Apendices procariotes
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Este documento describe los diferentes tipos de movimiento que presentan las células procariotas y eucariotas. Explica que los procariotas se mueven principalmente mediante flagelos, mientras que los eucariotas lo hacen a través de cilios o pseudópodos. Además, detalla la estructura y función del flagelo bacteriano, el cual está compuesto de un filamento, gancho y cuerpo basal, siendo este último el responsable de la rotación gracias a su motor flagelar.
Apendices procariotes
- 3. Capa S
- 4. Estructura para el movimiento de la célula Video 1 y 2
- 5. Tipos de movimientos que presentan las células MOVIMIENTO MICROBIANO PROCARIOTE EUCARIOTE NATATORIO TIRABUZÓN DESLIZANTE NATATORIO AMEBOIDEO FLAGELO ENDOFLAGELO ? CILIOSFLAGELO PSEUDÓPODOS BACTERIAS ARQUEAS ESPIROQUETAS MIXOBACTERIAS CIANOBACTERIAS PROTOZOARIOS CILIADOS PROTOZOARIOS FLAGELADOS SARCODINOS Escherichia coli Treponema pallidum Anabaena sp. Euglena sp. Entamoeba histolítica Paramecium sp
- 7. Tipos de movimientos en los procariotes 1. NADO Por la rotación de un aparato especializado llamado flagelo. Se presenta en la mayoría de los procariotes móviles. 3. DESLIZAMIENTO Sin una estructura de locomoción externa aparente. Se lleva a cabo en algunas bacterias d e l o s g r u p o s d e c i a n o b a c t e r i a s y mixobacterias. 2. TIRABUZÓN: FLEXIÓN Y GIRO Por la rotación de un endoflagelo (flagelo endógeno). Se presenta en las bacterias del grupo de las espiroquetas.
- 10. Los flagelos en el Dominio Bacteria Son apéndices extracelulares filamentosos, largos, helicoidales y rígidos, responsables del movimiento en los medios líquidos. Salmonella typhi
- 11. Movimiento de nado : flagelo Escherichia coli
- 12. Características de los flagelos Se originan en la membrana citoplasmática y miden de 3-20 µm de largo por 14-20 nm de grosor. Pueden rotan en el sentido o en contra de las manecillas del reloj, dirigidos por el “motor flagelar rotatorio”. Presentan la misma estructura general en todas las bacterias móviles, incluyendo al endoflagelo. Origen del flagelo No son vitales para la célula. Se pueden obtener mutantes no flageladas. Representa una ventaja evolutiva para la superviviencia en un ambiente natural, ya que le permite moverse y responder a los estímulos ambientales.
- 13. Demostración de la presencia del flagelo DIRECTA. Microscopía de luz visible. Tinción de Leifson e impregnación argéntica. Microscopía electrónica de transmisión y barrido. Microscopía electrónica de transmisión. Técnica de sombreado. Microscopía de luz visible. Tinción de Leifson
- 14. Demostración de la presencia del flagelo INDIRECTA. Preparaciones en fresco. Observación del crecimiento colonial en forma de "swarming“. Movilidad en agar semisólido. + - T Prueba de movilidad Medio de SIM Crecimiento colonial de Proteus sp. en agar sangre “swarming”
- 15. Clasificación de los flagelos por su localización localización tipo de flagelo monotrico lofotrico anfitrico peritrico ejemplo Pseudomonas aeruginosa Vibrio sp Spirillum volutans Escherichia coli Spirillum serpens Proteus sp. Salmonella typhi Existen patrones flagelares tanto en número como en localización.
