Biology for Majors II

los procariotas se dividen en dos dominios diferentes, Bacteria y Archaea, que junto con Eukarya, comprenden los tres dominios de la vida (Figura 1).

la Figura 1. Los tres dominios de los organismos vivos. Las bacterias y las arqueas son procariotas, pero difieren lo suficiente como para ser colocadas en dominios separados., Se cree que un antepasado de las arqueas modernas dio origen a Eukarya, el tercer dominio de la vida. Se muestran los grupos principales de arqueas y bacterias.

La composición de la pared celular difiere significativamente entre los dominios Bacteria y Archaea. La composición de sus paredes celulares también difiere de las paredes celulares eucariotas que se encuentran en las plantas (celulosa) u hongos e insectos (quitina). La pared celular funciona como una capa protectora, y es responsable de la forma del organismo. Algunas bacterias tienen una cápsula externa fuera de la pared celular., Otras estructuras están presentes en algunas especies procariotas, pero no en otras. Por ejemplo, la cápsula que se encuentra en algunas especies permite que el organismo se adhiera a las superficies, lo protege de la deshidratación y el ataque de las células fagocíticas, y hace que los patógenos sean más resistentes a nuestras respuestas inmunitarias. Algunas especies también tienen flagelos (singular, flagelo) utilizados para la locomoción, y pili (singular, pilus) utilizado para la fijación a las superficies. Los plásmidos, que consisten en ADN extra-cromosómico, también están presentes en muchas especies de bacterias y arqueas.

El Filo Proteobacteria es una de las hasta 52 bacterias phyla., Las proteobacterias se subdividen en cinco clases, Alfa a Epsilon (Tabla 1).

roteobacterias

muchos son simbiontes beneficiosos que pueblan el intestino humano, pero otros son patógenos humanos familiares. Algunas especies de este subgrupo oxidan compuestos de azufre.

la Tabla 1. Las bacterias del Phylum Proteobacteria
Clase	Representante de los organismos	Representante micrografía
proteobacterias Alfa Algunas especies son fotoautotróficos, pero algunos son simbiontes de plantas y animales, y otros son patógenos., Se cree que las mitocondrias eucariotas se derivan de bacterias de este grupo.	Rhizobium: endosimbionte fijador de nitrógeno asociado con raíces de leguminosas Rickettsia: parásito intracelular obligado que causa tifus y fiebre maculosa de las Montañas Rocosas	Rickettsia rickettsia, staid red, creciendo dentro de una célula huésped
beta Proteobacteria Este grupo de bacterias son buceadores. Algunas especies juegan un papel importante en el ciclo del nitrógeno.,	Nitrosomas: las especies de este grupo oxidan el amoníaco en nitrito Spirillum minus: causa fiebre por mordedura de rata	Spirillum minus	E. coli: microbio normalmente beneficioso del intestino humano, pero algunas cepas causan enfermedad Salmonella: ciertas cepas causan intoxicación alimentaria o fiebre tifoidea V., cholera: Causative agent of cholera Chromatium: Sulfur-producing bacteria that oxidize sulfur, producing H2S	Vibrio cholera
Delta proteobacteria Some species generate a spore-forming fruiting body in adverse conditions. Others reduce sulfate and sulfur.,	Mixobacterias: Generar esporas de la formación de cuerpos fructíferos en condiciones adversas Desulfovibrio vulgaris: Anaerobio, sulfato-reducción de la bacteria	Desulfovibrio vulgaris
Epsilon proteobacterias Muchas especies habitan en el tracto digestivo de los animales como simbiontes o patógenos. Se han encontrado bacterias de este grupo en respiraderos hidrotermales de aguas profundas y hábitats de filtraciones frías.	Campylobacter: causa intoxicación sanguínea e inflamación intestinal H.,acter
(crédito «Rickettsia rickettsia»: modificación del trabajo de CDC; crédito «Spirillum minus»: modificación del trabajo de Wolframm Adlassnig; crédito «Vibrio cholera»: modificación del trabajo de Janice Haney Carr, CDC; crédito «Desulfovibrio vulgaris»: modificación del trabajo de Graham Bradley; crédito «Campylobacter»: modificación del trabajo de de Wood, Pooley, USDA, ARS, emu; datos de barras de escala de Matt Russell)

la clamidia, las espiroquetas, las cianobacterias y las bacterias grampositivas se describen en la Tabla 2., Tenga en cuenta que la forma bacteriana no depende del filo; las bacterias dentro de un filo pueden ser cocos, en forma de varilla o espirales.

