Elementos Inconstantes de las Bacterias: Flagelos, Fimbrias, Esporas y más

Elementos Inconstantes de las Bacterias

Flagelos

Definición: Apéndice locomotor que se extiende hacia fuera a partir de la membrana citoplasmática a través de poros de la membrana y de la pared. Delgados y rígidos; Largos. Compuesto por proteínas: FLAGELINA. Movimiento in vivo o en medios de cultivo.

Clasificación:

Según el número de flagelos y dónde se localicen, las bacterias se clasifican en:

• Atricas: Sin flagelos.
• Monotricas: 1 flagelo, al final (polo flagelar).
• Anfitricas: 2 flagelos, uno en cada polo.
• Lofotricas: Muchos flagelos, en uno o dos polos.
• Peritricas: Numerosos flagelos, en toda la superficie.

Estructura:

3 partes:

1. Filamento: Porción más larga del flagelo. Se extiende desde la superficie celular. Da motilidad gracias a la actividad rotatoria. Cilindro hueco, rígido compuesto por FLAGELINA (proteína). Acaba en una cubierta proteica que determina que las flagelinas se distribuyan de forma ordenada. Algunos tienen alrededor del filamento una vaina.
2. Composición:
   • FLAGELINA: Haloproteína de 30-50 pM. Proteínas globulares de tipo contráctil (no explica el movimiento). Cada flagelina formada por 14-16 Aa.
   • Cubierta proteica: Apariencia de un anillo de forma pentagonal. Se sitúa en el extremo del filamento flagelar hueco. Funciones: Mantener unidos los monómeros de flagelina que forman el filamento. Correcta construcción de la flagelina.
3. Gancho: Segmento curvo. Une el filamento con el cuerpo basal. Formado por un tipo de proteínas. Actúa como una bisagra y da flexibilidad.
4. Cuerpo basal o Blefaroplasto: Compuesta por anillos (localizados en la membrana) + varilla. Fija el flagelo a la pared celular y a la membrana plasmática. Hay que diferenciar su estructura en función del tipo de bacteria: Gram – y +. Alrededor del anillo M y anclado a la membrana plasmática se encuentran un par de proteínas:
   • Mot: Actúa de motor, pasa protones y genera energía. Movimiento continuo.
   • Fli: Actúa de rotor. Cambio de dirección.

Diferencias entre bacterias:

• Gram Negativa: 4 anillos (L y P externos (pared celular); y S y M internos (membrana plasmática y espacio periplasmático) conectados a una barra central.
  • Anillo L: Asociado con la capa de LPS.
  • Anillo P: Asociado con la capa de Peptidoglicano.
  • Anillo S: Espacio periplasmático.
  • Anillo M: En la membrana plasmática.
• Gram Positivas: 2 anillos: S (espacio periplasmático) y M (membrana citoplasmática).

Síntesis:

No crece desde su base, crece por su punta. El anillo MS se sintetiza inicialmente y se inserta en la membrana. Se forman las proteínas del gancho. La flagelina se sintetiza en el citoplasma, en el interior de las células y pasan a través de un canal de 3 mm del interior del filamento hasta situarse por aposición en su extremo. En el extremo del flagelo en crecimiento existe una proteína terminal «cap». Ayuda a los monómeros de flagelina a difundir por el canal interior y a organizarse. El crecimiento del flagelo es continuo hasta alcanzar su longitud final.

Función:

• Confieren movilidad a las células bacterianas.
• Base de los antígenos flagelares o Antígenos (Ag).
• Actúan como elemento de reconocimiento de algunos bacteriofagos.

Movimiento flagelar:

El movimiento depende del número de flagelos:

• Lofotróficas y monotricas: Movimiento rápido.
• Peritricas: Movimiento en línea recta, lento y continuado y cambios de dirección.

Movimiento por deslizamiento

• Bacterias fototrofas (Cianobacterias): Secretan un polisacárido mucoso sobre la superficie externa de la célula a medida que se deslizan, movimiento lento. La célula se desplaza por tracción.
• Bacterias NO fototrofas: Movimiento de proteínas de la superficie celular. Proteínas ancladas en la membrana citoplasmática y en la membrana externa impulsan a la célula hacia delante por un mecanismo de cadena continua.
  • Funciones: Permite a la célula colonizar nuevos ambientes. Interacciones con otras bacterias.

