TALLER: ESTRUCTURAS DE LA CELULA PROCARIOTA PARED CELULAR:

CUALES SON LOS COMPONENTES DE UNA CELULA?

EstructuraDescripcinFuncin

Ncleo celular

NcleoEstructura grande rodeada por dos membranas y que contiene el nuclolo y los ribosomas.Informacin gentica.

NucloloCuerpo granular en el ncleo, que consiste de RNA y protenas.Sntesis de RNA ribosmico y ensamble de ribosomas.

CromosomasCompuesto de un complejo de DNA y protenas llamado cromatina; visible en forma de estructuras cilndricas cuando la clula se divide.Contiene genes (unidades de informacin hereditaria).

OrganelosCitoplsmicos

MembranaPlasmticaMembrana que limita a las clulas vivas.Rodea el contenido celular; regula el movimiento de materiales; ayuda a conservar la forma celular; comunicacin intercelular

Retculo endoplsmicoLisoRugosoRed de membranas internas que se extienden en el citoplasmaCarece de ribosomas en la superficie externa.Tiene ribosomas adheridos a la superficie externa.Sntesis de lpidos y protenas de las membranas; origen de vesculas de transporte.Biosntesis de lpidos y detoxificacin de medicamentos.Sntesis de protenas destinadas para la secrecin o la incorporacin a membranas.

RibosomasGrnulos compuestos de RNA y protenas; algunos estn adheridos al retculo endoplsmico, y otros libres en el citosol.Sntesis de poli pptidos.

Complejo de GolgiSacos membranosos aplanados.

Modificacin y empaque de protenas secretadas y clasificacin de otras protenas que se distribuyen a vacuolas u otros organelos.

VacuolasSacos membranosos en plantas, hongos y algas.Transporte y almacenamiento de materiales, desechos y agua.

Microcuerpos (e.g. peroxisomas)Sacos membranosos que contienen enzimas.Sitios de reacciones metablicas.

MitocondriasSacos de doble membrana, de las cuales la membrana interna se pliega y formacrestas y contiene una matriz.Respiracin celular y transformaciones de energa.

Plastidios (e.g. cloroplastos)Estructura de doble membrana que envuelve a las membranas de tilacoides internas; contienen la clorofila.Fotosntesis.

Citoesqueleto

MicrotubulosTubos huecos compuestos de subunidades de tubulina.Sostn estructural; movimiento de organelos y divisin celular; componentes de cilios, flagelos y centriolos.

EstructuraDescripcinFuncin

Micro filamentosEstructuras slidas a manera de bastn compuesto de actina.Sostn estructural; movimiento de la clula y divisin celular.

CentriolosPares de cilindros huecos en el centro de la clula que consisten de nueve tripletes de microtbulos (9 x 3).Huso mittico se forma entre los centriolos durante divisin celular en animales.Ausente en la mayora de las plantas.

CiliosProyecciones cortas que se extienden desde la superficie de la clula cubiertas por la membrana plasmtica; compuesto por dos microtbulos centrales y nueve perifricos (9 x 2).Locomocin en algunos organismos unicelulares y se utiliza para mover materiales en la superficie de algunos tejidos.

FlagelosProyecciones largas compuestas de dos microtbulos centrales y nueve perifricos (9 x 2) que se extienden desde la superficie de la clula y estn cubiertos por la membrana plasmtica.Locomocin de espermatozoides y algunos eucariotas.

