2.4E: Endosporas

Objetivos de aprendizaje

1. Nombrar 2 géneros comunes de bacterias capaces de producir endosporas y estado el cual es un anaerobio obligado.
2. Discutir brevemente la función de una endospora bacteriana.
3. Describir la estructura de una endospora bacteriana.
4. Definir esporulación y germinación.
5. Nombrar tres infecciones que pueden transmitirse a los humanos por endosporas.

Bacteria Destacada

1. Lea la descripción de Clostridium tetani y haga coincidir la bacteria con la descripción del organismo y la infección que causa.

Las endoesporas son formas de vida alternas latentes producidas por el género Bacillus, el género Clostridium y otros géneros de bacterias, incluyendo Desulfotomaculum, Sporosarcina, Sporolactobacillus, Oscilllospira y Thermoactinomyces. Las especies de Bacillus (ver Figura\(\PageIndex{1}\)) son aerobios obligados que viven en el suelo, mientras que las especies de Clostridium (ver Figura\(\PageIndex{2}\)) son anaerobios obligados que a menudo se encuentran como flora normal del tracto gastrointestinal en animales.

Figura\(\PageIndex{1}\): tinción de endospora de Bacillus megaterium	Figura\(\PageIndex{2}\): Teñido de endospora de Clostridium tetani
Nota endosporas verdes dentro de bacilos rosados.	Tenga en cuenta que la endospora dentro de la varilla le da a la bacteria una forma de “raqueta de tenis” (flechas).

• Micrografía electrónica de barrido de Clostridium botulinum con endospora; cortesía de la Microscopía de Dennis Kunkel.

Formación de Endosporas

En condiciones de inanición, especialmente la falta de fuentes de carbono y nitrógeno, se forma una sola endospora dentro de algunas de las bacterias. El proceso se llama esporulación.

Primero se replica el ADN (Figura\(\PageIndex{3}\), paso 1) y se forma un tabique de membrana citoplasmática en un extremo de la célula (Figura\(\PageIndex{3}\). paso 3). Luego se forma una segunda capa de membrana citoplasmática alrededor de una de las moléculas de ADN (Figura\(\PageIndex{3}\), paso 4) -la que pasará a formar parte de la endospora- para formar una forespora (Figura\(\PageIndex{3}\), paso 5). Ambas capas de membrana luego sintetizan peptidoglicano en el espacio entre ellas para formar la primera capa protectora, la corteza (Figura\(\PageIndex{3}\), paso 6) que se encuentra adyacente a la pared celular germinal que eventualmente formará la pared celular de la bacteria al germinar.

El dipocolinato de calcio también se incorpora en la endospora formadora. Luego se forma una capa de esporas compuesta por una proteína similar a la queratina alrededor de la corteza (Figura\(\PageIndex{3}\), paso 7). En ocasiones también se observa una membrana externa compuesta por lípidos y proteínas y llamada exosporio (Figura\(\PageIndex{3}\), paso 8).

Finalmente, el resto de la bacteria se degrada y se libera la endospora (Figura\(\PageIndex{3}\), etapa 9). La esporulación suele tardar alrededor de 15 horas. El proceso se resume en la Figura\(\PageIndex{3}\).

Animación GIF que muestra la formación de endosporas

Animación GIF que muestra la germinación de endosporas

Animación en YouTube de formación de endosporas por http://biology-forums.com

Animación en YouTube de formación de endosporas por el Instituto Global de Ciencias Médicas

• Micrografía electrónica de barrido de endosporas de Bacillus anthracis; cortesía de CDC.

Estructura de la endospora (ver Figura\(\PageIndex{3}\), paso 10)

La endospora completa consiste en múltiples capas de capas resistentes (incluyendo una corteza, una capa de esporas y a veces un exosporio) que rodean un nucleoide, algunos ribosomas, moléculas de ARN y enzimas.

• Para ver una micrografía electrónica de una endospora de Bacillus stearothermophilus, consulte la página web del Microbe Zoo de la Universidad Estatal de Michigan.

(Algunas bacterias producen estructuras similares a esporas distintas de las endosporas. Las exosporas son esporas resistentes al calor producidas por un proceso de gemación en miembros del género Metylosinus y Rhodomicrobium. Los quistes son resistentes al secado y se forman de manera individual dentro de las células vegetativas por Azotobacter, Myxococcus y Sporocytophaga. Los conidios son esporas reproductivas asexuales sensibles al calor producidas por diversos géneros de bacterias ramificadas pertenecientes al grupo Actinomicetos).

Función de Endosporas

Una endospora no es una estructura reproductiva, sino una forma resistente y latente de supervivencia del organismo. Las endoesporas son bastante resistentes a altas temperaturas (incluida la ebullición), la mayoría de los desinfectantes, radiación de baja energía, secado, etc. La endospora puede sobrevivir hasta que una variedad de estímulos ambientales desencadenen la germinación, permitiendo el crecimiento de una sola bacteria vegetativa como se muestra en la Fig 3, paso 11 y el paso 12 y en la Figura\(\PageIndex{4}\). Según los informes, las endosporas viables han sido aisladas del tracto GI de una abeja incrustada en ámbar entre 25 y 40 millones de años atrás. También se informa que las endosporas viables de una bacteria halófila (amante de la sal) también se han aislado de inclusiones de fluidos en cristales de sal que datan de hace más de 250 millones de años.

