Celula bacteriana

LA CELULA BACTERIANA

ESTRUCTURA CELULAR

CELULAS EUCARIÓTICAS

Núcleo

Citoplasma

Pared celular ( celulosa o quitina)

Retículo endoplásmico ( liso y rugoso )

Aparato reticular de Golgi

Mitocondrias

Cilios

Flagelos.

CELULAS PROCARIÓTICAS

Son más simples que la eucariótica con una excepción : la pared celular que puede ser más compleja.

ESTRUCTURA BACTERIANA ENVOLTURA Y APENDICES

Las bacterias tienen un interiormuy simple y un exteriorcomplejo, incluso recargado.Esto se puede entender confacilidad al apreciar que laenvoltura no solo protege a lacélula contra las amenazasquímicas y biológicas de suambiente, sino que también esresponsable de muchos procesosmetabólicos que soncaracterísticos de los organelosinternos de las células eucariotas.

ENVOLTURA Y APENDICES Cápsula.-Polímero (polisacárido)

extracelular sintetizado por la bacteria en su ambiente natural, formando un condensado una capa bien definida que rodea estrechamente a la bacteria.

Glicocalix.- Maraña de fibras con polisacáridos, proteínas o mezclas de ambos compuestos (Klebsiela pneumoniae, Streptococus mutans ) .

Flagelos .- Apéndices filiformes compuestos por proteínas ( 12 –30nm diámetro ) flagelina .

Motilidad .- Semirrígidos , helicoidales, retornos ( giro) .

ENVOLTURA Y APENDICES NÚCLEO BACTERIANOCuenta con dos regiones claramente visibles, una granular (el citosol) y otrafibrosa (el nucleoide). Además, muchas bacterias poseen plásmidos que engeneral son corpúsculos circulares de DNA de doble cadena en el citosol queestán separados del nucleoide mas grande, son muy pequeños.

CITOSOLEsta rodeado por la membrana celular. Tiene un aspecto granuloso debido aque esta repleto de ribosomas, que son mucho mas abundantes que en elcitoplasma de las células eucariotas. Cada ribosoma es una partícula deribonucleoproteína que consiste en tres especies de rRNA (5 S, 16 S y 23 S) ymas de 50 proteínas. La estructura general de las subunidades (una partícula50 S mas una partícula 30 S) del ribosoma bacteriano 70 S se asemeja a la de losribosomas eucariotas, pero es mas pequeño y difiere lo suficiente en función deque un número muy grande de antimicrobianos tienen como blanco alribosoma procariota.

NUCLEOIDEEl genoma bacteriano reside en un solo cromosoma (existen raras excepciones) y consiste típicamente en cerca de 4 000 genes codificados en una molécula circular grande de DNA de doble cadena, que contiene cerca de 5 millones de pares de bases de nucleótidos. Se adhiere a la membrana celular y a estructuras centrales.

Pilis (fimbrias) Subunidades de proteínas (pilina) , conjugaciónbacteriana ( Escherichia coli enteropatógena).Las pilosidades comunes cubren la superficie de la célula. En muchos

casos son adhesinas,que son responsables de la capacidad de las bacterias para colonizar superficies y célulasLa pilosidad sexual participa en el intercambio de material genético entre algunas bacterias gramnegativas. Solo existe una por célula.

Pared Celular protege a la célula de las alteraciones mecánicas y evitaque estalle a causa de la presión de turgencia producida por lahipertonicidad del interior de la célula con relación al ambiente.También proporciona una barrera contra ciertos agentes químicos ybiológicos tóxicos; su forma es responsable de la apariencia de la célula.

La membrana de la célula bacteriana es excepcionalmente rica enproteínas y no contiene esteroles (excepto micoplasmas). El cromosomabacteriano esta adherido a la membrana celular, la cual representa unafunción en la segregación de los cromosomas hijos en la división celular,análoga a la función del aparato mitótico de las eucariotas. Lamembrana es el lugar de síntesis del DNA, de los polímeros de la paredcelular y de los lípidos de membrana. Contiene todo el sistema detransporte de electrones de la célula (en consecuencia, esfuncionalmente análoga a la mitocondria de las eucariotas).

MICROBIOLOGIA MEDICA ; Ryan Kenneth y cols; Edit. Mac Graw Hill, 5ta Edición, Cap. 21MICROBIOLOGIA MEDICA; JAWETZ Ernest, Capítulo 2

ENVOLURA Y APENDICES

PARED CELULAR La evolución de las

bacterias haconducido a dossolucionesimportantes para laestructura de la paredcelular.

La tinción de Gramdistingue dosestructuras principalesde la envoltura seclasifican en Grampositivas y Gramnegativas

PARED CELULAR Pared celular grampositiva

La pared celular grampositiva tiene dos componentes principales, peptidoglucano y ácidos teicoicos, además de carbohidratos y proteínas adicionales, dependiendo de la especie.

El peptidoglucano consiste en una cadena lineal de glucano con dos azucares alternadas, N-acetilglucosamina (NAG) y ácido N-acetilmurámico (NAM).

El ácido teicoico constituído por polímeros ya sea de fosfato de glicerol o fosfato de ribitol, con diversos azúcares, aminoazúcares y aminoácidos como sustituyentes.

PARED CELULAR Pared celular gramnegativa

En las células gramnegativas, la cantidad de peptidoglucano es muy reducida y parte de ella forma una vaina de una sola capa alrededor de la célula, mientras que el resto forma el gel periplásmico, con pocos enlaces cruzados. Fuera de este periplasma se encuentra una elaborada membrana externa.

PARED CELULAR Las proteínas en solución en el periplasma consisten en enzimas

con funciones hidrolíticas; a veces son enzimas que inactivan losantibióticos, y diversas proteínas de unión que tienen funcionesdentro de la quimiotaxis y transporte activo de solutos dentro dela célula. Dentro del periplasma, los oligosacáridos que sesecretan en respuesta a las condiciones externas sirven para crearamortiguación contra la presión osmótica.

