CELULAS PROCARIONTES

CÉLULAS LULAS
PROCARIOTES
Estructura

Eucariotes y Procariotes

Propiedades Generales
Pese a las muchas diferencias de aspecto y función, funci n, todas
las células c lulas poseen algunas propiedades comunes: comunes
Están Est n envueltas en una membrana - llamada membrana
plasmática plasm tica - que encierra una sustancia rica en agua
llamada citoplasma o hialoplasma.
hialoplasma.
Todas las células c lulas son metabólicamente
metab licamente activas, es decir,
desarrollan numerosas reacciones químicas qu micas que les
permiten crecer, producir energía energ a y eliminar residuos.
Todas las células c lulas contienen información informaci n hereditaria
codificada en moléculas mol culas de ácido cido desoxirribonucleico
(ADN); esta información informaci n dirige la actividad de la célula c lula y
asegura la reproducción reproducci n y el paso de los caracteres a la
descendencia.
Todas las células c lulas poseen mecanismos que les permiten
regular adecuadamente sus funciones (homeostasis)
Todos los organismos vivos obedecen las leyes de la
termodinámica, termodin mica, de la química qu mica y de la física. f sica.

Procariotes y
Eucariotes
A mediados del siglo XIX, Chatton, y Stanier
y van Niel, propusieron que todas las
formas vivas (excluyendo por lo tanto a los
virus) podrían ser divididos en dos
categorías celulares fundamentales:
– Procariotes y
– Eucariotes.
Dependiendo de si la forma viva analizada
poseía un núcleo celular separado del
citoplasma por una estructura membranosa
bien definida (eucariotes), o si por el
contrario carecía de él (procariotes)

Procariotes y
Eucariotes 2
Según la citología y la genética progresaron las diferencias
entre los dos grupos fueron subsecuentemente refinadas de
manera que los procariotes podían ser claramente
diferenciados de los eucariotes por una serie de características
estructurales, tales como la carencia de estructuras
membranosas intracelulares (membrana nuclear, retículo
endoplásmico, mitocondrias, etc.), división nuclear mediante
fisión en vez de mitosis, la presencia de una bien
caracterizada pared celular, etc.
Algunas de estas diferencias se expresan en las tablas de las
figuras siguientes.

Comparación entre células procariotes y eucariotes
Características Células procariotes Células eucariotes
Tamaño pequeñas (1-10μm) grandes (5-100 μm)
Genoma
El ADN forma complejos con
proteínas no histonas, se
encuentra en el nucleoide. No
está limitado por ninguna
membrana
ADN con histonas y otras
proteínas, organizado en
cromosomas distintos,
ocupa el núcleo, limitado
por una clara membrana
Division celular Fusión y gemación, no mitosis Mitosis
Organelos con
membrana
Nutrición
Ninguno Numerosos: mitocondrias,
retículo endoplásmico,
cloroplastos (en plantas),
lisosomas, núcleo, etc.
Por absorción, en algunos
casos fotosíntesis
Metabolismo energético Sin mitocondrias, las enzimas
oxidativas están fijas a la
membrana plasmática
Absorción, digestión,
fotosíntesis en algunas
especies
Las enzimas oxidativas se
hallan empacadas en las
mitocondrias
Citoesqueleto Ausente Presente y con gran
complejidad
Movimiento intracelular Ninguno Abundante en todas las
estructuras celulares

LA CCÉLULA
C LULA PROCARIOTA
ESTRUCTURA
A. La Membrana Citoplásmica
Citopl smica
– Por ser prácticamente pr cticamente idéntica id ntica a la Membrana Celular Eucariota
pospondremos su estudio pormenorizado para dicho capítulo cap tulo
B. Citoplasma y sus estructuras
– 1. Nucleoide
– 2. Plásmidos
Pl smidos y transposones
– 3. Ribosomas
– 4. Cuerpos de inclusión inclusi
C. Pared celular. El peptidoglicano
– 1. Pared celular. Gram positivos
– 2. Pared celular. Gram negativos
D. Estructuras fuera de la pared celular
– 1. Glicocáliz Glicoc liz (Cápsulas)
(C psulas)
– 2. Flagelos
– 3. Pili
– 4. Fimbriae

Formas celulares representativas de
diferentes morfologías de procariotes.
Al lado de cada dibujo se muestra un
ejemplo de dicha morfología. Los
organismos corresponden a las formas:
Coco: Thicapsa roseopersicina
(diámetro de la célula = 1.5 μm);
Bacilo: Desulfuromonas acetoxidans
(diámetro = 1 μm);
Espirilo: Rhodospirillum rubrum
(diámetro = 1 μm); espiroqueta,
Espiroqueta:Spirochaeta stenostrepta
(diámetro = 0.25 μm);
organismo con yemas y apéndices,
Rhodomicrobium vanniellii (diámetro =
1.2 μm);
organismo filamentoso, Chloroflexus
aurantiacus (diámetro = 0.8 μm).

