Microbiología general

capas fuera de la pared celular

¿Qué hemos aprendido hasta ahora, en términos de capas celulares? Todas las células tienen una membrana celular. La mayoría de las bacterias tienen una pared celular. Pero hay un par de capas adicionales que las bacterias pueden o no tener. Estos se encuentran fuera de la membrana celular y la pared celular, si están presentes.

cápsula

Una cápsula bacteriana es una capa de polisacáridos que envuelve completamente la célula., Está bien organizado y bien embalado, lo que explica su resistencia a las manchas bajo el microscopio. La cápsula ofrece protección contra una variedad de amenazas diferentes a la célula, como la desecación, materiales tóxicos hidrofóbicos (es decir, detergentes) y virus bacterianos. La cápsula puede mejorar la capacidad de los patógenos bacterianos para causar enfermedades y puede proporcionar protección contra la fagocitosis (engullimiento por los glóbulos blancos conocidos como fagocitos). Por último, puede ayudar en la fijación a las superficies.,

capa de limo

una capa de limo bacteriana es similar a la cápsula en que se compone típicamente de polisacáridos y rodea completamente la célula. También ofrece protección contra diversas amenazas, como la desecación y los antibióticos. También puede permitir la adherencia a las superficies. Entonces, ¿en qué se diferencia de la cápsula? Una capa de limo es una capa suelta y desorganizada que se elimina fácilmente de la célula que la creó, a diferencia de una cápsula que se integra firmemente alrededor de la pared celular bacteriana.,

S-Layer

algunas bacterias tienen una capa altamente organizada hecha de proteínas secretadas o glicoproteínas que se ensamblan en una matriz en la parte externa de la pared celular. Esta capa s regularmente estructurada está anclada en la pared celular, aunque no se considera oficialmente parte de la pared celular en las bacterias. Las capas S tienen papeles muy importantes para las bacterias que las tienen, particularmente en las áreas de crecimiento y Supervivencia, e integridad celular.,las capas

S ayudan a mantener la rigidez general de la pared celular y las capas superficiales, así como la forma de la célula, que son importantes para la reproducción. Las capas s protegen a la célula de los cambios de iones/pH, estrés osmótico, enzimas perjudiciales, virus bacterianos y bacterias depredadoras. Pueden proporcionar adhesión celular a otras células o superficies. Para las bacterias patógenas pueden proporcionar protección contra la fagocitosis.

Estructuras Fuera de la Pared Celular

las Bacterias también pueden tener estructuras fuera de la pared celular, a menudo vinculado a la pared celular y/o de la membrana celular., Los bloques de construcción de estas estructuras se hacen típicamente dentro de la célula y luego se secretan más allá de la membrana celular y la pared celular, para ser ensamblados en el exterior de la célula.

Fimbriae (sing. fimbria)

las fimbrias son apéndices filamentosos delgados que se extienden desde la célula, a menudo en decenas o cientos. Están compuestos de proteínas pilin y son utilizados por la célula para unirse a las superficies. Pueden ser particularmente importantes para las bacterias patógenas, que las utilizan para unirse a los tejidos del huésped.

Pili (sing., pilin)

Los Pili son muy similares a las fimbrias (algunos libros de texto usan los términos indistintamente) en que son apéndices filamentosos delgados que se extienden desde la célula y están hechos de proteínas pilin. Pili se puede utilizar para la fijación, así, a ambas superficies y células huésped, tales como las células de gonorrea de Neisseria que utilizan su pili para agarrar a los espermatozoides, para el paso al próximo huésped humano. Entonces, ¿por qué algunos investigadores se molestarían en diferenciar entre fimbriae y pili?,

Los Pili son típicamente más largos que las fimbrias, con solo 1-2 presentes en cada célula, pero eso no parece suficiente para separar las dos estructuras. Realmente se reduce al hecho de que algunos pili específicos participan en funciones más allá del apego. Los pili conjugativos participan en el proceso conocido como conjugación, que permite la transferencia de una pequeña pieza de ADN de una célula donante a una célula receptora., El pili tipo IV juega un papel en un tipo inusual de motilidad conocida como motilidad de contracción, donde un pilus se adhiere a una superficie sólida y luego se contrae, tirando de la bacteria hacia adelante en un movimiento brusco.

Flagella (sing. flagelo)

la motilidad bacteriana es típicamente proporcionada por estructuras conocidas como flagelos. El flagelo bacteriano difiere en composición, estructura y función del flagelo eucariótico, que funciona como una cola flexible en forma de látigo utilizando microtúbulos. El flagelo bacteriano es de naturaleza rígida y funciona más como la hélice en un barco.,

Hay tres componentes principales para el flagelo bacteriano:

1. El filamento-un apéndice largo y delgado que se extiende desde la superficie celular. El filamento está compuesto por la proteína flagelina y es hueco. Las proteínas flagelinas se transcriben en el citoplasma celular y luego se transportan a través de la membrana celular y la pared celular. Un filamento flagelar bacteriano crece desde su punta (a diferencia del pelo de la cabeza), agregando más y más unidades de flagelina para extender la longitud hasta que se alcance el tamaño correcto. Las unidades flagelinas son guiadas en su lugar por una tapa de proteína.,
2. El gancho – este es un acoplador curvo que une el filamento al motor flagelar.
3. El motor-un motor rotativo que abarca tanto la membrana celular como la pared celular, con componentes adicionales para la membrana externa gram negativa. El motor tiene dos componentes: el cuerpo basal, que proporciona la rotación, y el estator, que proporciona el par necesario para que se produzca la rotación. El cuerpo basal consiste en un eje central rodeado de anillos de proteínas, dos en las bacterias gram positivas y cuatro en las bacterias gram negativas., El estator consiste en proteínas Mot que rodean el anillo(s) incrustado dentro de la membrana celular.