La membrana externa, tiene una estructura general parecida a la mayoría de las membranas biológicas con dos hojuelas opuestas de fosfolípido y proteína.

Su hojuela interna consiste en fosfolípidos comunes, pero estos se reemplazan en la hojuela externa con una molécula especial llamada lipopolisacárido (LPS) que es en extremo toxica para los humanos y otros animales y que se denomina endotoxina.

PARED CELULAR

ENDOSPORAS Las endosporas son formas pequeñas,

deshidratadas y metabólicamente inactivasque producen algunas bacterias en respuesta ala limitación de nutrientes o a una señalrelacionada de dificultades futuras.

Algunas bacterias formadoras de esporastienen gran importancia en la medicina,causando enfermedades tales como elcarbunco, gangrena gaseosa, tétano ybotulismo.

Todas las bacterias formadoras de esporas sonbacilos grampositivos. La endosporabacteriana no es una estructura reproductiva.

Una célula forma una espora en condicionesadversas (proceso que se denominaesporulación). La espora puede persistirdurante largo tiempo (siglos) y entonces, almomento de ocurrir la estimulaciónapropiada, dan lugar a una sola célulabacteriana (germinación).

Bacilo subtilis

CRECIMIENTO Y METABOLISMO BACTERIANO

El crecimiento de las bacterias ocurre mediante unprogreso ordenado de procesos metabólicos seguidosde división celular por fisión binaria.

Esto requiere del metabolismo, que produce elmaterial celular a partir de sustancias nutritivas en elambiente; regulación, que coordina de maneraordenada el avance de cientos de procesos bioquímicosindependientes; y, por último, división celular, queproduce dos unidades vivas independientes a partir deuna.

METABOLISMO (Escherichia coli) Las amplias diferencias entre las bacterias y las células eucariotashumanas pueden resumirse de la siguiente manera:

Velocidad. Las bacterias metabolizan a una tasa de 10 a 100 vecesmayor.

Versatilidad. Las bacterias utilizan compuestos mas diversos comofuente de energía y son mucho mas variadas en sus requerimientosnutricionales.

Sencillez. La organización de la célula procariota posibilita que lasbacterias sinteticen macromoléculas eficientemente.

Naturaleza única. Algunos procesos de biosíntesis, como los queproducen peptidoglucano, liposacáridos y toxinas, son específicos delas bacterias.El metabolismo bacteriano es sumamente complejo. La célulabacteriana se sintetiza a si misma y genera energía por medio de hasta2.000 reacciones químicas clasificadas según su función en los procesosmetabólicos de producción de energía, biosíntesis, polimerización yensamblaje.

METABOLISMO

METABOLISMO( Reacciones energéticas) Las reacciones energéticas

proporcionan energía a la célula y 12metabolitos precursores utilizados en lasreacciones de biosíntesis (figura 21-12).El primer paso es la captura denutrientes del ambiente. Aparte delagua, oxígeno y bióxido de carbono, casiningún nutriente importante ingresa a lacélula por difusión simple, debido a que lamembrana celular es una barrera muyeficiente. Parte del transporte ocurre pormedio de difusión facilitada, en la queuna proteína portadora en la membranacelular, específica de un determinadocompuesto, participa en el traslado de lasmoléculas de esa sustancia de un lado aotro de la membrana (figura 21-13 Ay B).Debido a que no participa ningún tipode energía, este proceso solo puedefuncionar a la par, y nunca en contra, delgradiente de concentración de un solutodeterminado.

METABOLISMO Los mecanismos de transporte activo

implican moléculas especificas deproteína como portadoras de solutosparticulares, pero el proceso estaasociado con energía y, por ende, puedeestablecer un gradiente deconcentración. Esto es, el transporteactivo puede bombear “acontracorriente”. Las bacterias tienenmúltiples sistemas de transporteactivo, algunos de las cuales implicanproteínas de enlace dependientes de ATP(figura 21-14) y otros que demandanbombas de protones impulsadas portransporte de electrones dentro de lamembrana celular energizada.

Otro mecanismo denominadotranslocación de grupo, implica laconversión química del soluto en otramolécula al momento de transportarla

METABOLISMO Una vez dentro de la célula, las moléculas de azúcar u otras

fuentes de carbono y energía se metabolizan a través de la víaglagolítica Embden-Meyerhof, la vía de pentosa fosfato y el ciclode Krebs para producir los compuestos de carbono necesariospara la biosíntesis. Algunas bacterias tienen vías energéticascentrales (p. ej., vía de Entner-Doudoroff consultar ) aparte deaquellas conocidas en el metabolismo mamífero.

En conjunto, las vías energéticas centrales producen los 12metabolitos precursores. Las conexiones con las vías defermentación y respiración permiten la reoxidación de lacoenzima reducida dinucleótido de nicotamida y adenina(NADH) para convertirse en NAD+ y la generación de ATP. Labacteria fabrica ATP mediante Fosforilación en la fermentación opor una combinación de Fosforilación del sustrato yFosforilación oxidativa en la respiración. (Las bacteriasfotosintéticas no son importantes para la medicina.)

METABOLISMO La fermentación es la

transferencia deelectrones y protonespor medio de NAD+directamente a unaceptor orgánico. Elpiruvato ocupa un papelcentral en lafermentación. En lafermentación seproducen grandescantidades de ácidosorgánicos y alcoholes

VIA ANAEROBIA

METABOLISMO La respiración implica vías

energéticas en las que laoxidación del sustrato seconjunta con el transporte deelectrones a través de una cadenade portadores hasta algúnaceptor final, que con frecuencia,aunque no siempre, es el oxigenomolecular.

La respiración es un generadoreficiente de ATP. La respiraciónen procariotas, al igual que en lascélulas eucariotas, ocurre pormedio de enzimas asociadas conla membrana, pero en lasprocariotas, la membrana celularen lugar de las membranasmitocondriales es la queproporciona el sitio físico.

