Membrana cel·lular i transport microbià | Microbiologia

I 0 flashcards i 3 preguntes més al document.

Text del document

APUNTS MICROBIOLOGIA Grau en Biotecnologia Universitat de Barcelona AprenAI 2026-2027 Apunts de Microbiologia sobre l'estructura de la membrana, diferències en Archaea i eucariotes, transport actiu, translocació de grup i unions de Bayer.

APREN.AI Índex 1 Estructura i composició de la membrana cel·lular bacteriana La bicapa lipídica i la seva organització Mosaic fluid i proteïnes de membrana Distribució asimètrica de les proteïnes Agents desestabilitzadors de la membrana 2 Variacions estructurals en eucariotes i arqueobacteris La membrana cel·lular dels eucariotes L'excepció dels micoplasmes i els antibiòtics poliens Particularitats exclusives dels arqueobacteris (Archaea) Arquitectura física: bicapa enfront de monocapa lipídica 3 Permeabilitat i transport cel·lular: difusió, translocació de grup i transport actiu Tensions osmòtiques i permeabilitat passiva Proteïnes transportadores i difusió facilitada Agents ionòfors: destrucció del potencial Translocació de grup (Sistema de la Fosfotransferasa) Transport actiu per força protomotriu Gradients iònics a eucariotes davant de procariotes Unions de Bayer 4 Resum per repassar Estructura i components de la membrana bacteriana Diferències químiques segons el domini cel·lular Sistemes de transport i bioenergètica microbiana Solucions de les preguntes de repàs Aquests apunts poden contenir errors o omissions.

Són un material de suport i no substitueixen el temari oficial ni el professorat: contrasta la informació important. Membrana cel·lular i transport microbià " Microbiologia 1 1 Estructura i composició de la membrana cel·lular bacteriana EN ACABAR SABRÀS Descriure la composició química i l'organització en bicapa de la membrana bacteriana. Explicar la funció dels hopanoids i dels cations divalents en l'estabilitat estructural. Identificar les diferències funcionals entre les cares externa i interna de la membrana. PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 1 Com aconsegueix un bacteri mantenir la integritat de la seva membrana sense tenir el colesterol que tenim nosaltres?

La membrana cel·lular o plasmàtica constitueix un embolcall d'aproximadament 8 nm de gruix que delimita la cèl·lula. Representa un element essencial per a la supervivència: la seva ruptura provoca la mort cel·lular immediata perquè s'anul·la la separació física entre el citoplasma i l'entorn extracel·lular. Aquesta matriu funciona com una barrera selectiva que possibilita l'acumulació de metabòlits necessaris a l'interior i la sortida dels productes residuals. La bicapa lipídica i la seva organització La majoria dels éssers vius organitzen la seva membrana com una doble capa de fosfolípids.

Cada molècula conté una porció hidrofílica (glicerol unit a grups fosfat) i cues d'àcids grassos altament hidrofòbiques, enllaçades mitjançant enllaços èster. Esquema d'una bicapa fosfolipídica mostrant les regions hidrofíliques i hidrofòbiques. Membrana cel·lular i transport microbià " Microbiologia 2 En trobar-se en un medi aquós, els fosfolípids s'autoacoblen espontàniament. Les cues apolars s'orienten cap a l'interior excloent l'aigua, mentre que els caps polars miren cap a les fases aquoses interna i externa. Diagrama d'autoacoblament de fosfolípids en vesícules de membrana en medi aquós.

Quan es trenquen cèl·lules sota condicions controlades al laboratori, aquests fragments lipídics formen espontàniament vesícules esfèriques. Aquestes estructures atrapen una fracció reduïda del contingut intern i s'utilitzen com a models d'assaig biològic. Sota el microscopi electrònic amb tinció d'àcid òsmic, la membrana mostra un patró trilaminar característic: dues bandes fosques externes separades per una franja central clara. A més, a la cèl·lula bacteriana s'hi poden distingir plecs cap a l'interior coneguts com a mesosomes, els quals s'associen amb el material genètic, intervenen en la divisió cel·lular i amplien la superfície activa d'intercanvi.