Las endosporas bacterianas son resistentes a los antibióticos, a la mayoría de los desinfectantes y a los agentes físicos como la radiación, la ebullición y el secado. Se cree que la impermeabilidad de la capa de esporas es responsable de la resistencia de la endospora a los productos químicos. La resistencia al calor de las endosporas se debe a una variedad de factores:

• El dipicolinato de calcio, abundante dentro de la endospora, puede estabilizar y proteger el ADN de la endospora.
• Las pequeñas proteínas solubles en ácido (SASP) saturan el ADN de la endospora y lo protegen del calor, el secado, los productos químicos y la radiación. También funcionan como fuente de carbono y energía para el desarrollo de una bacteria vegetativa durante la germinación.
• La corteza puede eliminar osmóticamente el agua del interior de la endospora y la deshidratación que resulta se piensa que es muy importante en la resistencia de la endospora al calor y la radiación.
• Finalmente, las enzimas reparadoras de ADN contenidas dentro de la endospora son capaces de reparar el ADN dañado durante la germinación.

, sus requerimientos de oxígeno, dónde vive normalmente, y lo que hace su exotoxina, explican la secuencia de eventos que llevaron a que la persona contrajera botulismo y muriera.

Endosporas y Enfermedades Infecciosas

Aunque ellos mismos son inofensivos hasta que germinan, están involucrados en la transmisión de algunas enfermedades a los humanos. Las infecciones transmitidas a los humanos por endosporas incluyen:

• Ántrax, causado por Bacillus anthracis; las endosporas pueden ser inhaladas, ingeridas o entrar en heridas donde germinan y las bacterias vegetativas posteriormente se replican.
• Tétanos, causado por Clostridium tetani; las endosporas ingresan a heridas anaeróbicas donde germinan y las bacterias vegetativas posteriormente se replican.
• Botulismo, causado por Clostridium botulinum; las endosporas ingresan al ambiente anaeróbico de alimentos enlatados indebidamente donde germinan y posteriormente se replican.
• Gangrena gaseosa, causada por Clostridium perfringens); las endosporas ingresan a heridas anaerobias donde germinan y las bacterias vegetativas posteriormente se replican.
• Colitis pseudomembranosa (Clostridium difficile); los antibióticos destruyen la microbiota normal de los intestinos que mantienen bajo control el crecimiento de C. difficile mientras las endosporas de C. difficile sobreviven y posteriormente germinan y replican antes se restaura la microbiota.

Bacteria destacada: Clostridium tetani Da click en este enlace, lee la descripción de Clostridium tetani, y poder hacer coincidir la bacteria con su descripción en un examen.

Mapa conceptual de Endosporas Bacterianas

Artículo de E-Medicine sobre infecciones asociadas a organismos mencionados en este Objeto de Aprendizaje. El registro para acceder a este sitio web es gratuito. Bacillus antracis Clostridium tetani Clostridium perfringens Clostridium botulinum

Resumen

1. Las endosporas son formas de vida alternas latentes producidas por unos pocos géneros de bacterias.
2. El género Bacillus (un aerobio obligado que a menudo vive en el suelo) y el género Clostridium (un anaerobio obligado que vive en el tracto gastrointestinal de los animales) producen endosporas.
3. En condiciones de inanición, se forma una sola endospora dentro de una bacteria a través de un proceso llamado esporulación, después del cual se degrada el resto de la bacteria.
4. La endospora completa consiste en múltiples capas de capas resistentes (incluyendo una corteza, una capa de esporas y a veces un exosporio) que rodean un nucleoide, algunos ribosomas, moléculas de ARN y enzimas.
5. Las endosporas son bastante resistentes a altas temperaturas (incluida la ebullición), la mayoría de los desinfectantes, la radiación de baja energía y el secado.
6. La endospora sobrevive hasta que una variedad de estímulos ambientales desencadenan la germinación, permitiendo el crecimiento de una sola bacteria vegetativa.
7. Las enfermedades infecciosas como el ántrax, el tétanos, la gangrena gaseosa, el botulismo y la colitis pseudomembranosa se transmiten a los humanos por endosporas.

Preguntas

Estudie el material en esta sección y luego escriba las respuestas a estas preguntas. No se limite a hacer clic en las respuestas y escríbelas. Esto no pondrá a prueba tu comprensión de este tutorial.

1. Nombrar 2 géneros comunes de bacterias capaces de producir endosporas y estado el cual es un anaerobio obligado. (ans)
2. Discutir brevemente la función de una endospora bacteriana. (ans)
3. La emergencia de una bacteria vegetativa a partir de una endospora se llama ________________. (ans)
4. Nombrar tres infecciones transmitidas a humanos por endosporas bacterianas. (ans)
5. El botulismo es causado por Clostridium botulinum, una bacteria que es la flora normal del tracto intestinal de los animales de pastoreo. Una persona enlató en casa algunas judías verdes hirviendo las habas y colocándolas en frascos y atornillando las tapas. Las tapas se bajaron indicando que se había formado un vacío dentro del frasco. Al ingerir estos frijoles la persona contrajo botulismo. Con base en lo que se aprendió sobre Clostridium, explique. (ans)
6. Opción múltiple (ans)