lunes, 13 de febrero de 2017

MORFOLOGIA BACTERIANA


TAMAÑO Y FORMAS BACTERIANAS

Las baterias pueden presentar diversos tamaños y formas, pero existen tres formas básicas: esféricas (cocos), bastoncitos o cilíndricas (bacilos) y helicoidales (espirilos).
Los cocos libres aparecen como células esféricas aisladas, pero luego de la división celular, pueden originar distintos agrupamientos. Según el plano de división se pueden distinguir los cocos en pares (diplococos), en cadenas, en tétradas, en racimos o separados (micrococos). Tienen un tamaño aproximado de 0,6 a 1,0 micrometros.

Los bacilos pueden ser muy cortos (cocobacilos) o tener una longitud de 2 a 10 veces su diámetro. Sus extremos pueden ser redondeados, cuadrados, agudizados (B. fusiformes) y curvos (Espirilos o vibriones)). La mayor parte de las bacterias tienen una longitud media de 2 a 5 µm.


ULTRAESTRUCTURA BACTERIANA

Las bacterias son seres unicelulares procariotas, es decir que no poseen un material genético envuelto por una membrana nuclear, que poseen elementos estructurales obligados y elementos facultativos. Son elementos obligados aquellos de los que no puede prescindir para vivir (pared celular, membrana citoplasmática, citoplasma, ribosomas y genoma) y elementos facultativos, los cuales están presentes sólo en algunas especies bacterianas y aún en las que los poseen, si desaparecen las bacterias pueden seguir viviendo aunque pierdan ciertas capacidades fisiológicas y patogénicas (flagelos, fimbrias, esporas, cápsula).
De adentro hacia fuera las bacterias poseen las siguientes estructuras: citoplasma o citosol, membrana citoplasmática, membrana externa, pared (excepto los micoplasmas) y cápsula (sólo algunas especies)



ENVOLTURAS CELULARES

Las envolturas de la célula bacteriana incluyen la membrana citoplasmática, membrana externa, espacio eeriplasmático, la pared celular que la recubre, las proteínas o polisacáridos especializados y cualquier otro material adherente exterior.


LA MEMBRANA CITOPLASMÁTICA 

Es una  bicapa lipídica formada por fosfolípidos (fosfatidiletanolamina, fosfatidilglicerol y proteínas (Figura 1). Los extremos hidrofóbicos de los fosfolípidos interactúan en el centro de la membrana, mientras que los extremos hidrofílicos (grupos fosfatos cargados), están en ambas superficies, interna y externa, interactuando con el citosol y el medio externo.
Presenta algunas diferencias respecto a las de las células eucariotas:

1)      La membrana citoplasmática de las bacterias es excepcionalmente rica en proteínas y no contiene esteroles, salvo en el caso de los Mycoplasmas. 
2)      Presenta repliegues (invaginaciones) hacia el interior del citosol conocidos como mesosomas
3)      El ADN bacteriano o genoma bacteriano está firmemente adherido a la membrana citoplasmática
4)      La membrana citoplasmática es el sitio donde se sintetiza ADN, los polímeros con que se sintetiza la pared celular y los lípidos de la membrana
5)      Contiene todo el sistema de transporte de electrones de la célula y
6)      Contiene las proteínas receptoras que funcionan en el movimiento dirigido o quimiotaxis de la bacteria hacia nutrientes solubles.


Funciones de la membrana citoplasmática:
  • Actúa como una barrera física entre el citoplasma y el medio ambiente y ejerce un control selectivo del movimiento de diversas sustancias desde y hacia la célula.
  • Es el lugar donde se ubican las proteínas nacientes destinadas a la excreción (toxinas y otros factores de virulencia).
  • Es además el sitio donde se ubican los citocromos y donde se realiza el metabolismo oxidativo.
  • En la superficie externa de la membrana citoplasmática existen enzimas que participan de la síntesis de la pared bacteriana y se denominan Proteínas Ligadoras de Penicilina (PLP o PBP, en inglés) a los cuales se unen algunos antibióticos inhibiéndolas e impidiendo la síntesis de la pared.
  • En la superficie interna encontramos proteínas involucradeas en la transformación de la energía.
  • Existen proteínas que atraviesan la membrana de lado a lado implicadas en el transporte activo de diversas sustancias.