COMPROVA-HO 2 Quina disposició adopten els fosfolípids en una solució aquosa i quina conseqüència té en microscòpia electrònica? Mosaic fluid i proteïnes de membrana La membrana cel·lular conté entre un 10 i un 20% del total de proteïnes de la cèl·lula. L'estructura respon al model de mosaic fluid: lípids i proteïnes gaudeixen d'un grau regulat de mobilitat lateral, desplaçant-se de manera similar a components en una solució viscosa. A diferència de les membranes eucariotes, la membrana bacteriana estàndard no conté esterols; en el seu lloc presenta hopanoids, molècules que aporten estabilitat tot i ser notablement menys rígides que els esterols.

DEFINICIÓ Els hopanoids són compostos policíclics lipídics presents a les membranes dels procariotes que regulen la fluïdesa i estabilitat estructural, actuant com a anàlegs funcionals dels esterols però amb una rigidesa inferior. Membrana cel·lular i transport microbià " Microbiologia 3 L'estabilitat física de la bicapa s'aconsegueix mitjançant una combinació de forces no covalents: Interaccions hidrofòbiques: agrupació de cadenes hidrocarbonades a l'interior de la bicapa. Ponts d'hidrogen: establerts entre els caps polars i l'aigua circumdant. Enllaços iònics estabilitzadors: cations divalents com el i el neutralitzen i uneixen les càrregues negatives dels caps de fosfat.

Distribució asimètrica de les proteïnes Les proteïnes associades a la membrana tenen dominis hidrofòbics externs que interactuen estretament amb les cadenes alifàtiques dels àcids grassos. Moltes d'elles són proteïnes transmembranals que creuen tota la bicapa i presenten dominis polars a ambdues superfícies.

Cara de la membrana Tipus de proteïnes predominants Funció principal Superfície externa Proteïnes d'unió, transportadors i enzims hidrolítics Captació inicial de substrats i hidròlisi macromolecular prèvia a l'absorció Superfície interna Enzims biosintètics i complexos bioenergètics Metabolisme citoplasmàtic intermediari i rutes de generació d'energia Regió transmembranal Permeases, ATPases i cadenes de transport d'electrons Translocació activa/passiva de molècules i establiment de gradients Agents desestabilitzadors de la membrana Determinades substàncies químiques i antibiòtics actuen directament contra l'organització lipídica: Alcohols: dissolen i desorganitzen la barrera hidrofòbica interna.

Derivats d'amoni quaternari: alteren l'empaquetament lipídic interaccionant amb les càrregues de superfície. Polimixines: pèptids antimicrobians que desestabilitzen directament els fosfolípids bacterians, alterant la permeabilitat i causant la lisi. ERROR FREQÜENT Confondre els hopanoids amb els esterols eucariotes. Els procariotes generals no tenen esterols sinó hopanoids; a més, aquests últims aporten menor rigidesa mecànica que els esterols eucariotes. COMPROVA-HO 3 Quin paper juguen els ions Mg² i Ca² a la membrana cel·lular bacteriana?

Mg2+ Ca2+ Membrana cel·lular i transport microbià " Microbiologia 4 ESQUEMA Components moleculars de la membrana bacteriana IDEES CLAU La membrana cel·lular fa aproximadament 8 nm i la seva destrucció compromet directament la vida del bacteri. La bicapa de fosfolípids s'uneix mitjançant enllaços èster entre glicerol i àcids grassos. Els bacteris substitueixen els esterols eucariotes per hopanoids, que aporten menys rigidesa. Els cations i són imprescindibles per estabilitzar els fosfats negatius de la bicapa. Les polimixines, alcohols i compostos d'amoni quaternari destrueixen la integritat de la membrana. COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 4.

Què succeeix físicament quan s'agreguen fosfolípids bacterians en un recipient amb aigua? 5. Quines diferències funcionals hi ha entre les proteïnes situades a la cara externa i a la interna de la membrana? Test Encercla la resposta correcta. Les solucions són al final. 6. Quin compost substitueix funcionalment els esterols a les membranes dels bacteris comuns?

Lípids de membrana Bicapa amfipàtica principal Fosfolípids Glicerol + àcids grassos per èster Hopanoids Reguladors de fluïdesa menys rígids Proteïnes (10-20%) Enzims i sistemes de transport Superfície externa Hidrolítiques i d'unió Transmembrana Permeases i ATPases Superfície interna Biosintètiques i bioenergètiques Mg2+ Ca2+ Ergosterol a) Colesterol b) Hopanoids c) Polimixines d) Membrana cel·lular i transport microbià " Microbiologia 5 7. Quin tipus d'enllaç químic uneix el glicerol als àcids grassos en els bacteris convencionals? 8. Quin efecte directe produeixen les polimixines sobre els microorganismes? 9. Com apareix la membrana cel·lular al microscopi electrònic tenyida amb àcid òsmic?

