UNIVERSIDAD PEDRO RUIZ GALLO

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FACULTAD DE CIENCIAS BIOLOGICAS

DOCENTE:Francia Arana. Olga

ALUMNA:Velasquez Ramirez Mirella

Familia Halobacteriaceae

INDICE

INTRODUCCIÓN ………………………………………………………………….....

FAMILIA Halobacteriacea.................................................................................

CLASIFICACION..............................................................................................

CARACTERES GENERALES.............................................................................

GÈNERO Halobacterium..................................................................................

CLASIFICACION..............................................................................................

CARACTERÍSTICAS GENERALES.....................................................................

A. MORFOLOGIA....................................................................................

B. FISIOLOGIA........................................................................................

CARACTERISITICAS DIFERENCIALES..............................................................

A. Paredes celulares de los halófilos.................................................

B. Balance de agua (osmorregulación).............................................

C. Componentes citoplasmáticos de la célula..................................

D. Bacteriorrodopsina y síntesis de ATP mediada por la luz.........

INTRODUCCIÓN

Las arqueas halófilas extremas constituyen un grupo diverso de procariotas

que habitan ambientes de elevada salinidad tales como salinas, lagos salados

naturales o los hábitat salinos artificiales, como la superficie de alimentos en

salazón (algunos tipos de pescado y carnes). A tales hábitats se les conoce

como hipersalinos. El término halófilo extremo se usa para indicar no

solamente que estos organismos son halófilos, sino para indicar que requieren

obligatoriamente altas concentraciones de sal. Incluso en algunos casos

cercanas a la saturación.

Un organismo halófilo extremo es aquel que requiere al menos 1,5 M (sobre el

9%) de NaCl; la mayoría de las especies requieren 2-4 M (12-13%) para el

crecimiento óptimo. En la práctica, todos los halófilos extremos pueden crecer a

5,5 M (32%), aunque algunas especies crecen muy poco a esta concentración

tan alta.

Familia Halobacteriaceae

CLASIFICACION:

Según el Manual Sistemático de Bergey. (2da Edición)

Dominio : ArchaeaPhylum : Euryarchaeota Clase : HalobacteriaOrden : HalobacterialesFamilia : Halobacteriaceae

Gènero: HalobacteriumGènero: HaloarculaGénero: HalobaculumGénero: HalobiformaGénero: HalococcusGénero: HaloferaxGénero: HalogeometricumGénero: HalomicrobiumGénero: HalorhabdusGénero: HalorubrumGénero: HalosimplexGénero: HaloterrigenaGénero: NatrialbaGénero: NatrinemaGénero: NatronobacteriumGénero: NatronococcusGénero: NatronomonasGénero: Natronorubrum

Según el Manual Determinativo de Bergey. (9na Edición.1994)

Categoría IV: ArchaeobacteriaGrupo 33: Archaeobacterias extremadamente halofilicos (Halobacterias)

Gènero: HaloarculaGènero: HaloferaxGénero: HalobacteriumGénero: NatronobacteriumGénero: HalococcusGénero: Natronococcus

CARACTERES GENERALES

Familia de microorganismos halófilos extremos, pertenecientes a la clase Halobacteria, compuesta por cocos y bacilos aerobios, son microorganismos quimioorganòtrofos.

El rasgo diferenciador más evidente de esta familia es su dependencia absoluta de una concentración elevada de NaCl. Estos procariotas requieren al menos 1.5 M de NaCl (aproximadamente 8% peso/vol) y normalmente tienen un crecimiento óptimo a 3-4 M de NaCl (17 a 23% peso/vol). Son capaces de crecer a concentraciones de sal que se aproximan a la saturación (aproximadamente el 36%).

Por consiguiente, las halobacterias sólo se desarrollan en hábitats de elevada salinidad, como las salinas marinas y lagos salados como el Mar Muerto entre Israel y Jordania, y el Gran Lago Salado de Utah (EE.UU.). También son capaces de crecer en productos alimentarios tales como el pescado salado.

