Estructuras externas
¿Alguna vez se ha preguntado cómo ‘contrae’ la neumonía? Puede que le sorprenda saber que probablemente sea más exacto decir que la neumonía lo «atrapa». Cada vez que inhalas y exhalas, traes y luego exhalas muchos miles de bacterias. Algunas especies de bacterias probablemente entraron y salieron aproximadamente en la misma cantidad. Hay otras especies bacterianas que inhaló y que pudieron adherirse firmemente a las superficies respiratorias y quedarse atrás para causar enfermedades como neumonía. ¿Cómo es esto posible? La respuesta está en las estructuras externas que poseen esas bacterias. Echemos un vistazo a algunas de las estructuras principales y examinemos su impacto en la vida de las bacterias.
Pili
La primera estructura externa es el pilus (plural: pili). Un pilus es una fibra delgada y rígida hecha de proteína que sobresale de la superficie celular. La función principal de los pili es unir una célula bacteriana a superficies específicas u otras células. Pero, ¿cómo sabe el pilus exactamente a qué superficie adherirse? A lo largo del pilus hay proteínas adhesinas . ¡La palabra ‘adhesin’ debería recordarle la palabra ‘adhesivo’! Estas moléculas ayudan en la unión del pilus y son específicas de la superficie objetivo.
Bordetella pertussis es la bacteria que causa la tos ferina. Bordetella tiene pili recubiertos con adhesinas que pueden identificar la superficie mucosa del tracto respiratorio y se adhieren solo a esa superficie, lo que le permite adherirse e infectar esas células.
Pili también puede ayudar en la unión entre las células bacterianas. Algunas bacterias pueden producir pili de conjugación que permiten la transferencia de ADN de una célula bacteriana a otra. Las bacterias han desarrollado el proceso de conjugación como una forma de aumentar la variabilidad genética. La célula con el pilus de conjugación se adhiere a otra célula, conectando el citoplasma de cada célula y permitiendo que las moléculas de ADN pasen a través del pilus hueco.
Fimbrias
Estrechamente relacionadas con los pili hay estructuras llamadas fimbrias (singular: fimbria). Se trata de estructuras filamentosas cortas, presentes en grandes cantidades que ayudan a la adherencia celular a las superficies. Una bacteria que tiene fimbrias generalmente está cubierta con fibras cortas parecidas a pelos. Por el contrario, los pili son mucho más largos y una célula generalmente solo tiene uno o dos pili. Las bacterias patógenas pueden tener adhesinas en las fimbrias que les permiten adherirse a los tejidos diana de su huésped.
Para hacer una analogía con el cuerpo humano, la mayoría de las personas tienen vello en el cuerpo que es similar a las fimbrias: muchas hebras individuales que son relativamente cortas en comparación con la longitud total del cuerpo. Por el contrario, los pili son más similares a tus brazos: solo hay dos y generalmente son más largos que cualquiera de tus cabellos.
Una nota importante sobre las fimbrias: hay algunos microbiólogos que utilizan los términos pili y fimbrias indistintamente. Ambas estructuras son similares y realizan funciones similares, difuminando la distinción entre las dos.
Flagelos
Una estructura que se parece a un pilus pero tiene una función diferente es un flagelo. Los flagelos (singular: flagellum ) son apéndices largos, delgados, en forma de látigo, unidos a una célula bacteriana que permiten el movimiento bacteriano (también conocido como motilidad). Las diferentes especies bacterianas tienen diferentes arreglos de flagelos, desde un solo flagelo hasta uno en cada extremo y mechones de muchos.
La porción larga y filamentosa del flagelo está compuesta de una proteína llamada flagelina. Estas proteínas forman largas cadenas que le dan al flagelo una forma helicoidal. En la membrana celular, el flagelo se ensancha y se adhiere a un anillo de proteínas conocido como motor flagelar. El motor está incrustado en la membrana, anclando el flagelo.