2 Variacions estructurals en eucariotes i arqueobacteris EN ACABAR SABRÀS Comparar les característiques químiques i estructurals dels lípids entre bacteris, arqueus i eucariotes. Explicar la relació entre els esterols, la mida cel·lular eucariota i la vulnerabilitat dels micoplasmes als poliens. Diferenciar les configuracions de bicapa de dièter i monocapa de tetràeter en Archaea. PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 10 Per què alguns microorganismes extremòfils prefereixen tenir una monocapa lipídica en lloc de la típica bicapa?

Tot i que l'esquema d'organització apolar-polar es manté en tots els dominis biològics, la naturalesa química dels lípids de membrana presenta diferències transcendentals entre eucariotes, bacteris i arqueus. La membrana cel·lular dels eucariotes La característica diferencial clau dels eucariotes és la presència d'esterols, que poden representar entre el 5 i el 25% de la totalitat dels lípids de membrana. Aquestes molècules planes i rígides reforcen mecanicament la bicapa i redueixen la seva flexibilitat.

Enllaç èster a) Enllaç èter b) Enllaç peptídic c) Enllaç glicosídic d) Bloquegen la síntesi d'ADN a) Polimeritzen la paret cel·lular b) Inhibeixen la formació de ribosomes c) Desestabilitzen els fosfolípids membranals d) Dues bandes fosques i una clara intermèdia a) Tres bandes clares delimitades per taques b) Dues línies transparents sobre fons fosc c) Una única línia fosca contínua d) Membrana cel·lular i transport microbià " Microbiologia 6 Els eucariotes requereixen aquest suport suplementari degut a la seva major mida volumètrica, que comporta suportar tensions mecàniques i pressions físiques més intenses.

Aquesta rigidesa s'ha confirmat mitjançant vesícules artificials: la incorporació d'esterols disminueix significativament les pèrdues de soluts per permeabilitat inespecífica. PER RECORDAR-HO Esterol comença per 'E' com Eucariota; els bacteris habituals no en tenen, excepte els micoplasmes. L'excepció dels micoplasmes i els antibiòtics poliens Dins el món bacterià existeix una excepció notable: els bacteris del gènere Mycoplasma contenen esterols a la seva membrana. Com que manquen completament de paret cel·lular de peptidoglicà, necessiten aquests lípids rígids per conservar la integritat cel·lular.

Aquesta singularitat condiciona la sensibilitat farmacològica: Els poliens són una família d'antibiòtics que reaccionen específicament amb els esterols desestabilitzant la membrana cel·lular. Els poliens ataquen cèl·lules eucariotes (com fongs) i els micoplasmes, però resulten innocus per a la immensa majoria de bacteris procariotes. COMPROVA-HO 11 Per què els antibiòtics poliens són capaços de destruir els micoplasmes però no altres bacteris?

Particularitats exclusives dels arqueobacteris (Archaea) Els arqueobacteris presenten una biofísica de membrana completament singular, reflex de la gran distància evolutiva respecte als bacteris clàssics (eubacteris): Propietat Eubacteris Arqueobacteris Eucariotes Tipus d'enllaç lipídic Èster (-CO-O-) Èter (-C-O-) Èster (-CO-O-) Cadenes hidrofòbiques Àcids grassos no ramificats Cadenes ramificades d'isoprè Àcids grassos lineals Enllaç químic: les cadenes hidrofòbiques s'uneixen al glicerol mitjançant enllaços èter (-C-O-C- R), a diferència de l'enllaç èster (-C-O-C(=O)-R) d'eubacteris i eucariotes.

