Elementos Celulares II
Citoplasma
Definición: Sustancia celular limitada por la membrana plasmática.
Compuesto por: 80% agua, proteínas, hidratos de carbono, lípidos, iones inorgánicos y compuestos de bajo peso molecular.
Características: Espeso, acuoso, semitransparente y elástico.
Estructuras: Inclusiones, ribosomas, procarion o zona nuclear y filamentos proteicos.
Inclusiones
Definición: Depósitos de reserva.
Función: Almacenar sustancias de reserva, almacenar energía y evitar el aumento de la presión osmótica. Se pueden observar al microscopio por contraste de fases, ME. Rodeadas por membrana tipo.
Tipos de Inclusiones
- Inclusión de ácido poli-β-hidroxibutírico (PHB): 4 a 18 monómeros de β-hidroxibutírico. Reserva de C y energía, lo producen el género bacteria y archaea.
- Inclusión de glucógeno
- Gránulos de azufre: Las bacterias sulfurosas necesitan azufre para obtener energía, y necesitan oxidarlo y lo almacenan en los gránulos de S.
- Carboxisomas
- Gránulos metacromáticos o inclusiones de volutina: Gran tamaño. Se tiñen de rojo con colorantes azules (azul de metileno), es una reserva de Pi → ATP, Corynebacteria diphteriae.
- Magnetosomas
- Vesículas de gas: Estructuras fusiformes, huecas y rígidas. Son constantes para cada tipo de organismo. Membrana formada por proteínas GvpA (estructural 97%) y GvpC (fuerza 3%, resistencia), impermeable a solutos y agua, permeable a gases. Función: flotabilidad.
Procarion o Nucleoide
Definición: Un único cromosoma bacteriano (DNA bicatenario «circular o lineal» continuo) no rodeado de membrana y no poseen histonas. Todo el ADN codifica para formar genes, no se desperdicia nada. Responsable de la información genética para todas las estructuras y funciones de la célula. No presenta sistema mitótico, no genera mitosis. No presenta intrones, es el 20% del volumen celular. Contiene mesosomas.
Composición. Función: 60% DNA, 30% RNA, 10% Proteína (HU, FIS, IHF…). La información genética interviene en los mecanismos de transferencia y mantenimiento de la información genética y en la regulación proteica.
Características: Una bacteria puede tener más de un nucleoide → división celular. Presenta proyecciones hacia el citoplasma durante el crecimiento bacteriano, las cuales tienen DNA que se está transcribiendo a RNA.
Plásmido
Definición: Elementos genéticos extracromosómicos formados por pequeñas moléculas de DNA circular o lineal. Contiene información genética. Si el plásmido se integra en el cromosoma bacteriano se denomina episoma. No asociado a proteínas. No contienen información esencial para sobrevivir, pero le confiere ciertas ventajas (genes), es mejor tener plásmido porque puede ser beneficioso, pero no es fundamental.
Características: Contienen 5-100 genes, Ventaja: R antibióticos, Tolerancia a metales tóxicos, + toxinas y Síntesis de enzimas. Pueden pasar de una bacteria a otra. Utilizado en terapias génicas (modificación ADN).
Clasificación. Función
- Plásmido F: Codifican pili sexual. Transferencia a bacteria a otra. Si no lo tienen no pueden pasar material genético de una a otra.
- Plásmido R: Gen codifican enzimas responsables de la resistencia a antibióticos.
- Determinantes de la patogeneidad: Codifican toxinas, bacteriocinas, factores de virulencia.
- Plásmido Ti: Inducen tumores en plantas.
- Plásmidos degradativos: Permiten la digestión de sustancias.
- Plásmido Col: Codifican colicinas, sustancias para matar a otras bacterias.
Elementos Genéticos Móviles
Secuencias pequeñas de DNA que puede moverse a diferentes partes del genoma de una célula abandonando su posición en el genoma e insertarse de nuevo en prácticamente cualquier lugar de él.