VIA AEROBIA

METABOLISMO Las bacterias exhiben diferentes respuestas

características ante el oxigeno. Una maneraconveniente de clasificar a las bacterias es de acuerdocon sus actividades de fermentación yrespiración, pero también en forma mas general segúnsu respuesta común ante la presencia de oxigeno. Larespuesta depende de su capacidad genética parafermentar y respirar, pero también de su capacidadpara protegerse de los efectos dañinos del oxígeno. Dosson las sustancias tóxicas del O2: el peróxido dehidrógeno (H2O2) ( O2 aceptor final de e – y p+) yal anión superóxido (O2–) ( intermediario Rx).

METABOLISMO CLASIFICACION DE LAS BACTERIAS

METABOLISMO ( Respiración ) Aerobios tienen la enzima dismutasa superóxido

Anaerobios carecen de las enzimas dismutasa ycatalasa, teniendo que usar la fermentación.

Las bacterias facultativas (la mayoría de los patógenos)crecen bien en condiciones aerobias o anaerobias. Siexiste oxigeno disponible, respiran; en caso contrario,emplean la fermentación. Algunas bacteriasfacultativas fermentan incluso cuando existe oxigeno.

Las bacterias microaerófilos las se encuentran en unsitio intermedio, al requerir de 5 a 10% de oxígeno paraun óptimo crecimiento. Dentro de cada clase existenpatógenos importantes.

METABOLISMOReacciones de Biosíntesis

Las reacciones de biosíntesis forman una red de vías queconducen de los metabolitos precursores (obtenidos pormedio de las reacciones energéticas) a los muchosaminoácidos, nucleótidos, azúcares, aminoazúcares, ácidosgrasos y otros componentes básicos que se necesitan paralas macromoléculas. Además de los precursores delcarbono, se necesitan grandes cantidades del dinucleótidofosfato de nicotinamida y adenina, ATP, amino nitrógeno yalguna fuente de azufre para la biosíntesis de estoselementos iniciales.

Existen relativamente pocas vías de biosíntesis que seanúnicas de las bacterias, pero algunas forman una base parala vulnerabilidad bacteriana o para su patogenicidad. Lainhibición de esas vías es la base para la acciónantibacteriana de las sulfonamidas y trimetoprim ( síntesisdel ácido fólico)

METABOLISMO ( Biosíntesis )

METABOLISMOReacciones de Polimerización

La polimerización del DNA se denomina replicación. Lareplicación siempre inicia en sitios especiales del cromosoma ydespués procede en forma bidireccional alrededor delcromosoma circular.

La síntesis de DNA en cada horquilla de replicación se llamasemi-conservadora porque cada una de las cadenas de DNA sirvecomo plantilla para la síntesis de su complemento y, enconsecuencia, una de las dos cadenas de la nueva molécula dedoble cadena se conserva a partir del cromosoma original.Algunos de los agentes quimio-terapéuticos derivan su toxicidadselectiva para las bacterias de las características únicas de lareplicación del ADN procariota.

Los compuestos sintéticos de quinolona inhiben la ácidodesoxirribonucleico girasa, una de las muchas enzimas queparticipan en la replicación del acido desoxirribonucleico.



Transcripción es la síntesis de RNA. La transcripción en las bacterias difiere de diversos modos con

respecto a la que ocurre en las células eucariotas. Una diferenciaes que todas las formas del RNA bacteriano (mRNA, tRNA yrRNA) se sintetizan por medio de la misma enzima, RNApolimerasa. Esta enzima es una molécula grande y compleja conuna subunidad (subunidad δ) que localiza secuencias específicasde DNA, llamadas promotores, que anteceden a todas lasunidades transcripcionales.Es notable que el ácido ribonucleico mensajero bacteriano sesintetiza, utiliza y degrada en unos cuantos minutos. La RNApolimerasa de las bacterias es el blanco del antimicrobianorifampicina, que bloquea el inicio de la transcripción.

Una sola RNA polimerasa compone todas las formas del RNAbacteriano.


Traducción es el nombre que se da a la síntesis de proteínas.

Las bacterias activan los 20 componentes básicos de proteína durante su unióncon moléculas específicas de RNA de transferencia. Factores proteínicossolubles llevan los aminoacil-tRNA a los ribosomas y allí los aminoácidos sepolimerizan en cadenas de polipéptidos siguiendo la secuencia de codones enel mRNA que se esta traduciendo.

Al haber donado sus aminoácidos, el tRNA se libera del ribosoma para regresara otro ciclo de amino-acilación. Muchos agentes antimicrobianos derivan sutoxicidad selectiva para las bacterias de las características y proteínas únicas delaparato de traducción procariota. De hecho, la síntesis de proteínas es el blancode una mayor variedad de antimicrobianos que cualquier otro procesometabólico.

Los residuos de aminoácidos se polimerizan a partir de tRNA específicos, segúnla instrucción dada por el mRNA.Muchos antimicrobianos actúan sobre la maquinaria de traducción de lasbacterias.La traducción del mRNA ocurre en forma simultánea con la transcripción

METABOLISMO

Reacciones de Polimerización ( Transcripción

Traducción )


Síntesis de peptidoglucano Otras reacciones de polimerización ( ausente en cels eucariotas) implican

síntesis de peptidoglucano, fosfolípidos, LPS y polisacárido capsular. La síntesis del peptidoglucano ocurre en tres compartimentos de la célula. A continuación se resumen los pasos implicados, junto con los puntos de ataque de algunos antimicrobianos que bloquean pasos del proceso:

1. En el citosol, una serie de reacciones conducen a la síntesis, sobre un portador nucleótido (UDP), de un residuo de acido N-acetilmuramico (NAM) que lleva un pentapeptido. El NAM y el peptido unido a este se sintetizan en el citosol

2. Después, este precursor se adhiere, con la liberación de UMP, a un portador especial parecido a un lípido en la membrana celular denominado bactoprenol. Dentro de la membrana celular, la N-acetilglucosamina(NAG) se anade al precursor, junto con cualesquiera aminoacidos que en esta especie particular formaran el puente entre tetrapeptidos adyacentes.