- 16. Observación de los flagelos al microscopio óptico monotrica Pseudomonas aeruginosa lofotrica Spirillum volutans peritrica Proteus vulgarisSpirillum serpens anfitrica
- 19. El filamento Estructura cilíndrica helicoidal, rígida y hueca de localización extracelular. Mide 5- 15 µm de largo y 14-20 nm de diámetro. Está constituido de subunidades de proteína llamada flagelina. filamento Vibrio cholerae
- 20. Características del filamento S e s i n t e t i z a p o r autoensamble, formando una hélice izquierda. Constituye el antígeno “H”, y es específico de especie. La relación entre la estructura y la forma de hélice izquierda, permite que la fuerza rotacional se convierta en una fuerza de traslación que g e n e r a u n “ e m p u j e mecánico”. flagelina Video 3
- 21. El gancho E s t r u c t u r a c u r v a d a , flexible y hueca de localización extracelular. C o n s t i t u i d o d e u n a proteína diferente a la flagelina, pero similar en todas los flagelos. Es un acoplante flexible que permite que se transmita la fuerza de rotación al filamento. gancho
- 22. El cuerpo basal Origen del flagelo filamento Escherichia coli Cuerpo basal
- 23. El cuerpo basal Anillo L Anillo P Eje central ó barra Anillos MS Proteínas Mot A y Mot B Anillo C COMPOSICIÓN QUÍMICA: complejo proteico embebido en la membrana citoplásmica y en la pared celular. FUNCIÓN: es un “motor rotatorio flagelar”. Componentes del motor flagelar: “estator” interruptor (switch) “rotor” Componentes del cuerpo basal:
- 24. Componentes del cuerpo basal anillo S anillo M anillo L anillo P anillo C proteínas Mot A y B membrana externa membrana citoplasmática peptidoglicana barra citoplasma Video 0
- 25. Componentes del cuerpo basal Todos los componentes son de naturaleza proteica. Los anillos SM son de localización membranal, constituyen parte del “rotor” Los anillos P y L*, forman un cilindro que permite al eje central rotar libremente. Estos dos anillos no se presentan en las bacterias Gram positivas. *P:peptidoglicana y L:lipolisacárido (LPS) respectivamente.
- 26. Diferencias en el cuerpo basal de las bacterias Gram positivas y Gram negativas Anillo S Anillo M Bacteria Gram negativa Bacteria Gram positiva Las bacterias Gram positivas sólo presentan los anillos MS.
- 27. La razón de la diferencia…… Una pared de peptidoglicana gruesa que proporciona el soporte en… Bacterias Gram positivas.
- 28. Componentes del cuerpo basal El eje central o barra, funciona como una flecha conductora de la rotación, está fijada a los anillos MS. Las proteínas Mot A y Mot B, se localizan rodeando a los anillos MS. Constituyen el canal de protones (H+)* para generar el gradiente electroquímico. Mot B funciona como el “estator” del motor y es el sitio de anclaje del flagelo a la membrana. El anillo C, se localiza en el citoplasma. Constituye el interruptor o “switch” del motor y controla el cambio de dirección de rotación. * o de iónes Na+, en las bacterias alcalofílicas.
- 29. Motor rotatorio flagelar Eje central o barra “estator” interruptor o “switch” “rotor”
- 30. Estructura y función del motor rotatorio i n t e r r u p t o r o “switch” (FliM) Recibe la información del sistema traductor de señal para indicar al rotor el giro en un sentido o en otro. “rotor” Rota en un sentido o en el otro, la energía deriva de la fuerza protomotriz. ¬ “estator” F o r m a u n c a n a l d e transporte de (H+), genera la f.p.m.. Es el sitio de anclaje que mantiene fijo al flagelo en u n a s o l a r e g i ó n transmembranal Proteínas Mot A y B anillos MS H+ ó Na+ barra Anillo C Sistema traductor “estator” “interruptor o “switch” “rotor” anillo L anillo P
- 31. Movimiento del motor rotatorio El motor se mueve: en sentido ó en contra de las manecillas del reloj.
- 32. Características del motor flagelar El motor convierte el gradiente e l e c t r o q u í m i c o e n u n t r a b a j o mecánico. Por cada rotación se translocan aproximadamente 256 protones. El motor puede llegar a rotar hasta a 1100 r.p.s. (Vibrio algynoliticus). La bacterias pueden nadar de 20-100 µm/seg. La ATPasa/sintetasa es el otro ejemplo de un motor biológico!!!!!!
- 33. El motor es bidireccional S i g i r a e n s e n t i d o contrario a las manecillas del reloj. Se genera una fuerza de propulsión de t r a y e c t o r i a l i n e a r (corridas), los flagelos se organizan y rotan de manera coordinada. Si gira en sentido de las manecillas del reloj, genera que la célula tenga una trayectoria al azar, los flagelos se desorganizan sin que exista desplazamiento. corridas No avanza
- 34. Movimiento de la bacteria En contra de las manecillas: avance
- 36. RETROALIMENTACIÓN RESPUESTA QUIMIOTÁCTICA MOVIMIENTO DEL MOTOR SENTIDO SENTIDOGRADIENTE QUÍMICO+ - CORRIDAS (AVANCE) GIROS (NO AVANCE)
- 37. Tipos de Quimiotaxis Si el gradiente está dado por un atrayente, conoce c o m o q u i m i o t a x i s positiva. Ejemplo de de atrayentes: aminoácidos, azúcares, péptidos y ácidos carboxílicos. Si el gradiente está dado por un repelente, se conoce como quimiotaxis negativa. Ejemplo de repelentes: alcoholes, ácidos etc. atrayente t repelente t
- 38. El flagelo como efector en las “Taxis” Taxis es la capacidad de los organismos para responder a diversos estímulos ambientales como: luz, oxígeno, pH, temperatura, presión, osmolaridad y diferentes compuestos químicos. Los tactismos más comunes en bacterias son: quimiotaxis, magnetotaxis, aerotaxis, fototaxis.