Membrana Celular
• La membrana celular, también llamada membrana
plasmática o plasmalema, es una membrana lipídica
selectivamente permeable, en donde se encuentran
inmersas numerosas proteínas y algunos carbohidratos.
• Por medio de receptores especiales ayuda a coordinar el
funcionamiento interno de las células respondiendo a los
agentes y mecanismos de regulación que se encuentran en
el medio extracelular que las rodea.
• Desempeña un papel importante: en la organización del
funcionamiento celular y, en los eucariotes para formar
grupos de células semejantes que constituyen los tejidos.

Citoplasma
• Puesto que las bacterias carecen de compartimientos
intracelulares el citoplasma se refiere a todo lo que esta
comprendido dentro de los límites l mites de la membrana celular.
• La parte líquida l quida del citoplasma se llama citosol. citosol.
• El citoplasma bacteriano esta compuesto por ~ 80% agua.
• Dentro del citoplasma se encuentra el ARN de los
ribosomas y el ADN del nucleoide y los plásmidos pl smidos.
• Se encuentran además adem s numerosas enzimas, amino ácidos, cidos,
carbohidratos, lipidos, lipidos,
sales inorgánicas, inorg nicas, y muchos otros
compuestos de peso molecular bajo.
• Algunos grupos de bacterias poseen inclusiones
citoplásmicas
citopl smicas que son necesarias para llevar a cabo
muchas funciones especializadas.

ESTRUCTURAS INTERNAS
El nucleoide posee el material genético gen tico de la bacteria.
En algunas bacterias aparecen fragmentos circulares de ADN
con información informaci n genética gen tica , dispersos por el citoplasma: son
los plásmidos
pl smidos.
Los ribosomas son elementos granulosos que se hallan
contenidos en el citoplasma bacteriano; compuestos
principalmente por ácido cido ribonucleico, desempeñan desempe an un papel
esencial en la síntesis s ntesis proteica.
Los
Son característicamente caracter sticamente diferentes de los ribosomas de las
células lulas eucariotes
No existe ningún ning n tipo de organelo intracelular
Carecen del típico t pico citoesqueleto eucariota
El
El citoplasma,
citoplasma,
por último, ltimo, contiene diferentes tipos de
inclusiones de diversa naturaleza química qu mica.

Nucleoide
Como el resto de los organelos celulares, el nucleoide en los
procariotes, procariotes,
es un componente altamente especializado. De hecho
podemos considerarlo como el centro organizador y regulador de la la
célula. lula.
Posee dos funciones principales:
– Almacena y transmite el material genético gen tico o ADN, y
– Coordinando la síntesis s ntesis de proteínas, prote nas, regula las actividades celulares,
que incluyen el metabolismo, el crecimiento y la división divisi n celular.
Está Est formado por una sola molécula mol cula de ADN de doble cadena
helicoidal, superenrollada. superenrollada.
En la gran mayoría mayor a de las bacterias los
dos extremos de esta cadena se unen covalentemente para formar
topológicamente
topol gicamente un círculo c rculo de actividad genética. gen tica.
Este cromosma bacteriano tiene habitualmente unas 1000 µm de
longitud y frecuentemente contiene tantos como 3500 genes. La E.
coli, coli,
que mide de 2-3 2 3 µm de longitud, contiene un cromosoma de
aproximadamente 1400 µm.

El Nucleoide
Este cromosma bacteriano tiene habitualmente unas 1000 µm de
longitud y frecuentemente contiene tantos como 3500 genes. La E.
coli, coli,
que mide de 2-3 2 3 µm de longitud, contiene un cromosoma de
aproximadamente 1400 µm.
Para que una macromolécula macromol cula de esta longitud pueda caber dentro
del citoplasma bacteriano existen algunas proteínas prote nas semejantes a
las histonas que se fijan al ADN compactándolo compact ndolo y segregándolo segreg ndolo en
alrededor de 50 dominios cromosómicos cromos micos alrededor de un núcleo n cleo
central.
En las bacterias se han encontrado proteínas prote nas con características
caracter sticas
muy semejantes a las histonas de los organismos eucariontes. Por
esta causa se piensa que estas proteínas prote nas podrían podr an unirse al ADN y
formar una especie de cromatina primitiva. Estas proteínas prote nas son las
siguientes: la HU que es un dímero d mero de subunidades diferentes y
semejante a la histona H2B, la proteína prote na H dímero d mero de subunidades
idénticas id nticas y semejante a la histona H2A, la proteína prote na P semejante a
las protaminas, protaminas,
la subunidad H1, el dímero d mero HLP1 y el monómero mon mero
HLP1.

En el esquema de la parte inferior se
representan sólo 15 de las 50 asas
mostrando el superenrollamiento de
los dominios de ADN formados
Microscopía electrónica
del cromosoma de la E.
coli mostrando la
multitud de asas
(dominios) que emergen
de una región central
rica en proteínas cuya
organización se
desconoce.