3. Fuera de la membrana celular, esta subunidad de disacáridos se une al extremo de la cadena de glucano en desarrollo y después se forman por medio de transpeptidasas los enlaces cruzados entre cadenas que dan su fortaleza a la macromolécula (fi gura 21-20). Estas enzimas también se denominan proteínas de unión a la penicilina (PBP) por su propiedad de enlazar este antibiótico. Estas transpeptidasas participan en la formación, desintegración y reformación de los enlaces de péptidos entre las cadenas de glucano que son necesarias para permitir la expansión del saco de peptidoglucano durante el desarrollo celular. Los detalles del proceso de formación de enlaces cruzados varían entre especies de bacterias.


(Síntesis de peptidoglucano )


(Síntesis de peptidoglucano )


SECRESION DE PROTEINAS Sacar las macromoléculas del interior de la célula hacia su lugar

preciso en la pared, membrana externa y cápsula es un procesocomplejo. Lo que es mas, muchas proteínas se translocan a travésde todas las capas de la envoltura celular hacia el ambienteexterior. Este último caso es de particular interés para lamedicina cuando la proteína es una exotoxina u otra proteínaimplicada en la virulencia.

Secreción de proteínas se ha vuelto el término general paraindicar todos los casos de translocación de proteínas fuera delcitosol (es decir, ya sea que la proteína deje la célula o que sevuelva parte de la envoltura). El proceso es bastante sencillo enlas bacterias grampositivas, en las que las proteínas, después deexportarse a través de la membrana citoplasmática, solo tienenque moverse a través de la capa relativamente porosa depeptidoglucano. En las bacterias gram negativas, el periplasma yla membrana externa constituyen barreras adicionales.

Clasificación de las bacterias Por la forma

Por la ubicación de los flagelos

Por la tinción: Gram , Alcohol ácido resistente, endosporas

Por el uso del oxígeno

MICROBIOLOGIA MEDICA ; Ryan Kenneth y cols; Editorial Mac Graw Hill, 5ta Edición

Por la forma

Por la disposición de los flagelos. Los flagelos son estructuras

proteínicas helicoidales que giran yque son responsables de lalocomoción bacteriana. La flagelinaes la proteína y hace que los flagelossean antígenos superficiales útilespara la diferenciación de las cepas,en particular entre las enterobacterias.

Monótrico: Vibrio metchnicovi.

Anfítrica: Pseudomona aeruginosa.

Lofótricas: Spirilum serpens.

Perítrica: Escherichia coli.

TINCIONES BACTERIANAS

MICROBIOLOGIA MEDICA; JAWETZ Ernest, Capítulo 2MICROBIOLOGIA MEDICA ; Ryan Kenneth y cols; Edit. Mac Graw Hill, 5ta Edición, Cap. 21

BIOLOGIA, CURTIS Helena : Capítulo 4

TINCION ACIDO RESISTENTE La ácidorresistencia es una de las propiedadesde ciertas bacterias son resistentes a ladecoloración por medio de las concentracionesde ácidos minerales y de etanol que eliminanesos mismos pigmentos de otras bacterias. Estacombinación de tinción débil inicial y de fuerteretención una vez tenidas, se relaciona con elalto contenido de lípidos de la pared celularmicobacteriana.

Retienen la carbolfuscina ( fuscina básicadisuelta en alcohol, fenol y agua ) aun cuandose intente decolorarlas con una mezcla dealcohol ácido clorhídrico .

Frotis en portaobjetos, cubrir con carbolfucsinase calienta en un baño de vapor y se decoloracon alcohol ácido y se coloca colorante decontraste que es el azul de metileno .

Micobacteriun tuberculosis , Micobacteriumleprae y actinomicetos.

Endosporas

Bacillus ( aerobios estrictos)

Clostridium

( anaerobios estrictos )

Sporosarcina y rickettsias

(coxiella burneii)

Tinción de esporas Se les observa como cuerpos refringentes

intracelulares en suspensiones bacterianas sin teñir ocomo zonas incoloras de las células bacterianas teñidascon colorantes habituales.

Los colorantes ingresan a la espora cuando se lascalienta . Siendo la misma impermeabilidad un factorpara evitar que se decoloren cuando se les trata conalcohol , se las contrasta.

Se tiñen fácilmente con verde de malaquita ycarbolfucsina.

DIAGNOSTICO MICROBIOLÓGICO ; Koneman Elmer, Editorial Panamericana , Capítulo 1. MICROBIOLOGIA MEDICA; JAWETZ Ernest, Capítulo 2

MICROBIOLOGIA MEDICA ; Ryan Kenneth y cols; Editorial Mac Graw Hill, 5ta EdiciónDIAGNOSTICO MICROBIOLÓGICO ; Koneman Elmer, Editorial Panamericana , Capítulo 1. MICROBIOLOGIA MEDICA; JAWETZ Ernest, Capítulo 2

POR LA CAPTACION DEL OXIGENO

DIVISION Y DESARROLLO CELULAR Las bacterias se multiplican por medio de fisión binaria. En

un medio rico en nutrientes a 37 °C, el proceso completo setermina en 20 minutos en el caso de E. coli y muchas otrasespecies patógenas.

La tasa de crecimiento de un cultivo bacteriano depende detres factores: la especie de bacteria, la composición químicadel medio y la temperatura. El tiempo necesario para queun cultivo duplique su masa o el numero de células esta enel rango de 30 a 60 minutos para la mayoría de las bacteriasen un medio enriquecido. Algunas especies puedenduplicar su numero en 20 minutos (E. coli y organismosrelacionados) y algunas (p. ej., algunas Micobacterias)requieren casi tanto como las células mamíferas: 20 horas.

El crecimiento en un cultivo liquido puede vigilarse por medio de conteo de colonias o por turbidimetría.

La medida de la masa de los constituyentes de la célula bacteriana es utilizadafrecuentemente como base para la medida de una actividad metabólica, o de unconstituyente metabólico o químico

UFC es el número mínimo de células separables sobre la superficie, o dentro, de un medio de agar semi-sólido que da lugar al desarrollo de una colonia visible del orden de decenas de millones de células descendientes.

