseudomureina cubierta de proteína, tiñe G+ monocapa superficial de proteina o glicoproteina, sin pseudomureina (algunos halófilos, alg.metanogénicos y termoacidófilos) tiñe G- Existen Archaea sin pared

33 Pseudopeptidoglicano de Archaea

34 Diferencia entre la estructura celular de Bacteria, Archaea y Eucarya Propiedad Bacteria Eucarya Archaea Membrana nuclear NO SI NO Organelos NO SI NO Tamaño ribosoma Peptidoglucano en la pared Esteroles en membrana Lípidos de membrana 70S 80S 70S SI NO NO NO (hopanoides) Ester unidos a glicerol SI Ester unido a glicerol SI Eter, ramificados

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