1 Cadenes alifàtiques ramificades: no utilitzen àcids grassos lineals, sinó unitats repetides de cadenes ramificades d'isoprè (com el fitanil o bifitanil). 2 Derivats apolars: contenen lípids no polars derivats de l'isoprenol com l'escualè. 3 Lípids polars diversos: inclouen fosfolípids, glicolípids i sulfolípids propis. 4 Membrana cel·lular i transport microbià " Microbiologia 7 Propietat Eubacteris Arqueobacteris Eucariotes Lípids d'estabilització Hopanoids Derivats de l'escualè / tetràeters Esterols (5-25%) Arquitectura de capa Sempre bicapa Bicapa, monocapa o barreja Sempre bicapa Models d'organització lipídica en arqueus: bicapa de dièter, monocapa de tetràeter i barreja.

Arquitectura física: bicapa enfront de monocapa lipídica En els arqueus, segons la longitud i el tipus de molècula, trobem diferents disposicions: Dièters de glicerol: dues cadenes d'isoprè per molècula que s'enfronten formant una bicapa lipídica clàssica (compostes per fitanil). Tetràeters de glicerol: dues cadenes llargues d'isoprè unides covalentment pels seus extrems a dos glicerols oposats (bifitanil), constituint una monocapa lipídica. Organització mixta: membranes formades per una barreja interconnectada de regions de monocapa i bicapa.

Aquesta capacitat d'unir covalentment els dos extrems de la membrana en una monocapa rígida impedeix que les dues làmines se separin en condicions ambientals extremes. Membrana cel·lular i transport microbià " Microbiologia 8 ERROR FREQÜENT Afirmar que tots els arqueus tenen monocapa. Molts arqueobacteris tenen bicapes formades per dièters de glicerol, o una barreja estructural de bicapa i monocapa. COMPROVA-HO 12 Quina diferència estructural bàsica hi ha entre els dièters i els tetràeters de glicerol dels arqueus?

ESQUEMA Tipus de membranes segons el domini cel·lular IDEES CLAU Els esterols proporcionen rigidesa als eucariotes (5-25% dels seus lípids) per suportar tensions mecàniques de la seva mida. Els micoplasmes són bacteris sense paret que contenen esterols i són vulnerables als antibiòtics poliens. Els arqueobacteris utilitzen enllaços èter i unitats d'isoprè ramificades en lloc d'àcids grassos i enllaços èster. Els lípids d'Archaea es divideixen principalment en dièters (bicapa) i tetràeters (monocapa rígida covalent). COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 13. Quina funció mecànica compleixen els esterols en les cèl·lules eucariotes segons les dades de permeabilitat? 14.

Com influeix l'enllaç covalent dels tetràeters de glicerol en l'estructura de la membrana d'Archaea? Estructura lipídica Segons domini filogenètic Eubacteris Bicapa èster amb àcids grassos Eucariotes Bicapa èster amb esterols (5- 25%) Arqueobacteris Enllaç èter i cadenes d'isoprè Dièter (fitanil) Organització en bicapa Tetràeter (bifitanil) Organització en monocapa rígida Membrana cel·lular i transport microbià " Microbiologia 9 Test Encercla la resposta correcta. Les solucions són al final. 15. Quin tipus d'enllaç químic uneix les cadenes hidrofòbiques al glicerol en arqueobacteris? 16. Quin grup bacterià és excepcionalment vulnerable als antibiòtics poliens perquè té esterols? 17.

Quina molècula constitueix la cadena hidrofòbica bàsica en la monocapa de tetràeter dels arqueus? 18. Quin percentatge de lípids poden representar els esterols a les membranes eucariotes? 3 Permeabilitat i transport cel·lular: difusió, translocació de grup i transport actiu EN ACABAR SABRÀS Comprendre les respostes osmòtiques bacterianes i la permeabilitat selectiva de la bicapa. Descriure les etapes i la bioenergètica de la translocació de grup mitjançant el sistema fosfotransferasa. Distingir el funcionament del transport actiu per força protomotriu respecte a les bombes iòniques eucariotes. Definir el paper i l'estructura de les unions de Bayer en bacteris.

PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 19 Com pot un bacteri acumular glucosa al seu interior sense que el gradient creixent acabi bloquejant-ne l'entrada? A més d'actuar com a límit físic, la membrana cel·lular regula de manera rigorosa l'entrada de nutrients i l'expulsió de residus mitjançant la seva permeabilitat selectiva.