Ciclo de crecimiento

Un cultivo bacteriano simple y homogéneo tiene un ciclo de crecimiento como el que se representa a continuación.

Este ciclo tiene una morfología y una división de células asincrónica. Se divide en cuatro fases:

♦ Fase de Latencia o de Regazo : Es la fase de adaptación al medio, existe aumento de la masa celular pero no hay aumento en el número de células.

♦ Fase de Crecimiento Exponencial: Es la fase donde se produce un incremento exponencial del número de microorganismos.

♦ Fase Estacionaria: Es la fase a la que se llega cuando se ha agotado la fuente de energía.

♦ Fase de Muerte o declinación : Es la fase que se caracteriza por una disminución exponencial del número de microorganismos.


MICROBIOLOGIA MEDICA; JAWETZ Ernest, Capítulo 4

DIVISION Y DESARROLLO CELULAR

FUENTE DE ENERGIA METABOLICA FERMENTACION

Fosforilación de sustrato( glucosa, lactosa, arginina) donación de enlaces pirofosfato al ADP.C6H12O6 -----> 2C3H6O3 + 2 pirofosfatos en trifosfato de adenosina

RESPIRACIONAnálogo al acoplamiento del proceso dependiente de energía; reducción química (aceptor)de un oxidante ( O2, CO2, SO4=, NO3-)provoca la fuerza motriz protónica por la membrana; el agente reductor (donador) org o inorg( ac láctico, H+)

FOTOSINTESISSimilar a la respiración reducción de un oxidante por medio de iones determina la fuerza motriz protónica. Aquí se crea de forma fotoquímica ( luz solar)

RESUMEN 1. Fuentes de energía 1.1 Orgánicas: carbohidratos, proteínas, polisacáridos, grasas, ácidos orgánicos, etc. 1.2 Inorgánicas: Ej. amonio, nitritos, azufre, etc. 1.3 Luz.

NUTRICION FUENTES DE CARBONO: Autótrofos Heterótrofos ( CO2) Glucosa fermentación FUENTES DE NITROGENO ( proteínas y ácidos nucléicos ) NH4+ vía

glutamato y glutamina. FUENTES DE AZUFRE coenzimas, cisteinilo, metioinilo de las proteínas,

reducción de SO4= 2. Componentes estructurales celulares 2.1 Componentes principales: Carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre, fósforo, potasio, magnesio, calcio, hierro y sodio. 2.2 Elementos trazas: Cobalto, zinc, molibdeno, cobre y manganeso.

CONSTITUYENTES BÁSICOS DE LOS MEDIOS DE CULTIVO

2.3 Factores de crecimiento:

Se llama así a cualquier compuesto orgánico que un microorganismo requiere como precursor o constituyente de su material orgánico celular, pero que no puede sintetizarlo a partir de sus fuentes de carbono más simples, por lo que se le debe proporcionar como nutriente. Ej. aminoácidos, purinas, pirimidinas y vitaminas.

Ciertas bacterias patógenas requieren sangre o heme. Ej. Género Haemophilus.

3. Agua

CONDICIONES AMBIENTALES QUE AFECVTAN EL CRECIMIENTO DE LOS MICROORGANISMOS

1. Temperatura Cada microorganismo tiene una temperatura óptima en la cual

su crecimiento es más rápido; una temperatura mínima pordebajo de la cual no crece y una temperatura máxima por encimade la cual el crecimiento no es posible, estas tres temperaturas sedenominan temperaturas cardinales y son características decada microorganismo.

El rango de temperaturas entre las que un microorganismopuede crecer es variable, hay microorganismos con un rangoestrecho llamados ESTENOTERMALES y se encuentran enhábitat de temperatura relativamente constante. Losmicroorganismos de rangos más amplios se encuentran enmedios ambientales donde la temperatura varíaconsiderablemente y éstos son llamados EURITERMALES.

Temperatura De acuerdo con el rango de temperatura a la que crecen, los

microorganismos se dividen en:

1.1 Psicrófilos: Microorganismos capaces de crecer a bajas temperaturas. Existen varias definiciones de psicrófilos, en un inicio se definía como Psicrófilo a cualquier microorganismo que podía crecer a 0 ºC. Sin embargo, parecen haber dos grupos diferentes que pueden crecer a esa temperatura.

El primer grupo está constituido por los psicrófilos estrictos o aquellos microorganismos que pueden crecer a 0 ºC pero cuya temperatura óptima es de 15 ºC. El otro grupo los constituyen aquellos microorganismos que pueden proliferar a 0 ºC pero que tienen temperaturas óptimas más elevadas 20 - 30 ºC llamados psicrófilos facultativos. Ej. Pseudomonas.

Temperatura 1.2 Mesófilos: Microorganismos cuya temperatura

óptima de crecimiento se encuentra

dentro de un rango de 25 – 40 º C. Dentro de este grupo se encuentran la mayoría de los microorganismos contaminantes de los productos farmacéuticos, alimentos y cosméticos y los microorganismos patógenos para el hombre. Ej. Neisseria gonorrhoeae.

1.3 Termófilos: Microorganismos cuya temperaturas óptima es de 50 - 60 ºC,

Hay algunos con temperaturas óptimas aún más altas 80 -121 ºC, a estos se les denomina hipertermófilos o termófilos extremos. Ej. Thermus aquaticus

(temperatura óptima 72 ºC; crece entre 50 - 80 ºC)

Actividad del agua ( aw) Como los microorganismos dependen del agua para la síntesis de

sus componentes celulares, es necesario que ésta se encuentre disponible en el medio de cultivo para que los microorganismos la puedan utilizar para su crecimiento.

La cantidad disponible de agua para los microorganismos en un medio de cultivo, no depende sólo de la cantidad que se ha añadido, ya que en estos medios se pueden encontrar sustancias sólidas disueltas que disminuyen su disponibilidad.