Qu sustancias qumicas forman la estructura de la pared celular de algunas bacterias?La pared celular de las clulas bacterianas es una estructura compleja, semirrgida, responsable de la morfologa caracterstica de la clula. La pared celular recubre la frgil membrana citoplasmtica y la protege a ella y a las partes internas de la clula de los cambios adversos del medio ambiente (ver figura 4-5). Casi todos los procariotas tienen pared celular.La funcin primordial de la pared celular es prevenir la ruptura de la clula bacteriana cuando su presin osmtica interna es mayor que la del medio externo. Sirve tambin de punto de anclaje a los flagelos, ayuda a mantener la morfologa de la clula y provoca sntomas de enfermedad en algunas especies. A medida que aumenta el volumen de la clula la membrana citoplasmtica y la pared celular recrecen en concordancia. Clnicamente la pared celular es importante por ser el lugar de accin de algunos antibiticos.Aunque algunos eucariotas, como plantas, algas y hongos, poseen paredes celulares, stas difieren qumicamente de las de los procariotas, su estructura es ms simple y son menos rgidas.

Composicin y caractersticas:La pared celular bacteriana est formada por una red macromolecular llamadapptido glucano(omureina).El pptido glucano es un mucopolisacrido formado por unidades repetidas de un disacrido unido a cadenas de cuatro o cinco aminocidos. Los monosacndos que lo forman, N-acetil-glucosamina (NAG) y cido N-acetil-murmico (NAM) (demurus,pared), derivan de la glucosa y llevan unidos aminocidos. Las frmulas estructurales del NAG y NAM.Los distintos componentes del pptido glucano se ensamblan en la pared celular de la siguiente manera. La N-acetil-glucosamina y el cido N-acetil-murmico aparecen alternados formando cadenas, constituyendo cada una de ellas un esqueleto azucarado (figura 4-10). Hay de 10 a 65 molculas de azcar en cada cadena. A cada molcula de cido N-acetil-murmico se une unacadena lateral de tetrapptido,formada por cuatro aminocidos. Estos aminocidos se presentan en forma D y L alternadas (ver figura 2-16), algo exclusivo del pptido glucano puesto que los aminocidos que se hallan en las protenas son siempre de la forma L.Las cadenas laterales adyacentes de tetrapptidos pueden unirse una a otra directamente o a travs de unpuente peptdico cruzado,que consta de uno a cinco aminocidos.

Figura 4-9. N-acetil-glucosamina (NAG) y cido N-acetil-murmico (NAM) unidos como aparecen en el pptido glucano.La unin que establecen se denomina de tipo -1,4. Las zonas coloreadas sealan las diferencias entre ambas molculas.

QUE OTRA ESTRUCTURA CELULARES OBSERVAS EN ESTE ESQUEMA DE UNA BACTERIA BACILO?

Comparacin entre las estructuras y los componentes de las paredes celulares de bacterias gram-positivas (a) y gram-negativas (b).Las bacterias gram-negativas tambin contienen pptido glucano, pero en una proporcin muy pequea y no poseen en absoluto cidos teicoicos. El pptido glucano se encuentra en el espacio periplsmico,espacio existente entre la membrana citoplasmtica y la membrana externa y est unido covalentemente a las lipoprotenas de esta ltima membrana. El espacio periplsmico tiene la consistencia de un gel y contiene una elevada concentracin de enzimas degradativas y protenas de transporte. Al contener tan slo una pequea cantidad de pptido glucano las paredes celulares de las bacterias gram-negativas son ms sensibles a la ruptura mecnica.La capa de pptido glucano de las bacterias gramnegativas est rodeada de unamembrana externacompuesta de lipoproteinas, lipopolisacridos (LPS) y fosfolpidos. Mientras que las lipoproteinas de la membrana citoplasmtica estn constituidas por protenas unidas covalentemente a lpidos, las de la membrana externa de la pared celular constan de protenas unidas no covalentemente a lpidos. La membrana externa tiene varias funciones especializadas. Su fuerte carga negativa es un factor importante para evadir la accin de los fagocitos y del complemento, dos componentes de las defensas del husped.ACTIVIDAD 1:ELABORA UN MAPA CONCEPTUAL SOBRE TIPOS DE CELULAS PROCARIOTAS:ACTIVIDAD 2: LEE Y RESUELVA:

DIFERENCIAS:

PEPTIDOGLICANO:El peptidoglicano es el constituyente bsico de la pared celular en bacterias. Es el responsable de la rigidez de la pared, y proporciona resistencia frente a la lisis osmtica. Es un polmero de azcares y aminocidos.DIVERSIDAD DEL PEPTIDOGLICANO:Podemos diferenciar las GRAM + y -, ya que las GRAM+ se tien todas con colorante y, al decolorar durante 5' con alcohol no se decolora por completo, mientras que en las GRAM- si se puede.La murena-peptidoglicano-glucopptido forma un componente que est presente en todas las eubacterias, bacterias (arqueobacterias, archea). En las arqueobacterias tambin hay pared, pero no hay murena. Hay arqueobacterias que presentan una pared celular con una estructura similar a la murena pseudomurena que est compuesta por aminoazcares (N-acetil-tarosaminurnico y N-acetilglucosamina). De ella cuelga tambin otra cadena de aminocidos (Glu, Ala, Lys, Glu). Tambin como las anteriores se unen a otras cadenas por enlace peptdico. (% Lys y Glu terminal).ACIDOS TEICOICOS: Los cidos teicoicos son polmeros de glicerol o ribitol unidos mediante enlaces fosfodister. Estos cidos se encuentran en la pared celular de las bacterias Gram-positivas, tales como Staphylococci, Streptococci, Bacillus, Clostridium, Corynebacterium y Listeria, extendindose sobre la superficie de la capa de peptidoglicano. Los cidos teicoicos son polmeros de un polialcohol (glicerol o ribitol).PSEUDOPEPTIDOGLICANO:El pseudopeptidoglicano (tambin denominado pseudomurena) es uno de los principales componentes de la pared celular de algunas componente arqueas, difiriendo del peptidoglicano de bacterias en la estructura qumica, pero se asemeja en morfologa, funcin y estructura. Los componentes bsicos son el N-acetilglucosamina y el cido N-acetiltalosaminurnico (el verdadero peptidoglucano tiene cido N-acetilmurmico) , que estn unidos por un enlace glucosdico -1,3.La lisozima es un mecanismo de defensa de muchos organismos contra las bacterias (por ejemplo, est presente en saliva, lgrimas y moco) que puede romper el enlace glucosdico -1,4 destruyendo el peptidoglicano. Siempre que el pseudopeptidoglicano est presente en un organismo, la lisozima es ineficaz, puesto que sta no puede romper el enlace -1,3.PAREDES CELULARES DELAS ARCHEAS:La mayora de las arqueas tienen una pared celular, las excepciones son Thermoplasma y Ferroplasma. En la mayora de arqueas, la pared se compone de protenas de superficie, que forman una capa S. Una capa S es una agrupacin rgida de molculas protenicas que cubren el exterior de la clula como una cota de malla. Esta capa ofrece una proteccin qumica y fsica, y puede servir de barrera, impidiendo que entren en contacto macromolculas con la membrana celular. A diferencia de las bacterias, la mayora de arqueas carecen de peptidoglicano en la pared celular. La excepcin es el pseudopeptidoglicano, que se encuentra en las archaeas metangenas, pero este polmero es diferente del peptidoglicano bacteriano ya que carece de aminocidos y cido N-acetilmurmico.Las arqueas tambin tienen flagelos, que funcionan de una manera parecida a los flagelos bacterianos son largas colas que se mueven por motores rotatorios situados en la base de los flagelos. Estos motores son impulsados por el gradiente de protones de la membrana. Sin embargo, los flagelos arquobacterianos son notablemente diferentes en su composicin y su desarrollo. Cada tipo de flagelo evolucion de un antepasado diferente, el flagelo bacteriano evolucion de un sistema de secrecin de tipo III, mientras que los flagelos arqueanos parecen haber evolucionado de los pili bacterianos de tipo IV. A diferencia del flagelo bacteriano, que es un tubo vaco y que est formado por subunidades que se mueven por la cavidad central y luego se aaden a la punta del flagelo, los flagelos arqueanos se sintetizan mediante la adicin de subunidades en la su base.FORMACION DE PROTOPLASTOS:Existen enzimas capaces de hidrolizar el peptidoglicano: La lisozima est presente en lgrimas y saliva de mamferos. Hidroliza el enlace gluc (1!4) que une NAG y NAM del peptidoglicano. El peptidoglicano resultante es frgil, por lo que la bacteria lisa (explota).El peptidoglicano dbil se separa de la clula y queda una clula que carece de peptidoglicano, esfrica, llamada protoplasto, que debe mantenerse estabilizado osmticamente (0.6 M aproximadamente). Si tratamos una gram - con lisozima, nos queda una estructura llamada esferoplasto, que tambin debe ser estabilizado osmticamente. Protoplasto y esferoplasto tienen importancia en manipulacin gentica de bacterias y otros organismos con pared celular.MEMBRANA EXTERNA DE LAS BACTERIAS GRAM POSITIVA:Las paredes celulares gram-negativas son ms complejas (tanto desde el punto de vista estructural como qumico) que las de las clulas grampositivas. Desde el punto de vista estructural, una pared celular gram-negativa contiene dos capas situadas en el exterior de la membrana citoplsmica. Inmediatamente por fuera de la membrana citoplsmica se encuentra una delgada capa de peptidoglicano que representa tan slo un 5% a 10% del peso de la pared celular. Adems, la pared celular gram-negativa no contiene cidos teicoicos ni lipoteicoicos. En la parte externa de la capa de peptidoglicano se halla la membrana externa, la cual es exclusiva de las bacterias gramne-gativas.La zona comprendida entre la superficie externa de la membrana citoplsmica y la superficie interna de la membrana externa se conoce como espacio periplsmico. Este espacio es un compartimento que contiene diversas enzimas hidrolticas importantes para la degradacin y metabolizacin por la clula de las macromolculas de gran tamao. Habitualmente, estas enzimas son proteasas, fosfatasas, lipasas, nucleasas y enzimas metabolizadoras de hidratos de carbono.