Amida a) Fosfodièster b) Èster c) Èter d) Micoplasmes a) Cianobacteris b) Enterobacteris c) Bacils esporulats d) Àcid palmític a) Hopanoid b) Bifitanil c) Colesterol d) Del 5 al 25% a) Menys de l'1% b) Del 50 al 75% c) Més del 80% d) Membrana cel·lular i transport microbià " Microbiologia 10 Tensions osmòtiques i permeabilitat passiva La concentració interna de soluts al citoplasma bacterià se situa al voltant de 10 mM, una xifra generalment superior a la de l'ambient exterior.

Aquest desequilibri osmòtic genera dues situacions possibles: Medi hipotònic exterior: l'aigua penetra cap a l'interior cel·lular per osmosi; la cèl·lula s'inflaria fins a lisar-se si no fos per la resistència mecànica de la paret cel·lular externa. Medi hipertònic exterior: l'aigua surt de la cèl·lula provocant la deshidratació i contracció del citoplasma, fenomen anomenat plasmòlisi.

Pel que fa al pas de molècules sense transportadors, la naturalesa hidrofòbica de la bicapa actua com un filtre estricte: Grup químic Capacitat de pas a través de la bicapa Comportament / Exemples Petites molècules hidrofòbiques Passen lliurement Àcids grassos, alcohols de cadena curta, benzè Aigua ( ) Passa lliurement Massa petita i amb càrrega neta neutra Molècules polars carregades No permeable (requereix transportador) Àcids orgànics, aminoàcids, sals inorgàniques Ió hidrogen ( o ) No permeable (requereix transport) Massa hidratat i amb càrrega elèctrica neta COMPROVA-HO 20 Què passaria amb un bacteri en un medi amb concentració de soluts superior a 10 mM si perd aigua?

Proteïnes transportadores i difusió facilitada El transport mediat per proteïnes o permeases és saturable i altament específic per al seu substrat, exhibint una cinètica similar a la de les reaccions enzimàtiques. Les permeases són proteïnes integrals que travessen la membrana exposant extrems polars a ambdós costats. Es distingeixen tres modalitats generals d'operació proteica: Transportadors senzills (uniporters): traslladen una única substància d'un costat a l'altre. Cotransportadors unidireccionals (simporters): traslladen dues substàncies simultàniament en el mateix sentit. Cotransportadors de bescanvi (antiportadors): traslladen dues substàncies en sentits oposats.

A la difusió facilitada, la permeasa pateix canvis conformacionals per afavorir el pas d'un solut a favor de gradient de concentració sense consum d'energia metabòlica. H O 2 H+ H O 3 + Membrana cel·lular i transport microbià " Microbiologia 11 Mecanisme de transport per difusió facilitada mitjançant canvi conformacional de la permeasa. Quan una macromolècula resulta massa voluminosa per ser transportada per una permeasa, el bacteri sintetitza i secreta enzims hidrolítics extracel·lulars que la degraden prèviament en subunitats més petites.

Agents ionòfors: destrucció del potencial Els ionòfors són compostos hidrofòbics que es dissolen a la bicapa lipídica i formen canals artificials que permeten el pas passiu descontrolat de substàncies polars cap a l'interior o l'exterior, destruint els gradients i provocant la mort del microorganisme: Valinomicina: ionòfor específic per al potassi ( ); dissipa ràpidament el gradient electroquímic fins a l'equilibri. Tirocidina: agent que crea porus membranals generant una sortida massiva de diversos cations monovalents. COMPROVA-HO 21 Quin és el mecanisme letal de la valinomicina sobre els bacteris?

Translocació de grup (Sistema de la Fosfotransferasa) La translocació de grup és un procés de transport actiu exclusiu dels procariotes. La seva peculiaritat radica en el fet que la molècula transportada pateix una modificació química simultània durant el seu pas per la membrana (habitualment una fosforilació). Com que la molècula acumulada a l'interior és químicament diferent a la present a l'exterior, el substrat extern continua entrant sense generar un gradient contrari de la molècula original. Aquest sistema incorpora sucres com ara glucosa, manosa, fructosa, N-acetilglucosamina i -glucòsids; a més, sistemes semblants s'associen al transport de purines, pirimidines i àcids grassos.