Las halobacterias a menudo tienen una pigmentación rojo-amarillenta debido a los carotenoides, que probablemente se utilizan como protección frente a la luz intensa.

Pueden alcanzar densidades de poblaciones tan elevados, que los lagos salados, las salinas y el pescado salado se vuelve rojos.

Estas bacterias extremadamente halófilas que pertenecen al grupo de las arqueobacterias, no contienen peptidoglucano en su pared celular y difieren de otras bacterias en el ARN ribosómico y en las estructuras lipídicas celulares.

La mayoría carecen de motilidad, aunque algunas cepas son ligeramente móviles mediante flagelación polar.

La familia comprende hasta la actualidad 18 géneros, entre ellos los géneros Halobacterium y Halococcus.

CARACTERISTICAS

Haloarcula Halobacterium Halococcus Haloferax Natrono-bacterium

Natrococcus

Forma celular Discos irregulares

Bacilos irregulares Cocos Discos planos Bacilos irregulares

Cocos

Dimensiones celulares

0,3-1,0 x 0,5-5,0

0,5-1,2 x 1,0-6,0

0,3-1,5 0,4-3,0 x 0,6-3,0

0,5-1,0 x 2,0-15,0

1,0-2,0

Tinción Gram negativa negativa variable negativa negativa variable

Motilidad D + - D D -

Rango de ph para crecimiento

5,0-8,0 5,0-8,0 5,0-8,0 5,0-8,0 8,5-11,5 8,5-11,5

Utilización de carbohidratos

+ - D + D -

Halobacterium salinarum

Gènero Halobacterium

Clasificación Científica

Especies

Dominio : ArchaeaPhylum : Euryarchaeota Clase : HalobacteriaOrden : HalobacterialesFamilia : Halobacteriaceae

Género : Halobacterium

H. jilantaienseH. noricenseH. salinarumH. lacusprondiH. saccharovorumH. sodomenseH. trapanicum

Tienen forma de bacilos o cocos. Una suspensión de halobacterias en un medio con una concentración de 2 M de NaCl provoca la pérdida completa de la rigidez de la envoltura bacteriana y la bacteria toma entonces una forma redondeada. Bajar la concentración en sal por debajo de 1 M provoca la lisis bacteriana.

La forma clásica de Halobacterium en medio rico en sal es la de un bacilo alargado de 4 a 10 µm de largo y de 0,7 µm de diámetro. Esta bacteria posee de 5 a 8 flagelos lofótricos.

En las micrografías electrónicas de secciones finas de Halobacterium, se observa que esta arquea es parecida a las bacterias Gram negativas en muchos aspectos, pero no en la pared, que es bastante diferente.

MORFOLOGIA

La concentración minima de NaCl que permite el crecimiento es de 1,5 M (aproximadamente 8%), el optimo se sitúa entre 2-4 M (12-23%).Son capaces de crecer a concentraciones de sal que se aproximan a la saturación (aproximadamente el 36%).

FISIOLOGIA

La concentración minima de NaCl que permite el crecimiento es de 1,5 M (aproximadamente 8%), el optimo se sitúa entre 2-4 M (12-23%).Son capaces de crecer a concentraciones de sal que se aproximan a la saturación (aproximadamente el 36%).

Glucosa, galactosa, sacarosa, maltosa, fructosa, sorbosa, xilosa, manosa, lactosa, D-ribosa, manitol y sorbitol no se utilizan en 7-10 días.

Glicerol se utiliza sin la producción de ácido.