MEMBRANA EXTERNA

Es una estructura que se encuentra sólo en bacterias Gram negativa, tiene función de barrera inicial otorgando una permeabilidad primaria. Es una bicapa compuesta por Lipopolisacáridos y Porinas, quienes controlan el pasaje o transporte de nutrientes, solutos y antibióticos.

PERIPLASMA O ESPACIO PERIPLASMATICO

Esta región contiene la capa de Mureina y constituida por sustancias parecidas a un gel que ayuda a captar nutrientes, adicionalmente contiene enzimas que degradan macromoléculas y ejecutan procesos de eliminación y neutralización de tóxicos y antibióticos.

PARED CELULAR

Por fuera de la membrana citoplasmática se encuentra una pared celular rígida que está presente en todas las bacterias, con excepción de los micoplasmas. La pared da forma a la célula, la protege de las influencias ambientales adversas e impide la entrada de cierto tipo de moléculas.

Sus funciones son:
1)      Proteger a las bacterias de la diferencia de presión osmótica entre el medio interno de la bacteria y del exterior
2)      Funciona como una barrera contra sustancias tóxicas químicas y biológicas presentes en el medio externo.
3)      Su rigidez es la que proporciona la forma a la bacteria.

Se reconocen diferentes tipos de paredes celulares:

  • Pared celular de bacterias grampositivas
  • Pared celular de bacterias gramnegativas
  • Pared celular de mycobacterias

El componente principal de la pared celular es el peptidoglicano o mureína, un entramado rígido constituído por cadenas polisacáridas paralelas unidas covalentemente por cadenas peptídicas transversales. La pared puede estar constituida por unas pocas o por numerosas capas de peptidoglicano.

Consiste en una cadena lineal de dos azúcares alternados, N-acetilglucosamina (NAG) y ácido N-acetilmurámico (NAM), con enlaces b(1-4). A cada residuo de  NAM se halla ligado un tetrapéptido. Estos tetrapéptidos intervienen en la unión de las cadenas adyacentes de mureína mediante un puente peptídico intermediario. Estas fibras se entrelazan entre sí dando como resultado una estructura muy rígida y estable .
Existen dos tipos de pared bacteriana lo que permitió dividir a las bacterias en dos grupos en base a la coloración de Gram: aquellas capaces de  retener el colorante cristal violeta luego de la decoloración con alcohol acetona (bacterias grampositivas) y aquellas que pierden el decolorante por decoloración (gramnegativas).

El tetrapéptido unido al NAM de muchas bacterias está constituido por:

Grampositivas
Gramnegativas
L-Alanina
L-Alanina
D-glutámico
D-glutámico
L-Lisina
Meso diaminopimélico
D-Alanina
D-Alanina

Las cadenas polisacáridas paralelas se hallan unidas transversalmente directamente a través de los tetrapéptidos (bacterias gramnegativas) o a través de un puente de pentaglicina que conecta dos tetrapéptidos (bacterias grampositivas). Figuras 4 y 5.

Envolturas celulares de las bacterias grampositivas

Las bacterias grampositivas poseen una gruesa pared celular que recubre a la membrana citoplasmática. Está formada por una capa ancha de peptidoglicano y ácidos teicoicos, que son los dos componentes fundamentales. También están presentes otros carbohidratos y proteínas que varían de acuerdo a la especie (Figura 4).
El principal componente es el peptidoglicano o capa de mureína que es muy gruesa. El segundo componente de importancia en la pared celular de las bacterias grampositivas son los ácidos teicoicos que constituyen los mayores determinantes antigénicos que definen la individualidad inmunológica de estas bacterias, actúan como receptores para bacteriófagos e inhiben la fagocitosis.
Los ácidos lipoteicoicos no están unidos a la pared celular, sino que están enlazados covalentemente a los glicolípidos de la membrana citoplasmática.
Otras moléculas presentes en la pared de las bacterias grampositivas son los carbohidratos como los carbohidratos C de Streptococcus que definen la especificidad de grupos o proteínas como la proteína M del estreptococo del grupo A o la proteína A del Staphylococcus aureus.



Envolturas celulares de las bacterias gramnegativas

El espesor de la pared celular de las bacterias gramnegativas es considerablemente menor que el de una bacteria grampositivas y estructuralmente dichas paredes tienen poca similitud entre sí.

