¿Cuánto sabes sobre las bacterias?
(1) Pared celular
El grosor de la pared celular varía de una bacteria a otra, generalmente entre 15 y 30 nm. El componente principal es el peptidoglicano, que está compuesto de N-acetilglucosamina y ácido N-acetilmurámico, conectados en macromoléculas mediante enlaces glicosídicos β(1-4). La molécula de ácido N-acetilmurámico tiene cuatro cadenas laterales peptídicas y los péptidos cortos entre fibras de polisacáridos adyacentes están conectados por puentes peptídicos (puentes peptídicos).
Las cadenas de polisacáridos del peptidoglicano son las mismas en todas las especies, pero las cadenas peptídicas laterales cortas difieren entre especies. La pared celular de las bacterias Gram-positivas tiene un espesor de aproximadamente 20 a 80 nm, con 15 a 50 capas de peptidoglicano, cada capa tiene 1 nm de espesor y contiene entre un 20 y un 40 % de ácido teicoico, y algunas contienen una pequeña cantidad de proteína. La pared celular de las bacterias Gram negativas tiene aproximadamente 65438 ± 0 nm de espesor.
El peptidoglicano es el componente principal de la pared celular de las bacterias Gram-positivas. Todas las sustancias que pueden destruir la estructura del peptidoglicano o inhibir su síntesis tienen efectos bacteriostáticos o bactericidas. Por ejemplo, la lisozima es N-acetil lisozima y la penicilina inhibe la actividad de la transpeptidasa y la formación de puentes peptídicos.
Las funciones de la pared celular bacteriana incluyen: mantener la forma celular; inhibir el daño mecánico y osmótico (la pared celular de las bacterias Gram-positivas puede soportar una presión de 20 kg/cm2 mediando interacciones célula-célula (); invasión del huésped); previene la invasión de macromoléculas; ayuda al movimiento y la división celular.
Las células desprendidas se denominan protoplastos o esferoplastos bacterianos, y la vitalidad y movilidad de los protoplastos bacterianos se reducen considerablemente.
(2) Membrana celular
Es una estructura de membrana unitaria típica, con un espesor de aproximadamente 8 ~ 10 nm, y el exterior está cerca de la pared celular. Algunas bacterias Gram negativas también tienen membranas externas. Por lo general, no existe un sistema de endomembrana ni otros orgánulos similares a las células eucariotas, excepto los ribosomas, y las cadenas de transporte de electrones de la respiración y la fotosíntesis se encuentran en la membrana celular. Algunos procariotas fotosintéticos (cianobacterias y bacterias moradas) se pliegan dentro de la membrana plasmática para formar una membrana interna que une los pigmentos. Relacionado con reacciones de captación de luz. Algunas bacterias Gram positivas se pliegan dentro de la membrana plasmática para formar pequeñas estructuras tubulares llamadas entresomes o entresomes (Figura 3-11). La parte media del cuerpo expande la superficie de la membrana celular y mejora la eficiencia metabólica, llamada cartílago, que también puede estar relacionada con la replicación del ADN.
(3) Citoplasma y nucleosomas
Las bacterias, al igual que otros procariotas, no tienen membrana nuclear, y su ADN se concentra en la zona de baja densidad electrónica del citoplasma, llamada región nuclear o corpúsculo del núcleo. Generalmente las bacterias tienen 65.438+0-4 nucleosomas, hasta más de 20. Los nucleosomas son moléculas circulares de ADN de doble cadena que pueden codificar de 2000 a 3000 proteínas, por lo que la construcción espacial es muy sencilla y no existen intrones. Por lo tanto, la replicación del ADN, la transcripción del ARN y la síntesis de proteínas pueden ocurrir simultáneamente, a diferencia de las células eucariotas que están estrictamente separadas en el tiempo y el espacio.
Cada célula bacteriana contiene entre 5.000 y 50.000 ribosomas, algunos de los cuales están adheridos al interior de la membrana celular y la mayoría están libres en el citoplasma. El coeficiente de sedimentación de los ribosomas bacterianos es 70S y consta de una subunidad grande (50S) y una subunidad pequeña (30S). La subunidad grande contiene 23SrRNA, 5SrRNA y más de 30 proteínas, y la subunidad pequeña contiene 16SrRNA y más de 20 proteínas.