FISIOLOGÍA

CARACTERISTICAS DIFERENCIALES ENTRE LAS ESPECIES MAS REPRESENTATIVAS DE HALOBACTERIUMCaracterística H. salinarum H. lacusprondi H.

saccharovorumH. sodomense H. trapanicum

Forma celular bacilos pleomórficos

bacilos pleomórficos

bacilos bacilos bacilos pleomórficos

Dimensiones 0,5-1,0 x 1,0-6,0

0,7-1,0 x 2,0-12,0

0,6-1,2 x 2,0-2,5 0,5-0,7 x 2,5-5,0

0,7-1,0 x 1,5-3,0

Movilidad + d + + -Producción de gas d - - - -Crecimiento a 10ºc - + - - -

Hidrólisis de la gelatina

+ - - - -

Reducción de nitratos

- + - + +

Producción de acido a partir deGlucosa - - + + -

Galactosa - - + - -Lactosa - - + - -Xilosa - - + + -

Mannitol - - + - -

Glucosa, galactosa, sacarosa, maltosa, fructosa, sorbosa, xilosa, manosa, lactosa, D-ribosa, manitol y sorbitol no se utilizan en 7-10 días.

Glicerol se utiliza sin la producción de ácido.

CARACTERISITICAS DIFERENCIALES

A. Paredes celulares de los halófilos

La pared celular de Halobacterium carece de peptidoglucano (como sucede en todas las arqueas), y en su lugar se compone de una gran glicoproteina (masa molecular de 200 000). Esta proteína posee un contenido excepcional de aminoácidos ácidos (cargados negativamente) aspartato y glutamato. Las cargas negativas que aportan los grupos carboxilo de estos aminoácidos a la pared celular de glicoproteína están protegidas por el Na+ (los cationes monovalentes se necesitan para neutralizan la elevada densidad de las cargas negativas por gran numero de aminoacidos). Todas las arqueas halofílicas extremas requieren grandes cantidades de sodio para el crecimiento. En el caso de Halobacterium, el requerimiento de Na+ no se satisface por la sustitución con otro ión, ni siquiera cuando se trata del ión químicamente relacionado K+.

Cuando éste es diluido, las partes de la proteína con carga negativa se repelen activamente, dando lugar a la lisis celular.

Por consiguiente, esta proteína es el principal componente estructural de la pared.

Pared Celular Tipo 1 Similar a las Gram +. Interviene en la formación del septo en el proceso de división celular. Halococcus (ácido gulosaminourónico y sulfatada).

Pared Celular Tipo 3 La pared celular de tipo 3 o capa S es una capa de naturaleza proteica

con aa cargados negativamente y llevan carbohidratos unidos y en algunos casos tienen grupos sulfato.

Origina una tinción Gram –

Membrana

Lípidos que presentan están basados en el difitanil glicerol éter glicerol OH + fosfato, sulfato, glicerol y azúcares (polares, negativos) lípido neutro principal = escualeno que permite el paso de iones Mg++ y

Ca++ para contrarrestar las cargas negativas de fosfatos. Otros lípidos neutros: bacterioruberina (protege a la célula del efecto

fotodinámico producido por la alta intensidad de la luz; membrana roja); bacteriorodopsina

Proteínas y Enzimas

Suelen tener un mayor contenido en aminoácidos ácidos. Enzimas halofílicas: exoenzimas (la amilasa, proteasa, nucleasas, y también

algunas enzimas localizadas en la membrana citoplasmática como la citocromooxidasa, ATPasas, etc).

Enzimas no halofílicas: la mayoría de los enzimas intracelulares, nitratoreductasas, deshidrogenasas, etc.

B. Balance de agua (osmorregulación)

Halobacterium solo prospera en un medio osmóticamente estresante, no produce ningún soluto orgánico compatible. En lugar de ello, las células bombean grandes cantidades de K+ desde el medio a la célula, de manera que la concentración de K+ dentro de la célula es considerablemente mayor que la Na+ fuera de ésta. Así es como Halobacterium emplea un ión inorgánico a modo de soluto compatible, y de ésta forma se mantiene en equilibrio positivo de agua.