Proteínas Prote nas asociadas al nucleoide
• Algunas proteínas prote nas deben estar asociadas con el
nucleoide para que:
• Se reproduzca el ADN. La molécula mol cula superenrollada de ADN, debe
ser desenrrollada y descompactada para que la ADN polimerasa
pueda cumplir su función funci n de duplicación duplicaci n del ADN y para que
• la ARN polimerasa pueda fijarse al ADN y transcribirlo.
• Se regule la expresión expresi n génica g nica y
• Se ayude al aporte del ADN a las células c lulas hijas durante la división divisi n celular.
• Las Topoisomerasas
Topoisomerasas son enzimas esenciales para estos
procesos.
• Una topoisomerasa, topoisomerasa,
llamada ADN girasa cataliza el
superenrollamiento negativo del ADN circular bacteriano. bacteriano.
• La Topoisomerasa IV, IV,
por el contrario, cataliza el
desenrrollamiento del ADN, permitiendo la separación separaci n de
los cromosomas hijos después despu s de la duplicación duplicaci n del ADN.

Estructura de los Ribosomas

ASOCIACIÓN DE LAS
SUBUNIDADES RIBOSOMALES
Subunidad
grande
Subunidad
pequeña
Dos vistas del arreglo de las subunidades grande y pequeña en un ribosoma

Proteínas Prote nas Ribosomales
Las proteínas
prote nas Ribosomales son básicas sicas y se
unen por interacción interacci iónica nica con el ARNr
(ac acídico dico)
Las proteínas
prote nas Ribosomales se encuentran
generalmente en una estequiometría estequiometr molar
de 1:1 tanto entre ellas como con el
ribosoma
En experimentos de reconstitución reconstituci del
ribosoma se ha demostrado que las
proteínas
prote nas ribosomales se agregan al RNAr
en un orden específico
espec fico
Las
Las
En

Topografía de las Proteínas
Ribosomales en el Ribosoma
Métodos
Inmuno-electrón
microscopía (Lake)
Entrecruzamiento de
proteínas ribosomales
(Traut)
Difracción de neutrones
(Moore)

PLÁSMIDOS
DEFINICIÓN Y CONCEPTOS GENERALES
Aunque en general es adecuado decir que el genoma de los
procariotes consta de un solo cromosoma, muchas bacterias
poseen, además, adem s, uno o varios elementos genéticos gen ticos accesorios
extracromosómicos
extracromos micos, , a los que denominamos plásmidos pl smidos.
Se definen como elementos genéticos gen ticos extracromosómicos
extracromos micos con
capacidad de replicación replicaci n autónoma aut noma (es decir, constituyen
replicones propios).
Todos los plásmidos pl smidos bacterianos conocidos están est n formados
por una cadena doble de ADN.
Aunque en Borrelia y algunos Actinomicetos existen plásmidos pl smidos
lineares, la inmensa mayoría mayor a son circulares, covalentemente
cerrados y superenrollados.
superenrollados.
Algunos plásmidos pl smidos poseen, además, adem s, la capacidad de
integrarse reversiblemente al cromosoma bacteriano. Reciben
el nombre de episomas y se replican junto con el cromosoma y
bajo su control.

PlAsmidos
PlAsmidos
En cuanto al tamaño, tama , existe una amplia gama: desde plásmidos pl smidos
muy pequeños peque os (de unas 2 kb) kb)
hasta plásmidos pl smidos muy grandes (ciertos
plásmidos pl smidos de Pseudomonas Pseudomonas tienen 500 kb). kb).
Megaplásmidos
Megapl smidos. . En ciertos Rhizobium Rhizobium existen plásmidos pl smidos que llegan
a tener 1600 kb. kb.
Algunos megaplásmidos
megapl smidos que parecen ser
imprescindibles para la supervivencia de la bacteria, han llegado llegado
a
ser considerados como verdaderos cromosomas.
Cada tipo de plásmido pl smido tiene un número mero medio característico caracter stico de
copias por célula. c lula. Según Seg n su número n mero los plásmidos pl smidos se han
clasificado como:
– plásmidos pl smidos con control estricto de la replicación.
replicaci n. Por regla general,
los grandes plásmidos pl smidos tienen una o dos copias por célula c lula
– plásmidos pl smidos de control relajado. Plásmidos Pl smidos generalmente pequeños peque os que
suelen estar presentes como varias copias (>10).

PLÁSMIDOS
• En En funcióón funci n de de que que los los pláásmidos pl smidos puedan puedan ser ser transmisibles transmisibles o o
no no de de una una bacteria bacteria a a otra otra por por medio medio de de contactos contactos
intercelulares, se se pueden pueden distinguir: distinguir:
• plásmidos pl smidos conjugativos (autotransmisibles
autotransmisibles), ), que son
aquellos que se transfieren habitualmente entre cepas
por medio del proceso de conjugación.
conjugaci .
• plásmidos pl smidos promiscuos o de amplio espectro. Son
plásmidos pl smidos que no sólo s lo se transfieren entre cepas de la
misma especie, sino que son capaces de hacerlo entre
especies y géneros g neros muy diversos permitiendo
transferencia horizontal de información informaci n genética gen tica entre
grupos bacterianos filogenéticamente filogen ticamente alejados.
• plásmidos pl smidos no conjugativos, conjugativos,
carentes de la propiedad de
ser transferidos mediante el mecanismo de conjugación.
conjugaci n.
• plásmidos pl smidos movilizables: movilizables:
son aquellos no
autotransmisibles que pueden ser transferidos por la
acción acci n de un plásmido pl smido conjugativo coexistente en la
misma bacteria.