K+ β Membrana cel·lular i transport microbià " Microbiologia 12 Translocació de grup: fosforilació i ingrés de glucosa mediada pel fosfoenolpiruvat. El sistema requereix un mínim de quatre proteïnes i utilitza com a donador d'alta energia el fosfoenolpiruvat (PEP) en comptes d'ATP: ERROR FREQÜENT Pensar que la translocació de grup consumeix ATP directament. La molècula donadora de l'enllaç fosfat d'alta energia és el fosfoenolpiruvat (PEP), no l'ATP. Transport actiu per força protomotriu El transport actiu convencional acumula substàncies contra gradient a l'interior cel·lular sense sotmetre-les a modificacions químiques, utilitzant energia potencial associada a gradients electroquímics.

En bacteris, l'energia prové majoritàriament de la força protomotriu, generada per la separació i expulsió de protons ( ) a través de la membrana cel·lular durant el catabolisme de substrats orgànics, inorgànics o mitjançant l'energia de la llum. Es coneixen un mínim de quatre mecanismes distints per crear aquesta força. Fosforilació d'HPr: Fosfoenolpiruvat + HPr HPr-P + Piruvat (reacció al citoplasma). 1 Translocació d'HPr-P: HPr-P migra cap al complex proteic de membrana. 2 Transferència del fosfat al sucre: HPr-P + Sucre Sucre-P + HPr (a la membrana). 3 Destí metabòlic: El Sucre-P entra lliure al citoplasma directament dirigit cap al catabolisme.

4 H+ Membrana cel·lular i transport microbià " Microbiologia 13 Aquesta expulsió fa que l'exterior cel·lular sigui fortament àcid i positiu, mentre que el citoplasma queda negativament carregat i alcalí (diferència de pH i potencial elèctric): Cations (com el ): penetren mitjançant transportadors senzills (uniporters) afavorits per l'atracció electroestàtica cap al citoplasma energitzat negatiu. Sucres i aminoàcids neutres: s'introdueixen acoblats a un o més protons mitjançant simport; quan els protons tornen a entrar, la força protó-motriu acumulada disminueix. Anions inorgànics: molècules com el fosfat ( ) o el sulfat es cotransporten coordinadament amb protons.

Transport actiu acoblat a la força protó-motriu de protons i cations. Gradients iònics a eucariotes davant de procariotes Mentre que els bacteris utilitzen principalment el gradient de protons generat per cadenes respiratòries o fotosintètiques, les cèl·lules eucariotes depenen fortament de la hidròlisi directa d'ATP mitjançant la bomba de -ATPasa. Aquesta bomba expulsa i introdueix , establint un gradient analògic que s'aprofita per al cotransport de nutrients cap a l'interior. Així mateix, els eucariotes utilitzen mecanismes d'endocitosi massiva com la fagocitosi o la pinocitosi, absents als procariotes.

Unions de Bayer A determinades regions de la superfície bacteriana, la membrana citoplasmàtica s'aproxima i s'ajunta directament amb la membrana externa formant les unions de Bayer. Es tracta de zones de continuïtat física en forma de porus d'entre 25 i 50 nm de diàmetre. K+ HPO 4 2 Na /K + + Na+ K+ Membrana cel·lular i transport microbià " Microbiologia 14 En aquests punts concrets no hi ha periplasma ni capa de peptidoglicà. La seva funció essencial és permetre el transport ràpid dels components lipídics i proteics de la membrana externa acabats de sintetitzar al citoplasma.

L'assemblatge d'aquests components té lloc de manera autònoma i espontània per forces no covalents, donades les propietats químiques hidrofòbiques i polars de les mateixes molècules. COMPROVA-HO 22 Quina és la funció i peculiaritat estructural de les anomenades unions de Bayer?

PROCÉS Passos del sistema de fosfotransferasa (translocació de grup) 1 Fosforilació d'HPr El fosfoenolpiruvat cedeix fosfat a HPr generant piruvat 2 Migració d'HPr-P La proteïna fosforilada es desplaça cap a la membrana 3 Transferència al sucre El sucre extern rep el grup fosfat en travessar 4 Alliberament intern El sucre-P ingressa llest per al catabolisme cel·lular IDEES CLAU El citoplasma manté una osmolaritat d'uns 10 mM; en medis hipotònics la paret impedeix la lisi, i en medis hipertònics es produeix la plasmòlisi. La translocació de grup és exclusiva de procariotes i modifica químicament el substrat incorporant fosfat aportat pel fosfoenolpiruvat (PEP).