- 39. “Quimiotaxis” Es el movimiento de un organismo en respuesta a un gradientes químico de concentración. La respuesta dependerá de si es gradiente está dado por un atrayente o un repelente. La presencia de proteínas de membrana quimioreceptoras (“sensoras”) y un SISTEMA TRADUCTOR DE SEÑALES (citoplásmico) en la bacteria, llevará la señal a la base del flagelo para su movimiento.
- 41. Función del mecanismo traductor de señales Está constituido por proteínas localizadas en la membrana citoplásmica, las quimioreceptores y las proteínas traductoras de la señal en el citoplasma, las proteínas Che que se encargan de convertir los estímulos extracelulares químicos en una señal intracelular que llega hasta la base del flagelo. Es muy complejo y participan muchas proteínas. Presenta varios sistemas de regulación.
- 42. Componentes del sistema traductor MCP ó proteína receptora de metilo (quimiorreceptor), es “sensora” del gradiente químico *CheY, es la proteína reguladora de la dirección de la rotación, cuando CheY~P se une a la proteína FliM (anillo C) y la hace funcionar como el “interruptor”. FliM ó interruptor, si FliM-CheY~P indica girar en el sentido de las manecillas (volteretas). Si la concentración de CheY~P baja, FliM indica girar en contra de las manecillas (nado) y la célula avanza. Sistema transductor de señales MCP Gradiente químico atrayente o repelente
- 43. Magnetotaxis pared celular Aquaspirillum magnetotacticum Membrana externa Espacio periplásmico magnetosomas Es el movimiento de un organismo en respuesta a la presencia de un campo magnético. La respuesta dependerá de que la bacteria presente propiedades magnéticas que le permiten orientarse y migrar siguiendo las líneas de un campo magnético. Estas propiedades magnéticas se deben a la presencia de unas estructuras llamadas magnetosomas, formadas de c r i s t a l e s d e m a g n e t i t a (Fe3O4). Las bacterias del hemisferio N se orientan hacia el polo N y las del hemisferio S al polo S en un campo magnético.
- 45. Movimiento al colocar un campo magnético Video 5
- 47. Los flagelos de las espiroquetas Movimiento de tirabuzón (flexión y giro).
- 48. Los flagelos de las espiroquetas Treponema palidum
- 49. Los flagelos de las espiroquetas Las espiroquetas son bacterias helicoidales extremadamente finas, en ellas los flagelo se localizan enrollados entre el cilindro protoplasmático y la membrana externa. Reciben el nombre de endoflagelos ó fibras axiales. fibras axiales protoplasma membrana externa
- 50. Mecanismo del movimiento Al girar los flagelos en los dos extremos en el mismo sentido, obligan a girar al cilindro rígido en un s e n t i d o , y a l a membrana externa en sentido contrario, el r e s u l t a d o e s u n m o v i m i e n t o d e tirabuzón (flexión y giro). Membrana externa Cuerpo celular Filamentos axiales membrana externa membrana citoplasmática Video 7 y 8
- 52. El flagelo en el Dominio Archaea Es algo distinto al descrita para el Dominio Bacteria. Aunque presenta un gancho, no se ha demostrado un cuerpo basal con anillos, es una estructura más delgada pero que también rota utilizando un gradiente de protones. Presentan un sistema traductor quimiotáctico similar al de las bacterias.
- 53. Flagelo en arqueas Tienen una estructura de anclaje compuesta de proteínas específicas de las arqueas y diferentes a la flagelina.