El movimiento bacteriano

El movimiento bacteriano típicamente implica el uso de flagelos, aunque hay algunas otras posibilidades también (como el uso de pili tipo IV para mover la motilidad)., Pero sin duda el tipo más común de movimiento bacteriano es la natación, que se logra con el uso de un flagelo o flagelos.

Natación

la rotación del cuerpo basal flagelar se produce debido a la fuerza motriz del protón, donde los protones que se acumulan en el exterior de la membrana celular son impulsados a través de los poros en las proteínas Mot, interactuando con las cargas en las proteínas del anillo a medida que pasan a través de la membrana. La interacción hace que el cuerpo basal gire y gire el filamento que se extiende desde la célula., La rotación puede ocurrir a 200-1000 rpm y dar como resultado velocidades de 60 longitudes de celda / segundo (para comparación, un guepardo se mueve a una velocidad máxima de 25 longitudes de cuerpo/segundo).

La rotación puede ocurrir en sentido horario (CW) o antihorario (CCW), con resultados diferentes a la celda. Una bacteria se moverá hacia adelante, llamada «carrera», cuando hay una rotación CCW, y se reorientará aleatoriamente, llamada «caída», cuando hay una rotación CW.,

motilidad del sacacorchos

algunas bacterias en forma de espiral, conocidas como espiroquetas, utilizan un sacacorchos-motilidad debido a su morfología inusual y conformación flagelar. Estas bacterias gram negativas tienen flagelos especializados que se adhieren a un extremo de la célula, se extienden a través del periplasma y luego se adhieren al otro extremo de la célula. Cuando estos endoflagella giran, ponen torsión en toda la célula, lo que resulta en un movimiento de flexión que es particularmente efectivo para excavar a través de líquidos viscosos.,

motilidad de deslizamiento

la motilidad de deslizamiento es como suena, un movimiento más lento y más elegante que las otras formas cubiertas hasta ahora. La motilidad del deslizamiento es exhibida por ciertas bacterias filamentosas o Bacillus y no requiere el uso de flagelos. Requiere que las células estén en contacto con una superficie sólida, aunque se ha identificado más de un mecanismo. Algunas células dependen de la propulsión del limo, donde el limo secretado impulsa a la célula hacia adelante, mientras que otras células dependen de las proteínas de la capa superficial para tirar de la célula hacia adelante.,

quimiotaxis

ahora que hemos cubierto los conceptos básicos del motor bacteriano flagelar y la mecánica de la natación bacteriana, combinemos los dos temas para hablar de quimiotaxis o cualquier otro tipo de impuestos (solo que no mis impuestos). La quimiotaxis se refiere al movimiento de un organismo hacia o desde una sustancia química. También puede tener fototaxis, donde un organismo está respondiendo a la luz. En la quimiotaxis, una sustancia favorable (como un nutriente) se conoce como atrayente, mientras que una sustancia con un efecto adverso en la célula (como una toxina) se conoce como repelente., En ausencia de un atrayente o un repelente, una célula se involucrará en un «paseo aleatorio», donde alternará entre caídas y carreras, al final no llegará a ninguna parte en particular. En presencia de un gradiente de algún tipo, los movimientos de la célula se volverán sesgados, resultando con el tiempo en el movimiento de la bacteria hacia un atrayente y lejos de cualquier repelente. ¿Cómo sucede esto?

primero, cubramos cómo una bacteria sabe en qué dirección ir. Las bacterias dependen de receptores de proteínas incrustados dentro de su membrana, llamados quimiorreceptores, que se unen a moléculas específicas., La Unión típicamente resulta en metilación o fosforilación del quimiorreceptor, lo que desencadena una elaborada vía proteica que eventualmente afecta la rotación del motor flagelar. Las bacterias participan en la detección temporal, donde comparan la concentración de una sustancia con la concentración obtenida solo unos segundos (o microsegundos) antes. De esta manera recogen información sobre la orientación del gradiente de concentración de la sustancia., A medida que una bacteria se acerca a las concentraciones más altas de un atrayente, las carreras (dictadas por la rotación flagelar CCW) se hacen más largas, mientras que las caídas (dictadas por la rotación flagelar CW) disminuyen. Todavía habrá momentos en que la bacteria se dirigirá en la dirección equivocada lejos de un atrayente ya que la caída resulta en una reorientación aleatoria de la célula, pero no se dirigirá en la dirección equivocada durante mucho tiempo. El «paseo aleatorio sesgado» resultante permite que la célula se mueva rápidamente hacia arriba en el gradiente de un atrayente (o hacia abajo en el gradiente de un repelente).,