Plásmidos
• Los plásmidos se clasifican según las funciones o el tipo de información
que llevan en:
– Factores de Fertilidad o factores F.
– Factores de resistencia de transferencia a drogas, factores RTF o
factores R.
– Factores colicinógenos, factores Col o factores Cf. Las colicilinas
son sustancias que matan a las bacterias. Naturalmente las bacterias
productoras de colicilinas son inmunes a ellas.
• La capacidad de replicación autónoma de los plásmidos los ha
convertido en vehículos para clonar genes o piezas de ADN. De forma
que gracias a ellos es posible conseguir una gran cantidad del ADN
deseado en poco tiempo.
• Otra característica importante es que constituyen elementos genéticos
móviles, es decir, tienen la capacidad de integrarse en distintos puntos
del cromosoma bacteriano principal o en otros plásmidos. Esta movilidad
se debe a la existencia en su interior de transposones y secuencias de
inserción.

Transposones
• Los Transposones o “genes brincadores" son fragmentos de ADN que
contienen un pequeño número de genes (1-12) flanqueados en sus
extremos por secuencias de inserción que codifican para la síntesis de una
enzima, transposasa, que “transporta al transposón”, es decir, lo mueve de
una localización en la cadena de ADN a otra.
• Los Transposones pueden encontrarse tanto formando parte del nucleoide
de la bacteria (transposones conjugantes) como de los plásmidos.
• La Transposasa es una enzima que cataliza el corte y empalme de la
cadena de ADN durante la transposición. transposici n. Así As pues los transposones son
capaces de autosepararse del nucleoide o del plásmido pl smido al que pertenecen,
e insertarse en otra región regi n o en otra cadena de ADN perteneciente al
nucleoide o a otro plásmido pl smido.
• Los Transposones participan así as en la transmisión transmisi n de la resistencia a
antibióticos, antibi ticos, o de otros trazos genéticos, gen ticos, a poblaciones enteras de
bacterias.

Cuerpos de Inclusión y
fotosíntesis
• Existen tres grupos principales de bacterias que son capaces de llevar
a cabo el proceso de fotosíntesis: fotos ntesis: Cianobacterias, bacterias verdes y
bacterias púrpura, p rpura, las cuales utilizan inclusiones específicas espec ficas para
realizar este proceso:
• Ficobilisomas. Las Cianobacterias pueden realizar el proceso de fotosíntesis
oxigénica, es decir, pueden utillizar el agua como donadora de electrones y
generan oxígeno durante la fotosíntesis. Los elementos necesarios para llevar a
cabo este proceso se localizan en un sistema importante de membranas
tilacoideas acompañadas de partículas llamadas Ficobilisomas.
• Clorosomas Las bacterias verdes realizan la fotosíntesis anoxigénica. Utilizan
moléculas reducidas tales como H2, H2S, S y algunas moléculas orgánicas como
donadoras de electrones y generan NADH y NADPH. Este sistema fotosintético
se localiza en vesículas de forma elipsoidal llamadas Clorosomas que son
independientes de la membrana plasmática.
• Las bacterias púrpura también realizan la fotosíntesis anoxigénica. Utilizan
también moléculas reducidas, H2, H2S, S, y algunas moléculas orgánicas, como
donadoras de electrones y, así mismo, generan NADH y NADPH. Sin embargo
el necesario equipo fotosintético se localiza en vesículas esféricas o sistemas
laminares que son continuos con la membrana citoplásmica.

Cianobacteria Anabaena
Las Cianobacterias, así como las algas y las plantas verdes, utilizan
el hidrógeno del agua para reducir el CO2 y generar carbohidratos.
Durante este proceso se libera oxígeno, por eso se dice que este
proceso es oxigénico. Es importante considerar que, probablemente,
las Cianobacterias fueron los primeros organismos durante la
evolución de la vida en la tierra en realizar la fotosíntesis oxigénica.