La actividad del agua (aw) es una expresión para la cantidad de agua disponible en un sustrato dado y se define como “la centésima parte de la humedad relativa del aire que está en equilibrio con ese sustrato”. Este valor nos indica la cantidad de agua disponible para ser utilizada por los microorganismos.

El aw mínimo en que las bacterias crecen varía ampliamente pero los valores óptimos para la mayoría de las especies son mayores de 0,99.

AGUA Existen ciertos microorganismos que pueden crecer en medios

con elevadas concentraciones de solutos y se conocen como osmotolerantes. Otros microorganismos necesitan para crecer elevadas concentraciones de solutos, a éstos se les denomina osmofílicos.

Hay otros microorganismos que se han llamado halofílicos o halófilos estrictos, éstos requieren iones Na+ para crecer y lo hacen óptimamente en medios a los que se les ha añadido NaClpara obtener valores de aw menores de 0,80 y los halófilos facultativos que crecen a concentraciones de sales capaces de inhibir a la mayoría de las bacterias.

En la siguiente tabla se presentan como ejemplo algunos microorganismos y el valor de aw en el que se produce su crecimiento.

pHLa acidez o alcalinidad de un medio de cultivo se expresa por

su pH. Para la mayoría de las bacterias el pH óptimo decrecimiento está entre 6,5 y 7,5 aun cuando algunas pocasespecies pueden crecer en los extremos del rango de pH.Las levaduras y los Mohos pueden crecer a valores de pHmás bajos.

Cuando se cultivan los microorganismos en un medio decultivo originalmente ajustado a un pH dado, 7 porejemplo, es probable que este pH cambie como resultadodel metabolismo de esos microorganismos, el cambio depH puede ser tan grande que eventualmente podría inhibirel crecimiento de esos microorganismos.

.

pHPara mantener un pH relativamente constante durante el crecimiento

microbiano, se le añaden sustancias buffer a muchos medios de cultivo.

Aunque los microorganismos se encuentran en hábitats con ampliosrangos de pH, el pH dentro de sus células es probablemente cercano ala neutralidad. En un medio ácido, el microorganismo puede mantenerun pH cercano a la neutralidad de dos maneras diferentes, ya seaimpidiendo la entrada de los iones H+, o expeliéndolos activamente tanrápidamente como entran. La neutralidad es necesaria porque existenen las células muchos componentes sensibles a ácidos y a álcalis, porejemplo el ADN y el ATP son destruidos a pH ácido y el ARN y losfosfolípidos son sensibles a pH alcalino.

El pH óptimo de las enzimas intracelulares es usualmente cercano a laneutralidad

Oxígeno Según sus requerimientos de oxígeno los microorganismos pueden ser:

4.1 Aerobios estrictos: requieren oxígeno para crecer. Ej. Mycobacterium tuberculosis.

4.2 Anaerobios facultativos: pueden crecer en presencia o en ausencia de oxígeno. Ej. Levaduras, enterobacterias.

4.3 Anaerobios estrictos: crecen en ausencia de oxígeno. En presencia de oxígeno su crecimiento cesa, algunos mueren rápidamente. Ej. Especies del género Clostridium.

4.4 Anaerobios aerotolerantes: crecen en ausencia de oxígeno, pero la presenciade oxígeno no perjudica su crecimiento. Ej.: Especies del género Lactobacillus.

4.5 Microaerofílicos: requieren pequeñas concentraciones de oxígeno para crecer.Ej.: Especies del género Spirillum.

Para cultivar a las bacterias aeróbicas o a las anaerobias facultativas en tubos y fiolas pequeñas, se incuba el medio en condiciones atmosféricas normales. Cuando se requieren bacterias aerobias en grandes cantidades, es preferible aumentar la aireación del cultivo por agitación.

CULTIVO DE ANAEROBIOS


JARRA DE VELA JARRA GASPACK

MEDIOS DE DIAGNOSTICO El diagnóstico de una infección microbiana empieza con unaevaluación de las características clínicas y Epidemiológicas, lo queconduce a la formulación de una hipótesis diagnostica.Por lo general, se incluye la localización anatómica de la infección conla ayuda de los hallazgos físicos y radiológicos (p. ej., pulmonía dellóbulo inferior derecho, absceso sufrénico). Este diagnostico clínicosugiere cierto número de agentes etiológicos posibles con base en elconocimiento de los síndromes infecciosos y sus cursos. Entonces, seestablece la causa específica mediante la aplicación de los métodos quevamos a describir .Se requiere de una combinación de arte y ciencia por parte tanto del

clínico como del laboratorista: el clínico debe seleccionar los exámenesy especímenes adecuados a procesarse y, en caso apropiado, sugerir losagentes etiológicos sospechados al laboratorio. El laboratorista debeutilizar los métodos que demuestren los agentes probables y estarpreparado para explorar las otras posibilidades que sugieran lasituación clínica o los hallazgos de las pruebas de laboratorio.Los mejores resultados se obtienen cuando la comunicación entre elclínico y el laboratorista se encuentra maximizada.

MEDIOS DE DIAGNOSTICO Los enfoques generales del diagnóstico porlaboratorio varían según los distintosmicroorganismos y enfermedadesinfecciosas.Sin embargo, los métodos normalmente sonuna combinación del examen microscópicodirecto, los cultivos, la detección deantígenos y la detección de anticuerpos(serología). En la actualidad son muchas laspruebas de amplificación de ácidos nucléicosque permiten la detección directa de loscomponentes genómicos de los patógenos,pero pocos resultan prácticos para un usorutinario.

MEDIOS DE DIAGNOSTICO LA MUESTRA

Si no se elige, recolecta, o ambos, demanera apropiada, no hayprocedimiento de laboratorio quepueda rectificar el error.El fracaso al nivel de la toma demuestras es la razón mas común parano poder establecer un diagnósticoetiológico o, peor aun, para sugerir undiagnostico incorrecto.En el caso de las infeccionesbacterianas, el problema principal seencuentra en distinguir entre losorganismos de la flora normal residenteo contaminante y aquellos que estánocasionando la infección.