Genética Bacteriana
Definición: Es la ciencia de la herencia, estudia los genes, cómo se transporta la información, cómo se replica y se transmite a las sucesivas generaciones celulares o entre organismos. Los procesos genéticos requieren tres tipos de polímeros: Ácido Desoxirribonucleico (DNA), Ácido Ribonucleico (RNA) y Proteínas.
Recombinación Genética
Definición: Es el proceso por el que los elementos genéticos contenidos en dos genomas separados se juntan en una unidad. La recombinación genética es el intercambio de genes. Contribuye a la diversidad genética de una población. La recombinación no es perjudicial, la mutación suelen ser la mayoría negativas, pues se altera una proteína. Se transfieren genes completos, grupos de genes o cromosomas completos.
Formas de Recombinación Genética
- Transformación: El DNA libre se incorpora a una célula.
- Transducción: La transferencia del DNA donador está mediada por un virus (bacteriófago, virus que solo ataca a las bacterias. Se encarga de llevar información genética de una bacteria a otra).
- Conjugación: La transferencia de DNA implica contacto célula – célula y la presencia de un plásmido y de una estructura llamada pili.
Transformación
Capacidad de una célula de captar fragmentos de material genético que se encuentra libre en el entorno, mayormente debido a la lisis de otras células.
Experimento de Griffith
En el paso A se inyectan bacterias con cápsula (patógenas) en ratones vivos y el ratón muere. En el paso B se inyectan bacterias vivas sin cápsulas, sin patógeno. En el paso C son como las A pero inactivadas por el calor (inactiva el poder patógeno). En el paso D mezcla bacterias virulentas muertas inactivadas por el calor y bacterias sin cápsula, lo inyectó, y el ratón murió. Al extraer solo quedaban bacterias vivas con cápsula. Ha sucedido un proceso de recombinación. Las vivas no virulentas han captado el material genético de las bacterias muertas con cápsula. Cuando una célula es capaz de tomar fragmentos de DNA y transformarse se denomina célula competente. Propiedad hereditaria, se lo puede inducir sometiéndolas a muestras salinas o bajando la temperatura mucho.
Etapas de la Transformación
- Unión del DNA: Proteína asociada a la membrana: autolisina y nucleasas.
- Incorporación del DNA: Primero se fija reversiblemente, luego se vuelve irreversible.
- Integración del DNA: Proteína de unión, en el cromosoma proteína Rec A
Conjugación
Implica el contacto directo «célula – célula». La que pasa el material genético es la célula donante/macho/F+ y la que lo recibe es la F-/hembra/receptora
El material genético transferido puede ser un plásmido, o una porción del cromosoma. Una célula donadora (con plásmido) transmite la información genética a otra célula, la receptora (sin plásmido).
Tipos de Conjugación
El pili sexual es un tubo hueco que pone en contacto las 2 células. Cuando se pone en contacto empieza a pasar el material genético a la célula receptora. Ahora la célula receptora se ha transformado en una célula donadora.
Transducción
Definición: El DNA bacteriano se transfiere de una célula a otra por medio de un virus: bacteriófago. Se caracteriza por su forma compleja, cabeza con material genético, una cola y patas. Se caracteriza porque solo ataca a las bacterias. Puede pasar información genética de una bacteria a otra. Carece de membrana celular, solo puede tener ADN o ARN, son parásitos intracelulares obligados. Cuando parasitan una célula, solo inyectan el material genético, el resto se queda fuera. Destruyen el material genético de la bacteria al apoderarse de la célula, así forman proteínas y copias de él mismo.
Tipos de Transducción
Puede ocurrir de 2 formas:
- Transducción generalizada: Cualquier porción del genoma bacteriano pasa a formar parte del genoma de la partícula vírica.
- Transducción especializada: El DNA de una región específica del cromosoma del hospedador se integra directamente en el genoma del virus.