Las bacterias gramnegativas presentan tres capas de envolturas distintas: (Fig. 6)
  • Membrana externa
  • Espacio periplásmico
  • Membrana citoplasmática



Membrana externa:
Está formada por dos semicapas, la interior, compuesta por fosfolípidos y la exterior compuesta por Lipopolisacárido (LPS) que tiene actividad de endotoxina.
Los fosfolípidos difieren cualitativamente de los de la membrana citoplasmática. Contiene el lipopolisacárido (LPS) y proteínas únicas que difieren de las de la membrana plasmática.
El LPS consta de tres regiones:
  • Región I: Antígeno somático O; región polisacárida variable y antigénica. Es altamente antigénico. Hay muchas variedades de antigeno O y cada uno define una especie o subespecie bacteriana.
  • Región II: Polisacárido del centro.
  • Región III: Lípido A; Lípido complejo y tóxico. Posee propiedades endotóxicas: pirogenicidad, letalidad, necrosis de tejidos, activación del complemento, etc.
La especificidad serológica reside en la región I y la toxicidad en la región III.

La membrana externa presenta también proteínas que forman canales de difusión transmembrana conocidas como porinas cuyas funciones son actuar de canales para nutrientes,  son receptores para bacteriófagos y permiten la adherencia a receptores específicos del huésped.
Otro grupo de proteínas participa en el anclaje de la membrana externa a la capa de peptidoglicano.
La membrana externa actúa como un tamiz molecular que impide la entrada de moléculas de gran tamaño, impide la pérdida de proteínas periplásmicas y protege a la célula de las emzimas hidrolíticas del medio.



Espacio periplásmico
Se encuentra entre la membrana citoplasmática y la membrana externa. En este espacio encontramos: una delgada capa de peptidoglicano, diversas proteínas, y lipoproteínas de unión.
La cantidad de mureína es mucho menor y forma una delgada pero resistente capa que protege a la bacteria. Además carece de ácidos teicoicos. Solo unas pocas cadenas de mureína están unidas a otras cadenas paralelas por medio de tetrapéptidos  y son suficientes como para formar una malla de mureína. El resto  de las cadenas permanecen sueltas y sumergidas en un fluido que contiene agua y moléculas libres, para formar un gel periplásmico que aparece a ambos lados de la pared celular. El espacio periplásmico no es un espacio lleno de fluido sino que es un verdadero gel que define el periplasma. Las lipoproteínas de unión se hallan unidas covalentemente en un extremo al peptidoglicano, e insertan en forma no covalente su extremo lipídico en la membrana externa. Sirven para anclar la membrana externa a la célula.



4) Proteínas. 5) y 6)Porinas. 7)Fosfolípidos. 8) Lipoproteínas. 9) Peptidoglicano 10) enzimas. 11) Espacio periplásmico. 12)PBP: Proteínas ligadoras de penicilina. 13)Fosfolípidos de la membrana citoplasmáti

 
Pared celular de las  mycobacterias

Las mycobacterias se diferencian de las bacterias grampositivas y gramnegativas porque poseen una gran cantidad de ácidos grasos llamados ácidos micólicos unidos a la pared.
Asociados a la membrana citoplasmática es posible hallar fosfatidil inositol manósidos y lipoarabinomananos. Los lipoarabinomananos son extensiones glicosiladas de los fosfatidil inositol manósidos y forman un poro o interfase para permitir el pasaje de ciertos nutrientes hacia la célula.
Poseen luego una capa de péptidoglicano. Unido covalentemente al peptidoglicano se halla el arabinogalactano, y por encima se encuentran los ácidos micólicos. El complejo formado por ácidos micólicos - arabinogalactanos – péptidoglicano forma una barrera lipídica de permeabilidad.
En contacto con los ácidos micólicos se halla una capa de glicolípidos específicos de especie, formando una superficie antigénica con factores de virulencia que participan en la interacción con el huésped.
Esta pared permite que estos microorganismos resistan a la acción de muchas sustancias químicas, así como al sistema inmune del huésped. Pero también debido a esta pared estos microorganismos crecen con mucha lentitud, quizás por la menor tasa de captación de nutrientes.

Estas bacterias necesitan de una coloración especial para ser observadas al microscopio (coloración de Ziehl-Neelsen) y debido a que los ácidos grasos retienen el colorante cuando son decoloradas con alcohol y ácido, se denominan bacterias ácido alcohol resistentes.