Respuestas sensoriales: Taxia

Movimientos de respuesta dirigidos por el medio ambiente. Medio físico o sustancia química:

• Quimiotaxis: Respuesta a agentes químicos (Quimiorreceptores).
• Fototaxis: Respuesta a la luz. Realiza la fotosíntesis de manera más eficaz. Fotorreceptor.
• Otro tipo de taxia: Aerotaxia: gradiente de O₂. Osmotaxis: fuerza iónica. Magnetotaxis.

Filamento Axial

Definición: Endoflagelos especializados dan motilidad a las espiroquetas. Emergen de ambos lados de la bacteria y la rodean en espiral entre la envoltura celular externa y la membrana citoplasmática, hasta unirse en el centro. El filamento axial se flexiona, genera movimientos rápidos y giros a través de sustancias viscosas como el moco o el fango generando 3 tipos de movimientos: reptación, flexuoso o helicoidal.

Fimbrias

Definición: Evaginaciones de naturaleza proteica de la membrana citoplasmática a través de poros de la membrana y de la pared que salen al exterior. Túbulos helicoidales. Rígidos. Más delgadas y cortas que los flagelos. Muy numerosos. Formados por PILINA (proteína no contráctil). No generan locomoción. Más patógenas y más difíciles de eliminar.

Función: Fijación a sustratos (tejidos) -> Inicio de infección. Formación de películas sobre superficie líquida.

Pilis

Definición: Similares a las fimbrias. Más largos que las fimbrias. Huecos y rígidos. Poco numerosos: 1 a 10/célula. Formados por PILINA.

Función: Receptores específicos para algunos virus. Participan en la conjugación. Fijan algunas bacterias patógenas a los tejidos humanos. No dan movilidad.

Glicocálix

Definición: Polímero viscoso y pegajoso alrededor de la pared bacteriana. Composición de polisacáridos y proteínas. Sintetizado en el interior de la célula y se secreta al exterior. Al condensarse el moco se forma una capa rígida, cápsula.

Cápsula

Definición: Cubierta superficial rígida, con un grosor de mayor diámetro que el de la célula bacteriana. Se evidencian con tinciones indirectas: Tinción negativa y Tinción de Burrie. Por tinciones directas: Método de Rosendo, Nicole y Fontana-Tribondeau.

Glicocálix/Cápsula

Función:

• Aporta virulencia.
• Favorece la adherencia o fijación.
• Aporta hidratación a la bacteria: Protege frente a la desecación ambiental, la fagocitosis y ataque de anticuerpos.

Endospora

Definición: Estructuras especiales muy resistentes producidas por algunos tipos de bacterias (Bacillus, Clostridium) en condiciones desfavorables para su supervivencia. Principalmente Gram positivas.

Clasificación:

• Según donde se localicen: Central, Subterminal y Terminal.
• Según el diámetro del esporo: Deformante (> diámetro que la célula vegetativa). No deformante.

Características:

• Se desarrollan en el interior de la célula bacteriana (Célula vegetativa).
• Resistentes.
• Sin movimiento.
• Impermeables a los colorantes. Métodos específicos de tinción.
• Importancia en la industria alimentaria. Esporas resistentes a la esterilización.

Estructura:

• Exosporio: Capa más externa, fina y delgada. Naturaleza proteica.
• Capa cortical o Cutícula: Varias capas de proteínas específicas.
• Córtex o corteza: Capa de peptidoglicano con uniones laxas.
• Citoplasma:
  • Características: Gel denso, bajo contenido en agua. Enzimas inactivadas por pH del interior de la espora es muy bajo. Altos niveles de SASPs y Ácido dipicolínico + calcio que protegen al cromosoma de cualquier daño. Se unen al DNA y lo protegen de lesiones. Fuente de carbono y energía para la germinación.

Esporulación o Esporogénesis

Proceso de formación de endosporas en el interior de la célula vegetativa. Antes de formarse la endospora tiene que multiplicar el cromosoma bacteriano. De la fusión de esas invaginaciones se forma un tabique de la endospora que rodea al citoplasma y al cromosoma recién replicado. Ahora la célula alrededor de esa membrana va a sintetizar la mureína, y finalmente alrededor una cápsula, después muere la célula vegetativa y queda la endospora.

Germinación

Proceso por el cual la endospora recupera el estado a célula vegetativa.

Etapas:

• Activación: Cualquier alteración física o química de la cubierta de la espora va a hacer que comience ese proceso.
• Germinación: Pérdida de calcio, ácido dipicolínico, SASPs.
• Crecimiento: Acumulación de agua, hincha la célula, síntesis proteica, RNA, DNA. Emerge la célula vegetativa rompiendo por tamaño la cutícula de la endospora.