COMPOSICION QUIMICA DE LPS (LIPOPOLISACARIDOS):

Los lipopolisacridos (LPS) son polmeros complejos con restos de cidos grasos como parte lipfila y cadenas caractersticas de oligosacridos y polisacridos, que forman la parte mayoritaria de la capa externa de la membrana externa de bacterias Gram-negativas.

ENDOTOXINA:Una endotoxina es un componente de la pared celular de las bacterias gram-negativas constituida por lpidos y polisacridos provocando una propiedad biolgica toxica a la pared. Se libera de la bacteria estimulando varias respuestas de inmunidad innata, como la secrecin de citosina, expresin de molculas de adhesin en el endotelio y activacin de la capacidad microbicida del macrfagos.Algunos sntomas que provocan estos patgenos en sus hospedadores se debe al efecto toxico de la pared. Estas propiedades toxicas se asocian con parte del lipopolisacrido de estos organismos en particular con el lpido A.

PORINAS Y ZONAS PERIPLASMATICA:El espacio periplasmtico es el compartimento que rodea al citoplasma de las bacterias gram-negativas. Aparece comprendido entre la membrana plasmtica, por dentro, y la pared celular, por fuera. Tiene una gran importancia en el metabolismo energtico, que se basa en la alimentacin por procesos activos de diferencias de composicin qumica, concentracin osmtica y carga elctrica entre este compartimento y el citoplasma. El periplasma contiene varios tipos de protenas, entre ellas enzimas hidrolticas, que llevan a cabo la degradacin inicial de algunos nutrientes, protenas de unin, que inician el proceso del transporte de sustratos.

ACTIVIDAD 3. OBSERVA, INVESTIGA Y RESULVE:

ESQUEMA N. ACETILGLUCOSAMINA.

ESQUEMA N-ACETILMURAMICO:

A QUE ESTRUCTURA ESTA REPRESENTANDO?