• Gránulos Gr nulos de Cianoficina.
Cianoficina.
Grandes cuerpos de inclusión inclusi que sirven para
almacenar Nitrógeno Nitr geno en las cianobacterias.
• Carboxisomas. Carboxisomas Las cianobacteriaa, cianobacteriaa,
los tiobacilos y otras bacterias nitrificantes
que pueden reducir el CO2 CO para producir carbohidratos, poseen inclusiones,
llamadas carboxisomas, carboxisomas que contienen las enzimas necesarias para realizar la
fijación fijaci n del CO2. CO .
• Vacuolas de gas. gas.
Algunas bacterias acuáticas acu ticas fotosintéticas fotosint ticas contienen
vacuolas de gas. Estas vacuolas son cilindros proteicos huecos permeables permeables
a los
gases de la atmósfera atm sfera que ayudan a los microorganismos a regular su flotación. flotaci n.
• Gránulos Gr nulos de Volutina. Volutina.
Almacenan fosfatos
• Gránulos Gr nulos de azufre. azufre Almacenan azufre.
• Gránulos Gr nulos de polihidroxibutirato. polihidroxibutirato Algunas bacterias poseen cuerpos de
inclusión inclusi n que almacenan polihidroxibutirato y que, como los
• Gránulos Gr nulos de glucógeno
gluc geno, , sirven como almacenes de energía. energ a.
• Magnetosomas. Magnetosomas Algunas bacterias acuáticas acu ticas móviles m viles son capaces de
orientarse en respuesta a la presencia del campo magnético magn tico terrestre. Esto se
debe a la presencia en el citoplasma de cuerpos de inclusión inclusi n que contienen
cristales de magnetita o de algunos otros compuestos que pueden funcionar como
pequeños peque os magnetos.

Cubierta Celular
Casi todas las clases de procariotes poseen una
capa protectora resistente llamada pared celular,
esta le da su forma y le permite vivir en una
amplia gama de ambientes.
Algunas especies están est n además adem s rodeadas por una
cápsula, psula, esta hace a la célula c lula resistente a los
productos químicos qu micos destructivos.
Todas las bacterias tienen una membrana celular
dentro de la pared celular. Las pequeñas peque as
moléculas mol culas del alimento se incorporan a la célula c lula a
través trav s de poros de esta membrana, pero las
moléculas mol culas grandes no la pueden atravesar.
Dentro de la membrana está est el citoplasma.

Pared bacteriana
La pared que poseen la mayoría mayor a de las bacterias explica la
constancia de su forma. En efecto, es rígida, r gida, dúctil d ctil y
elástica. el stica.
Su importancia reside en la naturaleza química qu mica del
compuesto macromolecular que le confiere su rigidez.
Este compuesto, un mucopéptido
mucop ptido, , está est formado por
cadenas de acetilglucosamina y de ácido cido murámico
mur mico sobre
las que se fijan tetrapéptidos
tetrap ptidos de composición composici n variable.
Las cadenas están est n unidas entre sí s por puentes peptídicos
pept dicos. .
Además, Adem s, existen constituyentes de la superficie que son
propios de las diferentes especies.
La diferencia de composición composici n bioquímica bioqu mica de las paredes de
dos grupos de bacterias es responsable de su diferente
comportamiento frente a un colorante formado por violeta
de genciana y una solución soluci n yodurada (coloraci ( coloración n de
Gram). Gram).
Se distinguen las bacterias Gram positivas (que
retienen el Gram después despu s de lavarlas con alcohol) y las
Gram negativas (que pierden su coloración).
coloraci n).

Pared celular Bacteria Gram-negativa

Pared y membrana
Se conocen actualmente los mecanismos de la
síntesis ntesis de la pared. Ciertos antibióticos antibi ticos pueden
bloquearla. La destrucción destrucci n de la pared provoca
una fragilidad en la bacteria que toma una forma
esférica esf rica (protoplasto ( protoplasto)
La membrana membrana citoplasmáática,
citoplasm tica, situada debajo de la
pared, tiene permeabilidad selectiva frente a las
sustancias que entran y salen de la bacteria.
Es soporte de numerosas enzimas, en particular las
respiratorias. Por último, ltimo, tiene un papel
fundamental en la división divisi n del núcleo n cleo bacteriano.
La membrana plasmática plasm tica presenta invaginaciones, que
son los mesosomas, mesosomas,
donde se encuentran enzimas que
intervienen en la síntesis s ntesis de ATP y los pigmentos
fotosintéticos fotosint ticos en el caso de bacterias fotosintéticas.
fotosint ticas.

Paredes Celulares Bacterianas
Compuestas de 1 o 2 bicapas lipídicas y una
cubierta de peptidoglicano
• Gram-positivos: Una bicapa y una cubierta
exterior gruesa de peptidoglicano
• Gram-negativos: Dos bicapas y una capa delgada
de peptidoglicano entre las dos
• Gram-positivos : Un puente de pentaglicina
conecta los tetrapéptidos
• Gram-positivos : Enlace amida directo entre los
tetrapéptidos

Note Note el enlace enlace de tipo tipo γ-
carboxilo carboxilo del Isoglutamato Isoglutamato con con
la L-Lys L Lys en el tetrapéptido
tetrap ptido.
El El Peptidoglicano Peptidoglicano es es
llamado también tambi Mure Mureína na
- del del Lat Latín "murus murus", ", pared pared