No es casualidad que la base del flagelo se llame motor. Piense en la última vez que utilizó una batidora de mano para hornear. La electricidad alimenta un motor que hace girar los batidores de mezcla. ¡El flagelo es muy similar! El motor flagelar está conectado a la membrana celular, donde puede alimentarse capturando la energía de los gradientes químicos. Esto hace girar el motor y ese giro se traduce al resto del flagelo, lo que da como resultado el impulso de la célula. ¡Este pequeño motor es capaz de generar hasta 1.500 revoluciones por minuto!
Las bacterias utilizan la motilidad proporcionada por los flagelos durante la quimiotaxis , que es el movimiento en respuesta a gradientes químicos. Las bacterias pueden detectar nutrientes y toxinas en el medio ambiente. Cuando la bacteria nadadora siente que aumenta la concentración de nutrientes, nadará hacia ella. Si la concentración disminuye, la bacteria puede detenerse, girar en su lugar y partir en una nueva dirección. Esto a menudo se repite hasta que la célula se dirige en la dirección correcta, directamente hacia los nutrientes.
La quimiotaxis con flagelos también se puede utilizar para evitar sustancias tóxicas. A veces, simplemente nadar lejos de una amenaza es suficiente para salvar la vida de la bacteria. Pero, ¿qué pasa con las bacterias que no pueden nadar? ¿O qué pasa si la amenaza también puede moverse, como las células del sistema inmunológico? Algunas especies de bacterias resuelven este problema poniéndose una armadura.
Glicocáliz
Un glucocáliz es una capa de polisacáridos, con o sin proteínas, que recubre la superficie exterior de algunas células bacterianas. Esta capa le da a las bacterias una apariencia húmeda y pegajosa. Un glucocáliz espeso unido a la superficie celular se llama cápsula . Si la capa de glucocáliz está suelta y más extendida, se denomina capa de limo .
En cualquier caso, la función principal del glucocáliz es la protección. El grosor y el contenido de humedad amortiguan la celda de su entorno, protegiéndola de daños como la sequedad. Algunas bacterias patógenas, como Bacillus anthracis , el agente causante del ántrax, pueden frustrar el sistema inmunológico con su cápsula. Los glóbulos blancos y los macrófagos combaten las infecciones envolviendo las células bacterianas. La cápsula de Bacillus anthracis dificulta que los glóbulos blancos la traguen. La teoría actual es que el glucocáliz y los glóbulos blancos están fuertemente cargados negativamente, creando una repulsión entre las dos células.
Este glucocáliz pegajoso también puede ayudar en la adhesión bacteriana. Cuando las células de Streptococcus mutans entran en contacto, los polisacáridos que se encuentran en la cápsula pueden enredarse, lo que resulta en la acumulación de células en una superficie. Las capas de bacterias Streptococcus en los dientes son una fuente importante de caries.
Resumen de la lección
Tomemos un minuto y analicemos estas estructuras bacterianas externas. Primero miramos a pili . Estos tubos largos y delgados actúan como puntos de unión entre las bacterias y las superficies ambientales como el tejido del huésped. Algunos pili se dirigen a otras bacterias, conectando el citoplasma de dos células con el propósito de transferir ADN en un proceso llamado conjugación. En la misma línea que los pili están las fimbrias . Estas estructuras son más cortas y más numerosas que los pili, pero realizan una función similar de unión.
Los adhesivos en las superficies de los pili y las fimbrias pueden identificar los tejidos del huésped objetivo, asegurando que las bacterias se adhieran al sustrato correcto.
Un flagelo es un filamento largo en forma de látigo unido a una célula bacteriana que se usa para la locomoción. Estas estructuras giran, impulsando a las bacterias hacia los nutrientes o lejos de las toxinas durante el proceso de quimiotaxis.
Para la defensa, algunas bacterias tienen un glucocáliz . Esta capa de polisacárido puede ser una cápsula firme y compacta o una capa de limo difusa y suelta. El glucocáliz puede ayudar a adherirse a las superficies o puede usarse para prevenir la fagocitosis por los glóbulos blancos durante la respuesta inmune del huésped a una infección.
Resultado de la lección
Después de terminar este video, debería poder:
- Identificar las estructuras externas que se encuentran en las bacterias.
- Definir pili, fimbrias, adhesinas, flagelo y glucocáliz.
- Describir la quimiotaxis y las respuestas bacterianas a nuestro sistema inmunológico.
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