La N-Acetilgalactosamina tambin es necesaria a nivel de la comunicacin intercelular y se encuentra a mayores concentraciones en las estructuras que conforman los nervios sensoriales tanto de humanos como de animales.Qumicamente, la N-acetilglucosamina es un amino azcar, en el cual el grupo -OH del carbono 2 del azcar ha sido sustituido por un grupo -NH2, que sufre a su vez una posterior acetilacin por incorporacin de un grupo acetilo (-CO-CH3). Forma parte de uno de los biopolmeros que conforman la pared celular de las bacterias, en cuya estructura se alternan unidades de N-Acetilglucosamina y de cido N-Acetilmurmico, entrecruzados con oligopptidos unidos a los residuos de cido lctico del MurNAc. Esta estructura en su conjunto es denominada peptidoglicano.B.SEALE LA REGION DEL GLICANO CON UN COLOR (ROSADO).C. QUE MONOMEROS LA COMPONEN?D COLOREE LAS REGIONES DONDE ESTAN LOS ENLACES GLUCOSURICOS (VERDE).E. CUANTOS ENLACES HAY? .SEALA. ENLACES GLUCOSURICOS ENLACES PEPTIDICOSF. ENCIERRE EN UN COLOR QUE CORRESPONDE AL TETRAPEPTIDO. (ROJO).G. Qu NOMBRE RECIBEN LAS UNIDADES REPETITIVAS INTEGRANTES DEL PEPTIDOGLICANO? Unidad disacarida

NOMBRE EL ESQUEMA 2? Estructura de unas de las unidades repetitivas integrantes del peptidoglicano de la pared celular: el glicano tetrapeptido. esta estructura se encuentra en escherichia coli y en las mayorias de las bacterias se han hallado otros aminoacidos. COMO SE RELACIONA EL ESQUEMA 2 CON LA GRAFICA DE COMPARACION DE PARED CELULAR DE BACTERIAS GRAM POSITIVA GRAM NEGATIVAS.

En Bacteria Gram negativas, los puentes se establecen, por lo general, mediante enlace peptdico directo del grupo amino del diaminopimlico al grupo carboxlico de la D-alanina terminal. El peptidoglicano constituye solo alrededor del 10% de pared, y el resto por una membrana externa.En Bacteria Gram positivas, el enlace se establece con frecuencia a modo de puente interpeptidico mediante varios aminocidos, cuyo nmero y tipo depende de cada organismo. El peptidoglicano representa el 90% de su pared aunque tambin suelen estar presentes otros componentes como cidos teicoicos.

2. esquema 3. Observe y resuelve:

DESCRIPCION DEL ESQUEMA 3. Conexiones entre las unidades peptdicas y las de glicano en la formacin de una lmina de peptidoglicano (a) Puente intercaternario directo en bacterias Gram Negativas. (b) Puente intercaternario a travs de glicina en Saphylococcus aureus (Gram Positiva). (c) Estructura global de peptidoglicano. El diagrama muestra varias cadenas de peptidoglicano con puentes intercaternarios entre ellas. Para visualizar una capa completa de peptidoglicano, imagnese este conjunto de cadenas interconectadas extendindose alrededor de un cilindro o esfera, que representara a la clula. G, N-Acetilglucosamina; M, cido N-acetilmurmico; las lneas rojas gruesas en (e) indican los puentes peptdicos.

! COMPLETE!...observa la anterior figura y resuelva las siguientes preguntas:a. El esqueleto de glicano est constituido por: pptidos y puente intercatenariob. A que unidad monomrica se une el tetrapptido? Aminocidoc. En bacteria Gram negativas que sustancia establece el puente intercaternario?Sustancias Hidrofilicas

d. Cul cree que es la funcin de los puentes intercaternarios que forman la estructura de la pared celular de las bacterias.__________________________________________________________e. Como identificas la figura C del esquema 3: Estructura global del peptidoglucano. El diagrama muestra varias cadenas de peptidoglicano con puentes intercanternarios entre ellos. Para visualizar una capa completa de peptidoglicano, imagnese este conjunto de cadenas interconectadas extienden doce alrededor de un cilindro o esfera que representaran en la clulas. Indican los puentes peptdico.f. Cules son las unidades de glicano? Encirrelas en un crculo?

g. Cules son las unidades peptdicas?

h. En el siguiente diagrama que es una ampliacin de los componentes del glicano Qu indica las lneas paralelas y las zigzagueadas?