Las halófilas en general tienen dos procesos por los cuales realizan osmorregulaciòn:

Acumulación de concentraciones molares de KCl.

Adaptaciones de la maquinaria enzimática intracelular a la presencia de la sal.

Proteoma ácido.

Acumulación de solutos orgánicos compatibles.

Los halófilos moderados del Dom. Bacteria producen distintos tipos de solutos compatibles.

A bajas concentraciones de sal sintetizan glicina y prolina. A mayores concentraciones sintetizan ectoínas y glicina-betaínas

(sintetizada a partir de colina captada del medio)

C. Componentes citoplasmáticos de la célula

Las proteínas citoplasmáticas de Halobacterium son también muy ácidas, pero diversos estudios de enzimas halobacterianas muestran que para su actividad se requiere K+ y no Na+.

Esto no es sorprendente, cuando se tiene en cuenta que K+ es el catión interno predominante en las células de Halobacterium. Además de una composición de aminoácidos muy ácida, las proteinas citoplasmáticas de halobacterias contienen niveles muy bajos de aminoácidos hidrofóbicos. Probablemente, este fenómeno representa una adaptación evolutiva a un citoplasma de elevada composición iónica propio de Halobacterium. En un ambiente tan polarizado, las proteínas tienden a permanecer en disolución, mientras que las moléculas no polares se agrupan, tal vez perdiendo su actividad. Los ribosomas de Halobacterium necesitan también elevados niveles de K+ para su estabilidad (los ribosomas de organismos no halófilos no necesitan K+). Se aprecia entonces que las arqueas halófilicas extremas poseen una gran adaptación, interna y externa, a la vida en medio de elevada composición iónica. Los componentes celulares expuestos al medio externo necesitan mucho Na+ para su estabilidad mientras que los internos requieren K+ también en gran cantidad. En ningún otro grupo de procariotas de encuentra este requerimiento especial por cationes específicos en cantidades tan grandes.

D. Bacteriorrodopsina y síntesis de ATP mediada por la luz

Algunas especies de halófilos extremos presentan la interesante propiedad de realizar una síntesis de ATP mediada por la luz, sin intervención de pigmentos clorofílicos.

La pigmentación se debe a los carotenoides de color rojo y anaranjado, principalmente C50, llamados bacteriorruberinas y también a los pigmentos inducibles que participan en el metabolismo energético.

Aunque Halobacterium salinarium y otros halofilos extremos carecen de clorofilas y bacterioclorofilas, en condiciones de baja aireación sintetizan e insertan en sus membranas una proteina llamada bacteriorrodopsina. El nombre se debe a la semejanza estructural y funcional con el pigmento de la retina rodopsina. Conjugada con la bacteriorrodopsina, se encuentra una molécula de retinal, parecida a un carotenoide que absorbe la luz y cataliza la transferencia de protones a través d la membrana plasmática. A causa de su contenido en retinal, la bacteriorrodopsina es color púrpura (morado) y las células de Halobacterium que han pasado de crecer en condiciones de alta aireación a una limitación de oxigeno, cambian gradualmente de color anaranjado o rojo a otro tono más morado, debido a la inserción de bacteriorrodopsina en la membrana citoplasmática.

Las membranas púrpuras aisladas de Halobacterium contienen alrededor de 25% de lípidos y 75% de proteína, y el componente púrpura se inserta al azar en la superficie de la membrana plasmática. En apariencia, la bacteriorrodopsina se encaja a la membrana plasmática durante el cambio a la situación de las concentraciones de O2.

La bacteriorrodopsina absorbe con fuerza la luz en la región verde del espectro a 570 nm. El cromóforo retinal de bacteriorrodopsina, que normalmente existe en todas las configuraciones trans, se excita y se convierte temporalmente a la forma cis tras la absorción de luz. Fruto de esta transformación es la transferencia de protones a la superficie externa de la membrana. La molécula de retinal retorna a su forma isomérica más estable, trans, en la oscuridad después de la incorporación de un protón desde el citoplasma con la cual se completa el ciclo. A medida que los protones se acumulan en la superficie externa de la membrana, la fuerza protónmotriz aumenta hasta que la membrana queda suficientemente “cargada” para permitir la síntesis de ATP a través de la acción de la ATPasa ligado a la membrana.