la Tabla 2., Bacteria: Chlamydia, Spirochetes, Cyanobacteria, and Gram-positive
Phylum	Representative organisms	Representative micrograph
Chlamydias All members of this group are obligate intracellular parasites of animal cells., Las paredes celulares carecen de peptidoglicano	Chlamydia trachomatis: enfermedad de transmisión sexual común que puede conducir a la ceguera	en este frotis de Papanicolaou, Chlamydia trachomatis aparecen como inclusiones rosadas dentro de las células
espiroquetas la mayoría de los miembros de este filo, que tiene células en forma de espiral, son anaerobios de vida libre, pero algunos son patógenos., Los flagelos se ejecutan longitudinalmente en el espacio periplásmico entre la membrana interna y externa	Treponema pallidum: agente causal de syphillis Borrelia burgdorferi: agente causal de la enfermedad de Lyme	Treponema pallidum
cianobacterias también conocidas como algas verdiazules, estas bacterias obtienen su energía a través de la fotosíntesis. Son ubicuos, se encuentran en ambientes terrestres, marinos y de agua dulce. Se cree que los cloroplastos eucarióticos se derivan de bacterias de esta clase.,	Proclorococcus: se cree que es el organismo fotosintético más abundante en la tierra, es responsable de generar la mitad del oxígeno del mundo	Phormidium
bacterias Gram-positivas -Los miembros residentes de este subgrupo descomponen la materia orgánica. Algunas especies causan enfermedades. Tienen una pared celular gruesa y carecen de una membrana externa.,	Clostridium botulinum: causas botulismo Steptomyces: muchos antibióticos, incluida la estreptomiocina, se derivan de estas bacterias micoplasmas: estas bacterias diminutas, las más pequeñas conocidas, carecen de una pared celular. Algunos son de vida libre, y algunos son patógenos	Clostridium difficile
(crédito «Chlamydia trachomatis»: modificación del trabajo del laboratorio del Dr. Lance Liotta, NCI; crédito «Treponema pallidum»: modificación del trabajo del Dr., David Cox, CDC; credit «Phormidium»: modification of work by USGS; credit «Clostridium difficile»: modification of work by Lois S. Wiggs, CDC; scale-bar data from Matt Russell)

Crenarchaeota, nanoarchaeota y korarchaeota.

la Tabla 3., Arqueas
Categoría	Representante de los organismos	Representante micrografía
Euryarchaeota Este phylum incluye los metanógenos, que producen metano como producto de desecho metabólico, y halobacteria, que viven en una extrema ambiente salino.	metanógenos: la producción de metano causa flatulencia en humanos y otros animales.,Halobacterias: las grandes floraciones de esta arquea amante de la sal aparecen rojizas debido a la presencia de bacteriorodopsina en la membrana. La bacteriorodopsina está relacionada con el pigmento retiniano rodopsina.	Halobacterium cepa NRC-1
Crenarchaeota los Miembros de esta omnipresente phylum juegan un papel importante en la fijación de carbono. Muchos miembros de este grupo son extremófilos dependientes del azufre. Algunos son termófilos o hipertermófilos.,	Sulfolobus: los miembros de este género crecen en manantiales volcánicos a temperaturas entre 75º y 80º C y a un pH entre 2 y 3.	Sulfolobus está infectado por bacteriófago
Nanoarchaeota Este grupo actualmente contiene solo una especie: Nanoarchaeum equitans.	Nanoarchaeum equitans: esta especie fue aislada del fondo del Océano Atlántico y de un respiradero hidrotermal en el Parque Nacional Yellowstone., Es un simbionte obligado con Ignicoccus, otra especie de archaea.	Nanoarchaeum equitans (pequeñas esferas oscuras) están en contacto con su huésped más grande, Ignococcus
Korarchaeota Este grupo es considerado como una de las formas de vida más primitivas. Los miembros de este filo solo se han encontrado en Obsidian Pool, una fuente termal en el Parque Nacional de Yellowstone.	No se han cultivado miembros de esta especie.,	Esta imagen muestra una variedad de especies de korarchaeota de la piscina de obsidiana en el Parque Nacional de Yellowstone.
(credit «Halobacterium»: modification of work by NASA; credit «Nanoarchaeotum equitans»: modification of work by Karl O. Stetter; credit «korarchaeota»: modification of work by Office of Science of the U. S. Dept., de Energía; datos de barras de escala de Matt Russell)

La membrana plasmática

la membrana plasmática procariótica es una delgada bicapa lipídica (6 a 8 nanómetros) que rodea completamente la célula y separa el interior del exterior. Su naturaleza selectivamente permeable mantiene iones, proteínas y otras moléculas dentro de la célula y evita que se difundan en el entorno extracelular, mientras que otras moléculas pueden moverse a través de la membrana., Recordemos que la estructura general de una membrana celular es una bicapa de fosfolípidos compuesta por dos capas de moléculas de lípidos. En las membranas celulares arqueales, las cadenas de isopreno (fitanilo) unidas al glicerol reemplazan a los ácidos grasos vinculados al glicerol en las membranas bacterianas. Algunas membranas arqueales son monocapas lipídicas en lugar de bicapas (Figura 2).

la Figura 2. Los fosfolípidos arqueales difieren de los encontrados en bacterias y Eukarya de dos maneras. Primero, han ramificado cadenas laterales de fitanilo en lugar de lineales., En segundo lugar, un enlace éter en lugar de un enlace éster conecta el lípido con el glicerol.