ESQUEMA 4. Estructura del lipopolisacarido de las bacterias Gram negativas. Observe y resuelve.

Estructura del lipopolisacarido de las bacterias Gran negativas. La estructura del lpido A y de los componentes del polisacrido vara segn la especie de bacteria Gran negativa de que se trate. Si bien la secuencia de los elementos principales (lpido A-KDO-ncleo-O-especfico) es por lo general uniforme. El polisacrido O-especifico cambia mucho segn las especies. KDO, cetodesoxioctonato; Hep, heptosa; Glu, glucosa; Gal, galactosa; GluNac, N-acetilglucosamina; GlcN, glucosamina. La porcin del lpido A de la capa LPS puede ser txica para los animales y engloba el complejo de la endotoxina.ACTIVIDAD 4. RESUELVA OBSERVANDO EL ANTERIOR ESQUEMA DE CAPA LPS:

1. La estructura de la grfica 4 es caracterstica de las bacterias : Capas de peptidoglicano

2. De esta estructura de LPS..... Por qu se caracteriza el lpido A? Lpido A esta regin prcticamente idntica en todos las bacterias GRAM NEGATIVAS. Consiste en un disacrido formado por dos unidades de glucosamina unidas por enlace B (106) pero de donde todos los grupos OH (menos uno) y NH2 estn sustituido (unidos a otras molculas). Existen 5 (a veces6) cidos grasos, todos ellos saturados con predominio de B hidrosttico (un cido graso c14). El OH original en 4 esta sustituido por orabinosamina- fosfato. El OH en 1 esta sustituido por fosfanil etondamina (a veces) pirofosfuril- etonolamina). Lpido A que es la porcin ms proximal, y de carcter hidrofobica.

3. De esta estructura de LPS..... Por qu se caracteriza el nucleopolisacarido?

El centro o ncleo del polisacrido est compuesto por cetodesoxioctonato (kdo) Azucares de 7 carbonos (heptosas), glucosa, galactosa, y N- acetil glucosamina.

4. De esta estructura de LPS..... Por qu se caracteriza el polisacrido O- Especfico:Esta unida al centro ncleo y consta generalmente, de galactosa, glucosa, raminosa, y monosa (todos ellos, azucares de 6 carbonos) as como uno o ms dideoxiazucares poco frecuente como abecuosa, contosa, paratosa o tivelosa. estos azucares estn unidos entre si formando secuencias de 4 -5 unidades que a menudo se hallan ramificados. La repeticin de estas secuencias de azcar da lugar a la formacin del polisacrido.

ACTIVIDAD 5. COSNTRUYA UNA TABLA DE COMPARACIN ENTRE LAS CELULAS GRAM POSITIVAS DE LAS GRAM NEGATIVAS OBSERVANDO EL ESQUEMA DE CADA UNA DE ELLAS. DIBUJALO.

COMPLETA LA SIGUIENTE TABLA:

GENERO

CLASIFICACIN (FORMA Y GRAM)

CARACTERISTICA

SpirilumSpirillum es la bacteria de un gnero de bacterias Gram-negativas (familia SpirillaceaeDe forma helicoidal o espiral.Spirilla es rgidos, mvil (por ejemplo, Spirillum menor es mvil) y pequeas y regularmente en espiral.

Pseudomonas

Azotobacter

Escherichia

Shiguella

Salmonella

Rickettisia

Mycoplasma

Clostridium

Staphylococcus

Streptococcus

Bacillus

Lactobacillu