Peptidoglicano

Estructura de superficie y de
cubierta
Muchas bacterias pueden presentar flagelos
generalmente rígidos, r gidos, implantados en la
membrana mediante un corpúsculo corp sculo basal
Los cilios, filamentosos y de longitud variable,
constituyen, junto con los flagelos, los órganos rganos
de locomoción. locomoci n. Según Seg n las especies, pueden estar
implantados en uno o en los dos polos de la
bacteria o en todo su entorno.
pili escasos y firmes que pueden servir como
pelos sexuales para el paso de ADN de una célula c lula
a otra. Los pili constituyen el soporte de los
antígenos ant genos "H".
fimbrias órganos rganos de adhesión adhesi n y fijación, fijaci n, muy
numerosas y más m s cortas que los pili, pili,

En las bacterias se pueden encontrar
tres tipos de ap apéndices ap ndices superficiales
• Flagelos, órganos rganos de locomoción. locomoci n. Se encuentran tanto
en bacterias Gram positivas como Gram negativas,
generalmente en bacilos y raramente en cocos.
• Pili (Latín: (Lat n: cabellos)
• Fimbriae (Latín (Lat n : flecos). Se observan prácticamente
pr cticamente
sólo lo en bacterias Gram negativas y raramente en
organismos Gram-positivos.
Gram positivos.
• Con frecuencia las bacterias poseen flagelos y pili. pili.

El flagelo
• El flagelo (Flagellum ( Flagellum - plural, flagella) flagella es una proyección proyecci n larga y delgada,
semejante a un látigo, l tigo, que está est formada por proteínas prote nas especializadas.
• Los flagelos bacterianos son filamentos helicoidales, extracelulares, extracelulares,
que se
mueven rotando, como tornillos, generalmente en el sentido contrario contrario
a las
manecillas del reloj. Las bacterias pueden tener uno o múltiples m ltiples flagelos con
disposiciones particulares.
• Las arqueobacterias también tambi n pueden poseer flagelos, que aunque parecen
similares a los de las bacterias son diferentes en detalles importantes importantes
y por
tal razón raz n son considerados organelos no homólogos. hom logos.
• Los flagelos de las células c lulas eucariotas son estructuras diferentes a los flagelos
de los procariotes. procariotes.
En los eucariotes son habitualmente únicos, nicos, están est n
rodeados por la membrana celular y poseen una complicada estructura estructura
interna. Esta estructura comprende nueve dobletes de microtúbulos
microt bulos que
forman un cilindro alrededor de un par central de microtúbulos
microt bulos. . Los dobletes
periféricos perif ricos estáun est un unidos unos a otros por proteínas, prote nas, entre ellas la dineína dine na, , la
cual actuando como un motor molecular causa el movimiento de vaiven del
flagelo.

El flagelo eubacteriano
Es una de las estructuras procarióticas procari ticas más m s complejas, formada por más m s de 20
tipos de proteínas prote nas estructurales. En su estuctura anatómica anat mica se pueden distinguir
tres partes o subestructuras:
• El filamento, parte periférica distal del flagelo que está conectado a
un corto segmento curvado denominado
• Codo o gancho, que a su vez está unido al
• Corpúsculo basal. Este corpúsculo basal está inmerso en las
envolturas bacterianas (membrana citoplásmica y pared), y consta
esencialmente de un cilindro que ensarta 1 o 2 parejas de anillos. Este
coprpúsculo basal tiene varias funciones:
• anclar el flagelo a las envolturas bacterianas
• suministrar el mecanismo del movimiento (un motor rotatorio que puede
girar en ambos sentidos)
• albergar la maquinaria de exportación de subunidades de proteínas para
su ensamblaje en la estructura flagelar

Filamento
Corpúsculo Basal
Flagelina
La estructura macromolecular
del flagelo procariote esta
constituida por tres partes
principales:
1. El Filamento, constituido de
subunidades de flagelina
2. El Codo o gancho, estructura
de unión uni n entre el filamento
y el
3. Corpúsculo Corp sculo basal. Estructura
de gran complejidad que
ancla y mueve el filamento

EL FILAMENTO FLAGELAR
• El filamento flagelar es una estructura cilíndrica fina, hueca y rígida
que tiene un papel “pasivo” durante el movimiento flagelar, actuando
de manera análoga a la hélice de un barco.
• Está constituido por el ensamblaje de miles de subunidades idénticas
de una proteína llamada flagelina.
• La flagelina es una proteína globular, cuyo peso molecular varía según
las especies (desde unos 15 kDa en algunos Bacillus hasta unos 62 kDa
en algunas enterobacterias).
• El filamento es hueco dejando en su interior un canal de unos 3 nm.
• En el extremo distal del filamento existe un “capuchón” formado por
un pentámero de una proteína distinta (HAP2).
• Entre el filamento y el codo o garfio existen dos discos estrechos con
dos tipos de proteínas (HAP3 y HAP1). Son estructuras adaptadoras
que permiten la correcta interacción entre filamento y codo.
• Tanto la flagelina nativa aislada como los filamentos intactos son
buenos antígenos, constituyendo el denominado antígeno ant geno H flagelar, flagelar
específico para cada especie e incluso para cada estirpe o raza.