La Pared Celular

el citoplasma de las células procariotas tiene una alta concentración de solutos disueltos. Por lo tanto, la presión osmótica dentro de la célula es relativamente alta. La pared celular es una capa protectora que rodea algunas células y les da forma y rigidez. Se encuentra fuera de la membrana celular y previene la lisis osmótica (ruptura debido al aumento de volumen). La composición química de la pared celular varía entre Archaea y bacterias, y también varía entre especies bacterianas.,

Las paredes celulares bacterianas contienen peptidoglicano, compuesto de cadenas de polisacáridos que están reticuladas por péptidos inusuales que contienen L y D-aminoácidos, incluidos el ácido D – glutámico y la D-alanina. (Las proteínas normalmente solo tienen L-aminoácidos; como consecuencia, muchos de nuestros antibióticos funcionan imitando los D-aminoácidos y, por lo tanto, tienen efectos específicos sobre el desarrollo de la pared celular bacteriana.) Hay más de 100 formas diferentes de peptidoglicano. Las proteínas de la capa S (capa superficial) también están presentes en el exterior de las paredes celulares tanto de las arqueas como de las bacterias.,

Las bacterias se dividen en dos grupos principales: Gram positivo y Gram negativo, según su reacción a la tinción de Gram. Tenga en cuenta que todas las bacterias Gram-positivas pertenecen a un filo; las bacterias en los otros filos (proteobacterias, clamidias, espiroquetas, cianobacterias y otras) son Gram-negativas. El método de tinción Gram lleva el nombre de su inventor, el científico danés Hans Christian Gram (1853-1938). Las diferentes respuestas bacterianas al procedimiento de tinción se deben en última instancia a la estructura de la pared celular., Los organismos Gram-positivos típicamente carecen de la membrana externa que se encuentra en los organismos Gram-negativos (Figura 3). Hasta el 90 por ciento de la pared celular en bacterias grampositivas está compuesta de peptidoglicano, y la mayor parte del resto está compuesta de sustancias ácidas llamadas ácidos teicoicos. Los ácidos teicoicos pueden unirse covalentemente a los lípidos en la membrana plasmática para formar ácidos lipoteicoicos. Los ácidos lipoteicoicos anclan la pared celular a la membrana celular., Las bacterias gramnegativas tienen una pared celular relativamente delgada compuesta por unas pocas capas de peptidoglicano (solo el 10 por ciento de la pared celular total), rodeada por una envoltura externa que contiene lipopolisacáridos (LPS) y lipoproteínas. Esta envoltura externa a veces se conoce como una segunda bicapa lipídica. La química de esta envoltura externa es muy diferente, sin embargo, de la de la bicapa lipídica típica que forma las membranas plasmáticas.

pregunta práctica

Las bacterias se dividen en dos grupos principales: Gram positivo y Gram negativo., Ambos grupos tienen una pared celular compuesta de peptidoglicano: en bacterias Gram-positivas, la pared es gruesa, mientras que en bacterias Gram-negativas, la pared es delgada. En las bacterias gramnegativas, la pared celular está rodeada por una membrana externa que contiene lipopolisacáridos y lipoproteínas. Las porinas son proteínas en esta membrana celular que permiten que las sustancias pasen a través de la membrana externa de las bacterias gramnegativas. En bacterias Gram-positivas, el ácido lipoteicoico ancla la pared celular a la membrana celular.

la Figura 3., Bacterias Gram-positivas y negativas (crédito: modificación del trabajo de «Franciscosp2″/Wikimedia Commons)

¿Cuál de las siguientes afirmaciones es verdadera?

1. Las bacterias Gram-positivas tienen una sola pared celular anclada a la membrana celular por ácido lipoteicoico.
2. Las porinas permiten la entrada de sustancias en bacterias Gram-positivas y Gram-negativas.
3. la pared celular de las bacterias Gram-negativas es gruesa, y la pared celular de las bacterias Gram-positivas es delgada.,
4. Las bacterias Gram-negativas tienen una pared celular hecha de peptidoglicano, mientras que las bacterias Gram-positivas tienen una pared celular hecha de ácido lipoteicoico.

Show Answer

la declaración a es verdadera: las bacterias Gram-positivas tienen una sola pared celular anclada a la membrana celular por ácido lipoteicoico.

Las paredes celulares de las arqueas no tienen peptidoglicano. Hay cuatro tipos diferentes de paredes celulares arqueas., Un tipo está compuesto por pseudopeptidoglicano, que es similar al peptidoglicano en morfología, pero contiene diferentes azúcares en la cadena de polisacáridos. Los otros tres tipos de paredes celulares están compuestos de polisacáridos, glicoproteínas o proteínas puras. Otras diferencias entre bacterias y arqueas se observan en la Tabla 4. Tenga en cuenta que las características relacionadas con la replicación del ADN, la transcripción y la traducción en las arqueas son similares a las observadas en los eucariotas.

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