BIOSÍNTESIS DE PÉPTIDO GLICANO

La síntesis del peptidoglicano consta de varias fases, que brevemente consisten en:
-                      Síntesis de precursores en el citoplasma
-                      Ensamblaje parcial en membrana
-                      Transporte a la cara externa externa de la membrana
-                      Ensamblaje final en el exterior, mediante reacciones que no precisan energía
-           
Pueden diferenciarse cuatro etapas:
1.      Síntesis de precursores solubles en el citoplasma.
2.      Estos precursores son transferidos a un transportador lipídico situado en la membrana citoplásmica (un poliisoprenol fosfatado llamado undecaprenil-fosfato), donde se forman las unidades disacarídicas con el pentapéptido.
3.      Las unidades disacarídicas se polimerizan en cadenas lineales fuera de la membrana, pero aún unidas al undecaprenil-fosfato de la membrana.
4.      Unión del polímero lineal así formado al peptidoglucano preexistente en la pared celular, por entrecruzamiento de (al menos) parte de sus péptidos respectivos.
A estas etapas hay que añadir una fase adicional de regeneración del transportador lipídico, una vez que ha cumplido su misión, para que pueda ser operativo en un nuevo ciclo de síntesis.

Veamos, pues, en más detalle, cómo ocurre este interesante proceso:

Fase 1:. Los monosacáridos que luego van a constituir la unidad disacarídica repetitiva del esqueleto del peptidoglucano (NAM y NAG) se activan al unirse a uridín difosfato (UDP). (En general, los monosacáridos que han de incorporarse a polímeros de pared celular bacteriana se activan mediante su unión con nucleósidos-fosfato.)
Por lo tanto, en esta fase se sintetizan por separado:
  •             NAG-UDP
  •             NAM-UDP
Luego se va produciendo la adición secuencial y ordenada de los distintos aminoácidos al NAM (en reacciones que requieren energía e iones Mn++):
1.      L-ala
2.      D-glu
3.      m-DAP (u otro diaminoácido; p. ej. L-lys en Staphylococcus aureus)
4.      D-ala-D-ala
Observar que no se produce un tetrapéptido, sino un pentapétido. El último paso de adición de aminoácidos es la unión del dipéptido D-alanil-D-alanina, que se ha sintetizado en dos fases:
·                     una racemasa convierte la L-ala a D-ala;
·                     creación de enlace peptídico entre dos D-ala.

Fase 2: El UDP-NAM-pentapéptido se transfiere ahora a un transportador de membrana, llamado undecaprenil-fosfato (que abreviaremos como Lip-P), en una reacción catalizada por una translocasa específica.
El undecaprenil-fosfato es un poliisoprenoide de 55 átomos de C (C55, derivado de la repetición 11 veces de la unidad isoprenoide, con un fosfato terminal). Se le conoce también con el nombre de bactoprenol, pero hoy se sabe que no es exclusivo de bacterias. El bactoprenol permite el transporte y ensamblaje de sustancias que, como los azúcares, son hidrofílicas, y no podrían pasar por sí mismas la barrera hidrofóbica de la membrana.
Una vez que el NAM-pentapétido está unido al undecaprenil (por medio de pirofosfato), una transferasa transfiere a éste la NAG desde el UDP-NAG. Se genera pues el enlace ß(1à4) entre NAG y NAM. Por lo tanto, se obtiene: Lip-P-P-NAM(pentapéptido)-NAG.
En esta situación es cuando se producen la modificaciones en la estructura básica del PG. Por ejemplo: en Staphylococcus aureus el grupo -COOH del D-glutámico en posición (2) es amidado (pasa a  --CO-NH2. Por otro lado, se introducen los puentes peptídicos, que en el caso de esta bacteria consisten en una pentaglicina, que se une al grupo amino terminal de la L-Lys en posición (3).
Tanto la traslocasa como la transferasa está localizadas en el lado citoplásmico de la membrana, de modo que el precursor Lip-P-P-NAM(pentapéptido)-NAG, en este momento está “colgando” hacia el citoplasma, anclado a la lámina interna de la membrana a través de bactoprenol.