- 54. Flagelos en las arqueas Thermoplasma sp. Methanococcus sp flagelos
- 56. Movimiento deslizante en bacterias Huella de material mucoide
- 57. El movimiento deslizante S e d e s l i z a n e n superficies sólidas a una velocidad de 3 µm/seg, dejando un rastro mucoide. Se presenta en cianobacterias y mixobacterias, involucra la salida de copiosas cantidades de material mucoide de una estructura llamada poro complejo de unión, el cual provee el empuje para la locomoción. Capa S secreción mucoide membrana externa poro complejo membrana citoploplas- mática
- 58. RETROALIMENTACIÓN CARACTERÍSTICA FLAGELO PROCARIOTE FLAGELO Y CILIO EUCARIOTE organización 1 fibra 9+2* Proteína principal flagelina tubulina Energía para el movimiento f.p.m. ATP Envoltura membranal flagelar - + Presenta cuerpo basal, gancho y filamento + - * Nueve pares de fibras periféricas y un par central. Diferencias entre el flagelo procariote y eucariote
- 60. fimbrias Pili F Fimbrias o pilis en bacterias Están relacionados con la adherencia específica a los sustratos y el intercambio de fragmentos de DNA durante el proceso de conjugación.
- 61. Características generales Son apéndices rectos rígidos, delgados, cortos y huecos. Miden 3 a 20 nm de longitud y 3 a 10 nm de diámetro. S e o r i g i n a n e n l a m e m b r a n a citoplasmática. Están constituidos de una proteína llamada pilina. Presentes principalmente en las bacterias Gram negativas. Su síntesis puede estar codificada en los plásmidos o en el cromosoma.
- 63. Fimbrias Son muy pequeños y están en gran número y repartidos por toda la superficie. Sólo son visibles solo al microscopio electrónico. Escherichia coli
- 64. Fimbrias
- 66. Fimbrias En el extremo distal se encuentra el determinante antigénico que reconocen los receptores específicos de la célula huésped, se denomina ADHESINA.
- 67. Fimbrias de adherencia/adhesinas Las adhesinas son moléculas de proteína de la superficie de las bacterias patógenas, y se unen a los receptores específicos de las células del huésped. Escherichia colì sobre células de la vesícula biliar del humano. Bacterias adheridas a la piel de humano.
- 68. Los arándanos rojos contienen sustancias que tienen actividad antiadherente, al bloquear a los lugares receptores en los pili, evitando así que la bacteria (E. coli), se adhiera a la célula epitelial de la vejiga.
- 69. Adherencia en Neisseria gonorrheae: fimbria tipo IV/adhesina Opa 57 Primer paso para las infecciones del tracto génito urinario. Células HELA
- 70. Adherencia específica Las bacterias adheridas tiene la capacidad de colonizar y se favorece la formación de biopelículas (glicocalix) en las superficies de las células. La fimbrias funcionan como un factor de patogenicidad. Escherichia coli adheridas a células epiteteliales
- 71. Son más largos y más gruesos que las fimbrias y se presentan de 1 a 10 por célula.
- 72. Pili F Permite llevar a cabo uno de los procesos de intercambio de material genético en las bacterias. El pili F de una célula F+, se pone en contacto directo con una célula F-, carente de él. pili FCélula F + Célula F -
- 73. Características generales del pili F También reciben el nombre de pili sexual. Están determinados genéticamente por los plásmidos conjugativos (plásmido F). Permiten el contacto célula-célula para la transferencia de información genética, indispensable para que se l l e v e a c a b o e l p r o c e s o d e conjugación. Son receptores específicos fagos.
- 74. Función del pili F pili F plásmido F cromosoma Célula F+ Célula F+ Célula F+ Célula F- Cadena complementari a Cadena complemen- taria contracción del pili Inicia la transferencia del DNA plasmídico El plásmido F codifica para la síntesis del pili F. Permite la conjugación: proceso de transferencia de información genética q u e i n v o l u c r a e l contacto célula-célula. La célula que porta los plásmidos conjugativos, es la célula donadora F+ y la célula receptora F- después del proceso queda como célula F+.
- 76. Células en proceso de conjugación
- 77. E. coli teniendo “sexo”
- 79. Características de los apéndices ó prostecas Son prolongaciones semirrígidas de la célula, que se presentan en las bacterias prostecata. Están rodeadas por la membrana y la pared celular. Miden de 1 a 20 µm. En un número de 1 a 1 0 e n l a m i s m a especie. P e r m i t e n l a a g r u p a c i ó n e n rosetas en la bacteria d e l g é n e r o Caulobacter. rosetas prosteca Caulobacter sp.
- 80. Apéndices de Verrucomicrobium espinosum Bacilos con apéndices o prosteca Caulobacter apéndices múltiples 2 µm de largo Habitan en lagos eutróficos y oligotróficos
- 81. Funciones de la prosteca Estructura de adherencia a los sustratos inertes como las rocas. Aumentan la relación superficie/ volumen y le permiten a la célula: 1.Tener una mayor capacidad de flotabilidad en ciertas bacterias planctónicas. 2.Tener una mayor superficie para la captación de nutrientes en ambientes oligotróficos.