Modelo atómico parcial del ensamblaje de 11 moléculas de flagelina para formar uno
de los aros helicoidales que constituyen el filamento flagelar. Cada subunidad está
formada por el fragmento F41 de la flagelina, el cual se produce mediante la
hidrólisis de 52 y 44 residuos de amino ácidos de cada uno de los extremos de la
proteína, constituida por 494 residuos
Las moléculas de Flagelina,
sintetizadas en el citoplasma, son
transportadas a través del estrecho
canal central. Las moléculas se
unen una tras otra en el extremo
distal, en donde las proteínas que
forman el ‘capuchón flagelar’ van
siendo desplazadas de su lugar en
dicho extremo cediendo cada vez un
solo sitio de fijación para una
molécula de flagelina. El capuchón,
que forma el extremo distal del
filamento, va girando de lugar en
lugar preparando en cada ocasión el
nuevo punto de fijación para una
nueva molécula de flagelina que
llega. Este proceso simula el
ascenso helicoidal, paso apaso, de
una escalera de caracol.

El filamento flagelar está est unido a la
bacteria por medio de un cuerpo
basal, el cual se introduce a la célula lula
a través trav de una serie de anillos
proteicos que actúan act an como baleros
para permitir el movimiento flagelar. flagelar
Las bacterias Gram-positivas
Gram positivas tienen
dos anillos proteicos que rodean al
cuerpo basal, uno de ellos en la capa
de proteoglicanos y uno en la
membrana plasmática plasm tica.
En las bacterias Gram-negativas
Gram negativas se
describen 4 o 5 anillos: anillos:
El anillo L que se asocia a la
cubierta de lipopolisacáridos
lipopolisac ridos, ,
El anillo P que se asocia a la
cubierta de peptidoglicanos,
peptidoglicanos
El anillo S está est en el espacio
periplásmico
peripl smico, , inmediatamente
por encima de la membrana
citoplásmica
citopl smica.
El anillo M directamente
dentro de la membrana
plasmática plasm tica,
El anillo C o llave reguladora
de posición posici n intracitoplásmica
intracitopl smica.

Especies diferentes de bacterias tienen números meros y
disposiciones específicas espec ficas de los flagelos.
flagelos
A-Monotricas
B-Lofotricas
C-Anfitricas
D-Peritricas
Las bacterias Monotricas poseen un sólo flagelo
(ejemplo: Vibrio cholerae).
Las bacterias Lofotricas tienen múltiples flagelos
cercanos unos a otros y localizados en el mismo
polo de la superficie bacteriana. Esto asegura su
funcionalidad en el movimiento unidireccional
del microorganismo.
Las bacterias Anfitricas tienen un par de flagelos
localizados cada uno en uno de los polos de la
estructura bacteriana. Solamente uno de ellos se
mueve en un momento dado, confiriendo a la
bacteria la capacidad de cambiar con rapidez la
dirección de sus movimientos.
Las bacterias Peritricas tienen múltiples flagelos
que se proyectan en todas direcciones.
(ejemplo: Escherichia coli)

Pili
• Los pili (latín por pelos, singular pilus), son apéndices filiformes que
se encuentran en la superficie de una gran variedad de bacterias.
• Un pilus es típicamente una proyección de 9 a 10 nm de diámetro y
permite la transferencia de ADN de una bacteria con pilus (donadora)
a otra bacteria que carece de él (receptora). Esto constituye el paso
inicial de un proceso de transferencia de información genética
(transformación genética). Este mecanismo permite la diseminación de
trazos genéticos importantes para la supervivencia de poblaciones
bacterianas
• No todas las bacterias son capaces de producir pili.
• El pilus es capaz de contraerse para aproximar íntimamente una
bacteria a la otra. Esto se logra mediante la interacción del pili con una
proteína intracitoplásmica homóloga a la actina eucariótica (MreB),
disparando un mecanismo semejante al de la miosina. Este mismo
mecanismo puede servir para mover la bacteria cuando el extremo
distal del pilus se fija a un sustrato sólido.
•

Sex pili
• Aunque los pili han sido llamados sexuales (sex pili), debe precisarse
que es un error considerar la conjugación bacteriana como una función
de reproducción sexual o apareamiento. Tampoco los pili deben ser
considerados como penes de las bacterias.
• Los pili pueden conectar una bacteria a otra de su misma especie, o de
especie diferente, construyendo un puente entre los citoplasmas de
ambas bacterias. A través de este puente puede realizarse el transporte,
o intercambio, de información genética (en la forma de plásmidos)
entre ambas bacterias. De esta manera pueden transferirse nuevas
funciones de una bacteria a la otra, incluyendo la resistencia a los
antibióticos.
• Una bacteria puede poseer hasta 10 pili. A pesar de su utilidad en la
transferencia de información genética debe recordarse que los pili
poseen receptores que son puntos de fijación para virus y bacteriófagos
en la iniciación de su ciclo reproductivo intra-bacteriano.