“La calidad de la muestra es esencial”.

MEDIOS DE DIAGNOSTICO 1) Muestras directas de tejido o líquidoLos especímenes directos se recolectan a partir de tejidos(pulmón, hígado) y líquidos corporales (liquidocefalorraquídeo, sangre) normalmente estériles. Los métodosvarían desde la punción-aspiración con aguja de un abscesohasta la biopsia quirúrgica.En general, este tipo de toma de muestras requiere de laparticipación directa de un médico y puede conllevar ciertosriesgos para el paciente. Los resultados siempre serán de utilidadya que los hallazgos positivos son diagnósticos y los hallazgosnegativos pueden excluir la infección del sitio sospechado.2) Muestras indirectasLas muestras indirectas son especímenes de exudadosinflamatorios (esputo expectorado, orina por micción) que hanpasado por sitios que se sabe están colonizados con flora normal.Por lo general, el sitio de origen es estéril en las personassaludables; sin embargo, es necesaria cierta evaluación de laprobabilidad de contaminación con flora normal durante larecolección al momento de interpretar los resultados. Estaevaluación requiere de un conocimiento de la floracontaminante potencial así como de los probables patógenos abuscar. Mayor riesgo de mala interpretación.3) Muestras de sitios con flora normalA menudo, el sitio principal de infección se encuentra en un área que se sabe se encuentra colonizada con una diversidad de organismos (faringe e intestino grueso). En tales instancias, se realizan análisis selectivos para detectar organismos

MEDIOS DE DIAGNOSTICO Recolección y transporte de las muestrasEl hisopo estéril es la herramienta mas conveniente ymas comunmente utilizada para la recolección demuestras; sin embargo, ofrece las condiciones menosadecuadas para la supervivencia y solo puede absorber unvolumen pequeño de exudado inflamatorio. El peorespécimen posible es un hisopo reseco; el mejor es unarecolección de 5 a 10 ml o mas del liquido o tejidoinfectado. El volumen es importante porque existe laposibilidad de que en una muestra pequeña no sedetecten los organismos infectantes que estén presentesen números bajos. Los hisopos limitan el volumen y lasupervivencia.

MEDIOS DE DIAGNOSTICO Microscopia óptica

Las bacterias son visibles si se maximiza la óptica.

Tinciones: simples, diferenciales y especiales.

Microscopia de campo oscuro y de fluorescencia

MEDIOS DE DIAGNOSTICO Microscopía de campo oscuro y defluorescenciaAlgunas bacterias, como Treponemapallidum, que causan la sífilis, sondemasiado delgadas como paraobservarse por medio de la iluminaciónhabitual de campo brillante. Es posibleverlas por medio de la técnica de campooscuro.Microscopía electrónicaLa microscopia electrónica muestra lasestructuras mediante la transmisión deun haz de electrones y tiene entre 10 y 1000 veces el poder de resolución de losmétodos de microscopia óptica. Porrazones practicas, su aplicacióndiagnostica se limita a la virología,donde, a causa de la resolución posible aaumentos elevados.

MEDIOS DE DIAGNOSTICO

MEDIOS DE DIAGNOSTICO SISTEMAS INMUNOLÓGICOS

La microbiología diagnostica hace muchouso de la especificidad de los enlaces entreantígenos y anticuerpos. Se utilizanantisueros de especificidad conocida paradetectar su antígeno homólogo en loscultivos o, de manera mas reciente,directamente en los líquidos corporales. Porotra parte, las preparaciones de antígenosconocidos se utilizan para detectaranticuerpos circulantes como evidencia deuna infección actual o anterior con eseagente. Se utiliza una variedad de métodospara demostrar la unión antígeno-anticuerpo.

La especificidad enormemente mejorada delos anticuerpos monoclonales ha tenidoun gran impacto sobre la calidad de losmétodos en los casos en que se han aplicado.Antes de discutir su aplicación diagnostica,se discuten los principios implicados en losmétodos de mayor importancia.

MEDIOS DE DIAGNOSTICO Métodos para la detección de la reacción

antígeno-anticuerpoPrecipitaciónCuando antígenos y anticuerpos se combinanen proporciones adecuadas, se forma unprecipitado visible. Se pueden producirproporciones optimas antígeno-anticuerpopermitiendo que uno se difunda en elotro, principalmente a través de una matriz deagar (inmunodifusión). En elprocedimiento de inmunodifusión, secortan pozos en el agar y se llenan conantígenos y anticuerpos. Es posible que seformen una o mas líneas de precipitina entrelos pozos de antígenos yanticuerpos, dependiendo del número dereacciones diferentes antígeno-anticuerpo quese presenten.La contrainmunoelectroforesis (CIE) esuna técnica de inmunodifusión que se llevaa cabo en un campo electroforético. El efectoneto es que los antígenos y los anticuerpos sereúnen de manera rápida en el espacio entrelos pozos para formar la línea de precipitina.

MEDIOS DE DIAGNOSTICO NeutralizaciónLa neutralización toma alguna función observabledel agente, como el efecto citopático de los virus ola acción de una toxina bacteriana, y la neutraliza.

Por lo general, esto se lleva a cabo haciendo que, enprimera instancia, el agente reaccione con elanticuerpo y, después, colocando la mezclaantígeno-anticuerpo en el sistema de prueba.

En el caso de la neutralización viral, una solamolécula de anticuerpo puede unirse a loscomponentes superficiales del virus extracelular einterferir con alguno de los eventos iniciales delciclo de la multiplicación viral (adsorción,penetración o desnudamiento). Algunos agentesbacterianos y virales se enlazan directamente a loshematíes (hemaglutinación).La neutralización de esta reacción mediante elbloqueo del receptor por parte del anticuerpo sedenomina inhibición de la hemaglutinación .