El transport actiu bacterià aprofita la força protomotriu per ingressar cations (com ) i nutrients coordinats amb . Els ionòfors (valinomicina, tirocidina) col·lapsen els gradients de cations i són letals per a la cèl·lula. Les unions de Bayer són zones de continuïtat de 25 a 50 nm que eviten el peptidoglicà per traslladar components a la membrana externa. COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 23. Per què la translocació de grup impedeix que s'aturi l'entrada de glucosa per acumulació interna? 24. En què es diferencia la generació del gradient iònic principal entre bacteris i eucariotes per al transport? K+ H+ Membrana cel·lular i transport microbià " Microbiologia 15 Test Encercla la resposta correcta.

Les solucions són al final. 25. Quina molècula proporciona el grup fosfat d'alta energia al sistema de la fosfotransferasa procariota? 26. Com actua la valinomicina sobre la membrana bacteriana? 27. Quin diàmetre presenten les unions de Bayer entre la membrana citoplasmàtica i l'externa? 28. Què passa quan un bacteri es troba en un medi molt més concentrat que els seus 10 mM interiors? 4 Resum per repassar Estructura i components de la membrana bacteriana Concepte Definició i funció clau Membrana plasmàtica Bicapa lipídica de 8 nm essencial per a la integritat cel·lular que actua com a barrera osmòtica i selectiva.

Hopanoids Lípids policíclics procariotes que aporten estabilitat a la bicapa amb menor rigidesa que els esterols eucariotes. Mesosomes Invaginacions membranoses associades al material genètic, la divisió cel·lular i l'augment de superfície útil. Cations divalents ( , ) Ions que estabilitzen l'estructura enllaçant iònicament els grups fosfat negatius dels fosfolípids. Proteïnes de membrana Representen el 10-20% del total cel·lular; inclouen permeases, cadenes de transport d'electrons i ATPases.

ATP a) Fosfoenolpiruvat b) Glucosa-6-P c) GTP d) Forma una monocapa d'isoprè a) Facilita la difusió massiva de potassi b) Bloqueja la síntesi de fosfolípids c) Inhibeix la hidròlisi d'enzims d) 100-200 nm a) 25-50 nm b) 2-5 nm c) 8 nm d) S'activa la pinocitosi a) La cèl·lula s'infla i es lisa b) Augmenta la força protó-motriu c) Es produeix la plasmòlisi d) Mg2+ Ca2+ Membrana cel·lular i transport microbià " Microbiologia 16 Diferències químiques segons el domini cel·lular Grup d'organismes Organització i característiques lipídiques Eubacteris Bicapa de fosfolípids amb àcids grassos units per enllaç èster; contenen hopanoids i manquen d'esterols.

Eucariotes Bicapa amb enllaços èster i un 5-25% d'esterols, que aporten rigidesa per suportar tensions d'una mida cel·lular gran. Micoplasmes Bacteris sense paret que contenen esterols a la membrana, motiu pel qual són sensibles als antibiòtics poliens. Arqueobacteris (Archaea) Cadenes d'isoprè ramificades unides per enllaç èter; formen bicapes de dièters (fitanil) o monocapes de tetràeters (bifitanil). Sistemes de transport i bioenergètica microbiana Tipus de transport Mecanisme i consum energètic Difusió passiva Pas lliure a través dels lípids de molècules petites hidrofòbiques i a favor de gradient.

Difusió facilitada Transport passiu a favor de gradient mediat per permeases que pateixen canvis conformacionals sense despesa d'energia. Translocació de grup Transport exclusiu de procariotes on el solut es fosforila mitjançant el sistema fosfotransferasa i fosfoenolpiruvat (PEP). Transport actiu bacterià Acumulació contra gradient sense modificació química, impulsada majoritàriament per la força protomotriu ( ). Ionòfors Compostos lipòfils (valinomicina per al , tirocidina) que col·lapsen els gradients cel·lulars provocant la lisi. Unions de Bayer Regions de contacte directe de 25-50 nm entre membrana plasmàtica i externa, sense peptidoglicà, per al trànsit de components.

H O 2 H+ K+ Membrana cel·lular i transport microbià " Microbiologia 17 Solucions de les preguntes de repàs 1. Utilitza molècules anàlogues anomenades hopanoids i enllaços iònics estabilitzats per cations divalents com Mg² i Ca² . 2. Formen una bicapa espontània amb les cues hidrofòbiques aïllades al centre i els caps polars en contacte amb l'aigua. Amb àcid òsmic es visualitza com dues línies fosques que delimiten una zona central clara. 3. Estabilitzen l'estructura mitjançant enllaços iònics que uneixen i compensen les càrregues negatives presents als grups fosfat dels fosfolípids. 4.