Conjugación
Conjugaci
• Los pili también tambi n han sido llamados fimbrias. Sin embargo, es
recomendable conservar el término t rmino pili exclusivamente para el
apéndice ap ndice bacteriano que es requerido para el mecanismo de
conjugación conjugaci n bacteriana.
• Todas estas prolongaciones están est n constituidas por proteínas prote nas
oligoméricas
oligom ricas derivadas de las proteínas prote nas llamadas pilinas. pilinas
• Durante el mecanismo de ‘Conjugaci Conjugación’:
• 1- La célula c lula donadora produce pilus. pilus.
• 2- El Pilus se fija a la célula c lula receptora aproximando a las dos células. c lulas.
• 3- El plásmido pl smido móvil vil es cortado (nicked ( nicked) ) y una cadena sencilla de ADN es
transferida por medio del pilus a la célula c lula receptora.
• 4- Ambas células c lulas recircularizan sus plásmidos pl smidos, , sintetizan una segunda
cadena y pueden producir pili. pili.
De esta manera ambas células c lulas son ahora
donadoras

Conjugación Conjugaci n bacteriana
Diagrama
1- La célula donadora produce
pilus.
2- El Pilus se adhiere a la célula
receptora fijando y aproximando a
las dos células.
3- El plásmido móvil es cortado
(nicked) y una cadena sencilla de
ADN es transferida por medio del
pilus a la célula receptora.
4- Ambas células recircularizan sus
plásmidos y sintetizan una segunda
cadena. De esta manera ambas
células pueden producir pili, son
donadoras

Fimbriae
• Las fimbrias son pili cortos necesarios para que las bacterias puedan
fijarse a diversos tipos de superficies.
• La fijación de las bacterias a las superficies biológicas de sus
huéspedes es un proceso indispensable para la colonización durante
los procesos infecciosos.
• Las fimbrias pueden estar localizadas en cualquier parte de la
membrana bacteriana, pero habitualmente están o bien dispersas por
toda su superficie o se encuentran en los polos de la célula.
• Las bacterias mutantes que carecen de fimbrias no pueden adherirse a
sus superficies blanco y, por lo tanto, no pueden causar trastornos
patológicos.
• Frecuentemente las fimbrias poseen lectinas. Estas moléculas pueden
reconocer oligosacáridos en las superficies celulares y ayudar a la
fijación específica de las bacterias en sus células blanco.
• Otras fimbrias se fijan a los componentes de la matriz extracelular.
• Las fimbrias se encuentran tanto en organismos Gram negativos como
en Gram positivos.

Nutricióónn
Nutrici
• Según Seg n la fuente de carbono que utilizan, los seres vivos se
dividen en:
• Autótrofos Aut trofos, , cuya principal fuente de carbono es el CO 2 , y
• Heterótrofos
Heter trofos cuando su principal fuente de carbono es materia
orgánica. org nica.
• Por otra parte según seg n la fuente de energía, energ , los seres vivos
pueden ser:
• Fotótrofos Fot trofos, , cuya principal fuente de energía energ a es la luz, y
• Quimiótrofos
Quimi trofos, , cuya fuente de energía energ a es obtenida de un compuesto
químico qu mico que se oxida.
• En las bacterias es posible encontrar todos los mecanismos
de obtención obtenci n de materia y energía. energ a. El éxito xito evolutivo de las
bacterias se debe en parte a su versatilidad metabólica metab lica. .

Nutrición Nutrici n en bacterias

Divisióón Divisi n celular celular bacteriana bacteriana
• La síntesis de la pared, el crecimiento bacteriano y la duplicación del ADN
regulan la división celular en las bacterias.
• La bacteria se divide normalmente por bipartición o fisión, que da lugar a la
formación de dos células hijas.
• La separación de las dos células va acompañada de la segregación en cada
una de ellas de uno de los dos genomas que proviene de la duplicación del
ADN de la bacteria original.
• La división empieza por una invaginación de la membrana citoplasmática
en el centro de la bacteria que da origen a la formación de un septo o
tabique transversal.

División Divisi n celular por fisión
fisi

Reproducción Reproducci n sexual o
parasexual
Pero además adem s de la reproducción reproducci n asexual, asexual,
las
bacterias poseen unos mecanismos de
reproducción reproducci n sexual o parasexual, parasexual,
mediante los
cuales se intercambian fragmentos de ADN.
TRANSFORMACIÓN: TRANSFORMACI : Consiste en el intercambio genético gen tico
producido cuando una bacteria es capaz de captar
fragmentos de ADN, de otra bacteria que se encuentran
dispersos en el medio donde vive.
CONJUGACIÓN: CONJUGACI : En este proceso, una bacteria donadora
F+ transmite a través trav s de un puente o pili, pili,
un fragmento de
ADN, a otra bacteria receptora F-. . La bacteria que se llama
F+ posee un plásmido pl smido, , además adem s del cromosoma
bacteriano.
TRANSDUCCIÓN: TRANSDUCCI En este caso la transferencia de ADN de
una bacteria a otra se realiza a través trav s de un virus
bacteriófago
bacteri fago, , que se comporta como un vector
intermediario entre las dos bacterias.