Fase 3: Polimerización de varias unidades disacarídicas: Ahora el bactoprenol “se da la vuelta” en la membrana (una especie de flip-flop desde la capa interna hasta la externa), de modo que logra que el precursor resultante de la fase 2 quede expuesto hacia el medio acuoso exterior a la membrana. Entonces tiene lugar la polimerización de varias unidades disacarídicas: ello se logra en una reacción de transglucosidación. Consiste en la unión de cada unidad disacarídica (con su pentapéptido) unida a su respectivo Lip-P-P, con el extremo libre (reductor) de una cadena preexistente que a su vez está unida a otra molécula de Lip-P-P.
En el proceso se libera uno de los Lip-P-P (o sea, el undecaprenil, pero en forma pirofosforilada). Sobre este Lip-P-P actúa una fosfatasa específica, que elimina el fosfato terminal, regenerándose el undecaprenil-fosfato, que queda dispuesto para otro ciclo como el descrito.

Fase 4: El polímero surgido de la fase anterior es una cadena lineal de PG sin entrecruzar, y unido aún al transportador lipídico de membrana. Ahora este polímero naciente (con sus pentapéptidos) reacciona, por transpeptidación, con un PG aceptor preexistente. En esta reacción se ven implicados el grupo C=O de la D-ala (4) del PG naciente y el grupo -NH2 libre del diaminoácido (3) del PG aceptor (o del último aminoácido del puente peptídico).
Esto es lo mismo que decir que el enlace peptídico entre D-ala (4) y D-ala (5) del PG naciente se ve sustituido por otro enlace peptídico, entre dicha D-ala (4) y el diaminoácido del PG naciente.

Fig. 12. Transpeptidación

 La energía para esta reacción la suministra la hidrólisis concomitante del enlace peptídico entre las dos D-ala terminales. Es decir, en cada reacción de transpeptidación se libera una D-ala, correspondiente a la que ocupaba la posición (5).
Ya dijimos en el capítulo anterior que no todos los tetrapéptidos participan en entrecruzamientos. Las D-ala terminales (en 5) de los péptidos no implicados en tales entrecruzamientos son eliminadas por una enzima llamada D-D-carboxipeptidasa. Esta enzima explica no sólo que en el PG maduro existan tetrapéptidos (y no los pentapéptidos originales), sino también la existencia de tripéptidos.
Muchas bacterias controlan el grado de entrecruzamiento de su PG maduro. Incluso algunas pueden eliminar totalmente muchos de los péptidos originalmente unidos al NAM, mediante enzimas conocidas genéricamente con el nombre de autolisinas.

Antibióticos que actúan a nivel de la biosíntesis de peptidoglucano:

Estos antibióticos tienen un efecto bactericida sobre bacterias en crecimiento. Ello se debe a que, al inhibir determinados pasos del ciclo de síntesis y ensamblaje del PG, provocan la acumulación de precursores de dicho PG, lo que a su vez desencadena la activación de las autolisinas de la bacteria, que degradan el PG y que finalmente provoca la lisis celular (en medios hipotónicos), por entrada masiva de agua a la célula.

1.      Fosfomicina: actúa inhibiendo la formación del 3-O-D-lactil-éter de la NAG (o sea, del NAM). Parece ser que la base molecular estriba en la semejanza estructural entre el este antibiótico y el PEP (es decir, la fosfomicina es análogo estructural del PEP, lo que lleva a la inactivación de la enzima correspondiente a esta reacción).

2.      Cicloserina: Se comporta como análogo estructural de la D-alanina, por lo que inhibe la actuación de la racemasa que convierte la L-ala a D-ala, así como de la reacción de unión de dos D-ala.

3.      Tunicamicina: inhibe la traslocasa que cede el NAM unido hasta entonces al UDP y lo pasa al bactoprenol (fase 2ª).

4.      Vancomicina y ristocetina: inhiben la segunda transglucosidación (fase 3ª), es decir, la unión de diversas unidades disacarídicas.

5.      Bacitracina: se une al undecaprenol-pirofosfato, bloqueando su desfosforilación, e impidiendo por lo tanto, la regeneración del transportador de membrana.

6.      Antibióticos ß-lactámicos (p. ej.: penicilinas, cefalosporinas): inhiben la reacción de entrecruzamiento por transpeptidación.




Fig 13. Mecanismo de acción de los antibióticos que inhibhen la síntesis de la pared bacteriana.