En Halobacterium salinarum, la producción de ATP mediada por la luz favorece el crecimiento lento de este microorganismo anaeróbicamente en condiciones nutricionales en las que no se producen reacciones generadoras de energía y la luz mantiene la viabilidad de los cultivos anóxicos incubados en ausencia de fuentes de energía orgánica. La bomba de protones estimulada por la luz en H. salinarum bombea también Na+ fuera de la célula por la acción de un sistema antiportador de Na+/H+, y provoca la incorporación de una variedad de nutrientes, incluyendo el K+ necesario para el equilibrio osmótico. Indirectamente, la incorporación de aminoácidos por H. salinarum está dirigida por la luz, ya que el transporte de aminoácidos tiene lugar con la incorporación de Na+ por un simportador de aminoácido-Na+. La incorporación continuada depende de la retirada de Na+ via del antiportador Na+/H+ (impulsado por la luz).

Una bomba diferente, impulsada por la luz, la halorrodopsina, está presente en las halobacterias para bombear Cl- a la célula como un anión para el catión K+. Al igual que la bacteriorrodopsina, la halorrodopsina contiene igual retinal, y el Cl- se une a éste (en lugar de H+, como en el caso de la bacteriorrodopsina) y es transportado a través de la membrana desde el exterior al interior.

La mayoría de las halófilas poseen un metabolismo respiratorio estricto; sin embargo, hay algunas cepas de Halobacterium que también pueden generar ATP por una forma nueva de fotofosforilación.

Aunque Halobacterium puede generar ATP anaeróbicamente en presencia de luz, es incapaz de crecer en tales condiciones; la fotofosforilación solo se utiliza para prolongar la viabilidad de las células que no están creciendo. La incapacidad de Halobacterium para crecer anaeróbicamente a la luz refleja el requerimiento de oxigeno molecular; para formar retinal a partir de beta-caroteno. Así pues, el crecimiento fotoheterotròfico sólo se producirá si la presión parcial de oxigeno es suficientemente baja para inducir la síntesis de bacteriorrodopsina, pero lo bastante alta para permitir la biosíntesis de retinal. Como la solubilidad de O2 en las aguas hipersalinas es muy baja (se han medido

concentraciones de O2 inferiores a 0,2mg/l en las aguas superficiales de Great Salt Lake), la limitación de O2 tiene que ser un forma común de carga ambiental en las bacterias halófilas

BIBLIOGRAFÌA

VILLASEÑOR OROZCO; “Ecología microbiana”: Microorganismos en

ambientes sometidos a condiciones extremas de temperatura, ph,

radiación: extremòfilos; UNIVERSIDAD AUTONOMA DE MADRID. 2009

CAMACHO M. Tesis Doctoral: “Caracterización de dos glutamato

deshidrogenasas de Halobacterium halobium, mecanismo

cinético de la glutamato deshidrogenasa”. Universidad de Alicante

1989; 296 pág.

REYES M. ZAVALETA A. “Bacteriorrodopsina: una molécula

peculiar”; rev. Ciencia e investigación VIII; volumen 1; Facultad de

farmacia y bioquímica, UNMSM 2005.

GONZALEZ J. PEÑA A. “Estrategias de adaptación de

microorganismos halófilos y Debaryomyces hansenii (Levadura

halófila)”; revista Latinoamericana de Microbiología; vol 44; Nº 3-4; julio-

diciembre 2002; pág.: 137-156.

http://www.lookfordiagnosis.com/images.php?

term=Halobacterium&lang=2&from=8