La propiedad del antígeno se neutraliza con elanticuerpo

MEDIOS DE DIAGNOSTICO (Métodos de marcaje)Inmunofluorescencia.El método de marcaje mas común en lamicrobiología diagnóstica es lainmunofluorescencia, en la que el anticuerpo semarca con un tinte fluorescente, por lo generalisotiocianato de fluoresceína (ITF); se aplica aun portaobjetos de material que puede contenerel antígeno buscado. Mediante la microscopía defluorescencia, el marcaje del anticuerpo etiquetadose puede detectar como un halo color verde brillanteque rodea a la bacteria o, en el caso de virus, comoun cúmulo fluorescente sobre o dentro de unacélula infectada.

Este método se denomina “directo” si el ITF seconjuga directamente al anticuerpo con laespecificidad deseada.

En el caso de la inmunofluorescencia “indirecta”, nose etiqueta el anticuerpo específico, sino que suunión con el antígeno se detecta en un pasoadicional donde se utiliza un anticuerpo anti-inmunoglobulina etiquetado con ITF que se une conel anticuerpo especifico. La elección entre ambastécnicas depende puramente de consideracionestécnicas.

MEDIOS DE DIAGNOSTICO (Métodos de marcaje)

Radioinmunoensayo (RIE) e inmunoensayo enzimático (IEE). Las etiquetas que se utilizan en el RIE y el IEE son mas adecuadas

para las pruebas de fase liquida y se utilizan principalmente envirología. También se utilizan en los métodos directos e indirectos yen muchas otras variaciones ingeniosas como los métodos de“sandwich”, así llamados porque el antígeno de interés queda“atrapado” entre dos anticuerpos. Estas técnicas en extremo sensiblesse discuten con mayor detalle en cuanto a detección de anticuerpos.Los métodos de RIE y IEE de fase liquida tienen múltiples variantes

Los métodos de pruebamas comunes en el caso delas bacterias son laaglutinación y lainmunofluorescencia; y, en elcaso de los virus, laneutralización

MEDIOS DE DIAGNOSTICO ( Serología )


Amplificación de ácidosnucléicosLos métodos de amplificación deácidos nucléicos (NAA), talescomo la reacción en cadena de lapolimerasa (PCR) permiten ladetección y replicación selectivade una porción especificada delgenoma. La técnica básica de PCRutiliza oligonucleótidos sintéticoscomo cebadores y DNApolimerasas especiales en unaforma que permite ciclos repetidosde síntesis de solo un segmento dela molécula blanco de DNA quepuede ser hasta del tamaño de ungenoma completo.

MICROBIOLOGIA MEDICA ; Ryan Kenneth y cols;Editorial Mac Graw Hill, 5ta Edición

MEDIOS DE CULTIVO De manera general se

denomina “medio decultivo” a cualquiermaterial que presenteuna adecuadacombinación denutrientes para permitirel crecimiento o elincremento del númerode células de unapoblación microbiana

CULTIVO DE MICROORGANISMOS Proceso de propagación de microorganismos brindándoles

las condiciones ambientales necesarias para su desarrollo . CHONPS, K, Na, Fe, Mg, Ca, Cl; ( gradientes membrana)

macromoléculas unidas por enlaces anhídrido ----> ATP( 2 fosfodiéster)

Fuerza Motriz Protónica : Energía potencial que se puedederivar al pasar un protón a través de unamembrana, diferencia de pH y diferencia de carga iónica.

Eucariotas (mitocondrias), Procariotas (membranacitoplasmática celular )

Crecimiento : Materia orgánica, iones , fuente de energíaque permita la síntesis metabólica .


Tipos básicos de medios de cultivo

Atendiendo a su estado físico:

Líquidos

Semisólidos

Sólidos

MEDIOS LIQUIDOS

Usualmente se denominan caldos ya que contienen losnutrientes disueltos en agua. Permiten obtenersuspensiones con un elevado número demicroorganismos. Ej. Caldo nutritivo

MEDIOS SOLIDOS

Se pueden preparar a partir de medios líquidos a loscuales se les añaden agentes solidificantes como agar,gelatina o sílica gel. Se utilizan con frecuencia en elaislamiento y mantenimiento de los microorganismosen el laboratorio. Ej. Agar nutritivo

Atendiendo a su utilidad práctica:

Medios para aislamientos primarios:

Para usos generales: no selectivos, para cultivo de una amplia variedad de organismos difíciles de hacer crecer. A menudo están enriquecidos con materiales como: sangre, suero, Hemoglobina, FX, FV, glutamina, u otros factores accesorios para el crecimiento de las bacterias (Agar Sangre, Schaeadler, etc)

Selectivos: (pueden ser demoderada o de alta selectividad) seañaden sustancias que inhiban elcrecimiento de ciertos grupos debacterias, permitiendo a la vez elcrecimiento de otras. Variando lassustancia añadidas, se varía el tipo ygrado de selectividad (Mac Conkey,Kanamicina-Vancomicina)

Enriquecidos: Ralentizan/suprimenel crecimiento de la floracompetitiva normal potenciando elcultivo y crecimiento deseado(Selenito, medio con Vitamina K).

Para aislamientos especializados:Formulaciones nutritivas especialesque satisfacen requerimientos degrupos específicos de bacterias,ayudando a su identificación(Lowenstein).

Medios para Identificación:

Diferenciales: Formulacionesespeciales en las que se estudianlas peculiaridades fisiológicas(nutrición y respiración sobretodo) específicas de lasbacterias. Seleccionando losmedios adecuados se puedellegar a la identificación de casicualquier bacteria (Oxidación-Fermentación)



MUERTE BACTERIANA Esterilización.- Proceso de

destrucción de microorganismosde una preparación.

Efecto de la concentración delMedicamento:- La concentracióndel medicamento empleado serelaciona con el tiempo requeridopara matar la fracción dada de lapoblación .

Bacteriostático( inhibición)

Bactericida ( muerte)

Estéril ( filtración)

Desinfectante

Séptico

Aséptico

MODOS DE ACCION

Daños al DNA

Desnaturalización de proteínas

Rotura de Membrana o Paredes celulares

Eliminación de grupos sulfhidrilos libres

Antagonismo químico

Date post:	05-Jul-2015
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Celula bacteriana

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