CITOPLASMA

En el citoplasma se encuentra una gran variedad de pequeñas moléculas, iones inorgánicos, ribosomas y enzimas involucradas en reacciones anabólicas y catabólicas necesarias pra el crecimiento celular y la reproducción. En el citoplasma ocurre el metabolismo celular, la síntesis proteica y la síntesis del DNA.
En el citoplasma o citosol bacteriano pueden verse con el ME dos zonas; una fibrosa que corresponde al genoma y otra granulosa que está abarrotada de ribosomas.

Fig. 14:  Citoplasma y envolturas bacterianas
 
GENOMA BACTERIANO

El genoma bacteriano o nucleoide está formado por una gran molécula de ADN de doble cadena,  superenrollado que si bien no posee la organización de un cromosoma y la asociación con histonas, puede estar asociado a ciertas proteínas. El ADN se une a zonas estratégicas de los mesosomas de la membrana plasmática en un sitio denominado oriC para iniciar su duplicación.
Pueden existir como elementos facultativos pequeñas cadenas circulares de ADN extracromosomal libres en el citosol denominadas plásmidos, con capacidad para replicarse independientemente del genoma bacteriano.

RIBOSOMAS

Los ribosomas bacterianos existen libres en el citoplasma y rara vez están unidos a  membranas. Poseen un tamaño de 70s y  poseen una estructura diferente a la de los ribosomas de las células eucariotas (80s) y por ello han podido desarrollarse antimicrobianos que actúen sobre los ribosomas bacterianos y no sobre los ribosomas del hombre y los animales. Están formados por dos subunidades: 50s y 30s.

GRANULOS CITOPLASMATICOS

El citosol además posee gránulos citoplasmáticos, de diferente naturaleza que casi siempre tienen función de almacenamiento, y pueden estar formados por  polifosfatos, glucógeno o ácido polibetahidroxibutírico (PHB). Estos últimos se consideran depósitos de energía y carbono reutilizable. Los gránulos de glucógeno constituyen reservas de carbohidratos. Los gránulos de polifosfatos se conocen también como gránulos metacromáticos.


CÁPSULA Y MATRICES EXOPOLISACÁRIDAS

Por fuera de  la pared, algunas bacterias presentan una capa de polisacáridos o de proteínas  que puede ser gruesa o delgada, rígida o flexible, que es una cubierta continua formada por un gel hidrofílico.  Cuando la estructura es firme y tiene bordes definidos, se habla de cápsula. Esta está organizada en una matriz muy compacta que excluye las partículas como las de tinta china. Cuando la estructura es amorfa y de bordes poco definidos e irregulares se habla de glicocálix o matriz exopolisacárida; en este caso no excluiría a las partículas y sería más difícil de ver. Aunque la mayoría de las cápsulas son polisacáridas, existen algunas que son polipeptídicas como las de Bacillus anthracis. La cápsula es un determinante de patogenicidad para la bacteria ya que le da resistencia a la fagocitosis y a la lisis intracelular y le permite la adherencia a las mucosas del huésped. Tal es su importancia en la virulencia que se ha visto que bacterias que pierden su cápsula se vuelven avirulentas o no patógenas. La cápsula es un importante determinante antigénico que sirve en algunas bacterias para preparar vacunas (Haemophilus influenzae y Neisseria meningitidis)

FLAGELOS

Muchas bacterias son móviles y esta capacidad  para desplazarse independientemente, en general es debida a la presencia de organelas especiales para la motilidad: los flagelos. Son largos filamentos proteicos que pueden medir varias veces el largo de los bacilos. Existen bacterias que carecen de flagelos; los cocos por ejemplo, no son flagelados, y alrededor de la mitad de los bacilos tampoco.
Las bacterias pueden presentar distinto número de flagelos que pueden distribuirse de diferente manera.  Algunas poseen un solo flagelo polar (Monotricas), otras que poseen varios flagelos en un polo (Lofotricas) o en ambos polos (Anfitricas) y otras poseen flagelos alrededor de toda la célula (Peritricas)(Fig. 8). Algunas bacterias presentan flagelos sólo cuando crecen en medios líquidos mientras que carecen de ellos si crecen en medios sólidos.
Los flagelos bacterianos están compuestos por tres partes: el filamento (externo con respecto a la célula), el gancho (en la superficie celular) y el cuerpo basal (anclado en la membrana citoplasmática).
Químicamente el filamento está constituido por subunidades de una proteína denominada flagelina. El gancho está constituido por una única proteína. El cuerpo basal está formado por anillos que rodean al filamento. El anillo M está embebido en la membrana citoplasmática, permitiendo la rotación del flagelo y los anillos exteriores coinciden con la capa de peptidoglicano y la membrana externa (en los gamnegativos). El cuerpo basal está constituido por 10 a 13c proteínas. La estructura de los flagelos en grampositivos es similar, excepto que el cuerpo basal contiene solo dos anillos, uno embebido en la membrana citoplasmática y otro asociado al peptidoglicano. (Fig. 15)