Un elemento genético distinto del ADN de la región nuclear bacteriana que puede replicarse de forma autónoma se llama plásmido. Los plásmidos son moléculas de ADN bicatenario circulares desnudas que contienen entre 2 y 200 genes que pueden replicarse y, a veces, integrarse en el ADN nuclear. El ADN plasmídico es muy importante en la investigación de ingeniería genética y a menudo se utiliza como vector para la recombinación y transferencia de genes.
Los gránulos citoplasmáticos son gránulos en el citoplasma que almacenan temporalmente nutrientes, incluidos polisacáridos, lípidos y polifosfatos.
(4) Otras estructuras
La superficie más externa de muchas bacterias está cubierta por una capa de polisacárido. Las que tienen límites claros se denominan cápsulas, como los neumococos, y las que tienen límites poco claros. se llaman capa de moco, como Staphylococcus aureus.
La cápsula es de gran importancia para la supervivencia de las bacterias. Las bacterias no sólo pueden utilizar la cápsula para resistir entornos adversos y protegerse de los glóbulos blancos, sino que también pueden adherirse selectivamente a la superficie de células específicas, mostrando capacidades de ataque específicas contra las células objetivo; . Por ejemplo, Salmonella typhi puede invadir específicamente el tejido linfoide intestinal. Las fibras de la cápsula bacteriana también almacenan enzimas digestivas secretadas por las bacterias, que utilizan para atacar las células diana.
Los flagelos son los órganos de movimiento de algunas bacterias. Están compuestos por una proteína elástica llamada flagelina y son estructuralmente diferentes a los flagelos de los eucariotas. Las bacterias pueden cambiar su movimiento ajustando la dirección de rotación del flagelo (en sentido horario o antihorario).
Los pili son proteínas extremadamente finas que se encuentran en la superficie de las bacterias y deben observarse con un microscopio electrónico. Son delgadas, cortas, rectas, duras y abundantes. Los pili no participan en el movimiento bacteriano. Según su morfología, estructura y función se pueden dividir en dos tipos: pili ordinarios y pili sexuales. El primero está relacionado con la adsorción bacteriana y la infección del huésped, y el segundo es un tubo hueco relacionado con la transferencia de material genético.
(5) Reproducción
Las bacterias se reproducen de forma dicotómica. Cuando ciertas bacterias se exponen a un ambiente desfavorable o se agotan de nutrientes, forman endosporas, también conocidas como esporas, que son cuerpos latentes que son altamente resistentes a ambientes adversos. Debido a que las esporas se forman dentro de las células bacterianas, a menudo se les llama endosporas.
La vitalidad de las esporas es muy tenaz. En algunos sedimentos del fondo del lago, las esporas de Corynebacterium siguen vivas después de 500-1000 años. Las esporas de Clostridium botulinum pueden resistir la ebullición a 100°C y pH 7,0 durante 5 a 9,5 horas. Las esporas se componen de las siguientes partes:
1. Protoplasto de esporas (núcleo): Contiene protoplasma concentrado.
2. Membrana interna: formada por la membrana celular de las bacterias primordiales y que rodea el protoplasma de las esporas.
3. Pared de esporas: compuesta por peptidoglicano de bacterias reproductoras, rodeando la membrana interna. Después de la germinación, se convierte en la pared celular de la bacteria.
4. Corteza: La capa más gruesa del tegumento de las esporas, que está compuesta por peptidoglicano, pero su estructura es diferente a la de la pared celular y tiene menos enlaces cruzados. La estructura de polisacárido está compuesta de anhídrido de la pared celular en lugar de ácido de la pared celular, y la cadena lateral del tetrapéptido está compuesta de L-Ala.
5. Membrana externa: también formada por la membrana celular bacteriana.
6. Cápsula: cáscara de esporas, de textura dura y densa, compuesta de queratina, que contiene un gran número de enlaces disulfuro, y tiene propiedades hidrofóbicas.
7. Membrana exterior de la espora: el tegumento de la espora, la capa más externa de la espora, está compuesta por lipoproteínas y carbohidratos (azúcar) y tiene una estructura laxa.