Formen espontàniament bicapes lipídiques esfèriques (vesícules) amb les cues hidrofòbiques cap a l'interior i els caps polars cap a l'aigua. 5. La cara externa allotja proteïnes d'unió i enzims hidrolítics per captar nutrients; la cara interna conté components d'acoblament energètic i rutes biosintètiques. 6. c) Hopanoids. Els procariotes no solen tenir esterols i utilitzen hopanoids, menys rígids, per estabilitzar la seva bicapa. 7. a) Enllaç èster. Els eubacteris i eucariotes uneixen les seves cadenes hidrocarbonades al glicerol mitjançant enllaços tipus èster. 8. d) Desestabilitzen els fosfolípids membranals.

Les polimixines ataquen directament la membrana cel·lular alterant l'organització dels fosfolípids. 9. a) Dues bandes fosques i una clara intermèdia. Presenta una estructura trilaminar clàssica composta per dues capes fosques externes i una regió central clara. 10. Perquè les molècules de tetràeter travessen d'extrem a extrem la membrana amb enllaços covalents, evitant que les capes se separin a altes temperatures. 11. Perquè els poliens s'uneixen específicament als esterols de membrana. Els micoplasmes en contenen per compensar la manca de paret, mentre que la resta de bacteris no en tenen. 12.

Els dièters formen bicapes típiques amb fitanil separat al mig; els tetràeters s'estenen d'un costat a l'altre unint covalentment dos glicerols mitjançant bifitanil, formant una monocapa rígida. 13. Augmenten la rigidesa i disminueixen la flexibilitat de la bicapa, evitant fuites o pèrdues de soluts a través de la membrana. 14. Enllaça directament les dues capes polars externes convertint la membrana en una monocapa contínua resistent a la delaminació. 15. d) Èter. Els arqueus es caracteritzen evolutivament per la presència d'enllaços tipus èter entre el glicerol i les cadenes d'isoprè. 16. a) Micoplasmes.

Els micoplasmes manquen de paret i incorporen esterols a la membrana, sent per això diana dels poliens. 17. c) Bifitanil. Els tetràeters contenen bifitanil travessant tota la membrana per formar una monocapa lipídica. 18. a) Del 5 al 25%. A les membranes eucariotes, els esterols constitueixen normalment entre el 5% i el 25% del total de lípids. 19. Modificant-la químicament durant el pas: la fosforila a glucosa-6-fosfat, de manera que la glucosa lliure a l'interior continua sent zero. 20. El citoplasma perd volum i es contrau, donant lloc al fenomen de plasmòlisi. Membrana cel·lular i transport microbià " Microbiologia 18 21.

Actua com un ionòfor permeable al potassi que dissipa el gradient electroquímic fonamental per al manteniment de les funcions cel·lulars. 22. Són canals de continuïtat de 25-50 nm entre la membrana plasmàtica i l'externa lliures de peptidoglicà i periplasma, que faciliten el trànsit i assemblatge de components de la membrana externa. 23. Perquè la glucosa es transforma en glucosa-6-fosfat durant el pas; com que el producte citoplasmàtic és una altra molècula, no s'oposa al gradient del sucre extern. 24. Els bacteris generen majoritàriament un gradient de protons mitjançant la força protó-motriu, mentre que els eucariotes empren la bomba de Na /K -ATPasa consumint ATP. 25. b) Fosfoenolpiruvat.

El donador primari de fosfat al citoplasma és el fosfoenolpiruvat (PEP), que transfereix el grup a la proteïna HPr. 26. b) Facilita la difusió massiva de potassi. La valinomicina és un ionòfor que permet el pas lliure de potassi, dissipant ràpidament el potencial de membrana. 27. b) 25-50 nm. Les unions de Bayer formen porus de continuïtat d'entre 25 i 50 nm de diàmetre a la superfície cel·lular. 28. d) Es produeix la plasmòlisi. La pèrdua osmòtica d'aigua cap a l'exterior altament concentrat contrau el citoplasma (plasmòlisi). Membrana cel·lular i transport microbià " Microbiologia 19