Fig. 18. Estructura del flagelo en gramnegativas (a) y en grampositivas (b).

Los flagelos bacterianos son portadores del antígeno H, el cual es un determinante antigénico de importancia en la identificación de las bacterias y de aplicación en pruebas diagnósticas.
El flagelo es un importante determinante de patogenicidad pues permite a la bacteria avanzar a través del mucus y además puede actuar como elemento de adherencia a la célula del huésped.


FIMBRIAS y PILIS
Son microfibrillas formadas por subunidades proteicas hidrofóbicas, de una proteína llamada pilina. Son muy numerosas, se distribuyen por toda la superficie celular en número variable.  Se originan en la membrana citoplasmática y atraviesan la pared celular. Algunos de estos apéndices no flagelares están relacionados con la transferencia de material genético, y reciben el nombre de pili sexual.
Las fimbrias no participan de la motilidad sino que actúan como factores de adherencia a las células del huésped para evitar ser arrastradas por las barreras naturales de defensa y en algunas especies inhiben la fagocitosis. Existen diferentes tipos de fimbrias con especificidades características para determinados receptores en las células del huésped.


PILI SEXUALES

Los pili (plural de pilus) sexuales son microfibrillas huecas que participan en el intercambio de material genético entre bacterias mediante un proceso llamado conjugación y pueden actuar como receptores para bacteriófagos. Las bacterias que los poseen se denominan masculinas (F+) o donantes y las que carecen de ellos se denominan femeninas (F-) o aceptoras (Figura 17).




ESPORAS BACTERIANAS

Las Esporas bacterianas o endosporas son elementos de resistencia para la bacteria. Se denominan así porque son estructuras que se forman dentro de las células. En los bacilos las endosporas pueden formarse en posición central, terminal o subterminal. Pueden tener el mismo diámetro que las células vegetativas, ser más chicas o más grandes.
La espora es una estructura latente que puede sobrevivir largos períodos en condiciones adversas, y luego en las condiciones adecuadas es capaz de restablecer la forma vegetativa.
Son muy resistentes al calor (más de 100ºC) y a la desecación y no se destruyen con facilidad con sustancias químicas agresivas. La estructura de las esporas es mucho más compleja que la de la forma vegetativa en cuanto a que tienen numerosas capas. El centro de la espora es el protoplasto (core) que contiene una copia de DNA, ribosomas y numerosas enzimas. Por afuera del core existen una serie de capas o envolturas concéntricas:

a)      membrana esporal. Encierra al core

b)      pared esporal: contiene peptidoglicano similar al de la célula vegetativa

c)      corteza: capa muy gruesa de peptidoglicano con menos enlaces cruzados

d)      cubiertas interna y externa. Compuestas de proteínas similares a la queratina, responsable de la impermeabilidad

e)      exosporio: lipoproteina de membrana con algunos carbohidratos


Fig 21: Proceso de esporulación y germinación de una bacteria esporulada.
 
 




La formación de la endospora o esporulación se desencadena cuando la bacteria es expuesta a factores ambientales adversos (Figura 18). Los factores más importantes que desencadenan la esporulación son la disminución de las fuentes de C o N, el calor, la desecación o la presencia de oxígeno en el caso de las bacterias anaerobias. Cada célula forma una espora interna que luego es liberada al sufrir autólisis la célula vegetativa.
Una vez restituidas las condiciones adecuadas para el desarrollo de la bacteria, la espora se hidrata y comienza el proceso de germinación o sea de transformación en forma vegetativa nuevamente.
Entre las bacterias esporuladas se encuentran los Bacillus (aerobios) y los Clostridium (anaerobios)