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ASIGNATURA :MICROBIOLOGIA MEDICA
UNIDAD 3 :ESTUDIO DE LOS MICROORGANISMOS BACTERIANOS
PRODUCTORES DE INFECCIONES
TEMA :CITOLOGIA BACTERIANA
DURACIÒN :2 HORAS
FOE :CONFERENCIA
SUMARIO
CARACTERISTICAS GENERALES DE LA CÈLULA BACTERIANA
FUNCIONES DE LAS ESTRUCTURAS DE LA CÈLULA
OTRAS FORMAS BACTERIANAS
FUNDAMENTO DE LA TINCIÒN DE GRAM Y ZIEHL NEELSEN
OBJETIVOS
MENCIONAR LAS CARACTERÌSTICAS GENERALES DE LA CELULA BACTERIANA
CONOCER LAS PRINCIPALES ESTRUCTURAS DE LA CÉLULA
DESCRIBIR LAS FUNCIONES DE LAS ESTRUCTURAS DE LA CÈLULA
NOMBRAR OTRAS FORMAS BACTERIANAS
EXPLICAR EL FUNDAMENTO CIENTIFICO DE LA TINCIÒN DE GRAM Y ZIEHL NEELSEN
Características Generales de las Bacterias
Miden 0.5 a 5 um, reproducción asexual Formas: esféricos, bastoncillos y helicoidalesDisposición: racimos, cadenas, espirilos etc.Gram positivas o negativasADN único y circular
A) PiliB) RibosomaC) CapsulaD) Pared celularE) FlageloF) CitoplasmaG) VacuolaH) Plásmido I) Nucleoide J) Membrana citoplasmática
ESTRUCTURAS DE LAS CÉLULAS BACTERIANAS
I.Constituyentes internos: 1) Material Genético 2) Citoplasma
II.Estructuras de envoltura: 1) Membrana celular 2) Mesosomas
3) Pared celular Gram positivas: peptidoglucano, ácido teicoicos y teicurónicos, polisacáridos. Gram negativas:peptidoglucano, lipoproteínas, membrana
externa, lipopolisacáridos, espacio periplásmico
4) Cápsula 5) Glucocáliz
III. Apéndices: Flagelos, pilis, fimbrias
I) CONSTITUYENTES INTERNOS
1) Material genético
a) Nucleoide: - Fibrillas de ADN, única molécula circular - Cromosoma haploide de 1 mm longitud - 10 millones pares de bases - Constituido por ARN, ARN polimerasa, proteínas - Ausencia de una membrana nuclear y de un aparato mitótico.
b) ADN extracromosómico: Plásmidos
2) Citoplasma
Contiene ADN cromosómico, ARN m, ribosomas, proteínas, 70 % agua y metabolitos.
Se almacena material de reserva en forma de gránulos insolubles depositados como polímeros.
Ejemplo de polímeros: ácido poli B hidroxibutírico, azufre, polifosfato, volutina, carboxisomas, vacuolas de gas, chaperonas moleculares.
II.Estructuras de Envoltura
1) Membrana celular /citoplasmática: a) Fosfolípidos: (doble capas) actúan como barreras de contención para los nutrientes.
b) Proteínas y enzimas: - Participan en los mecanismos de
producción y transporte de energía.
- Facilitan el transporte de sustancias a través de la membrana.
Funciones de la Membrana Celular
a) Permeabilidad selectiva y transporte solutos
b) Transporte de e- y fosforilación oxidativa
c) Excreción de exoenzimas hidrolíticas y proteínas de patogenicidad
d) Funciones biosintéticas
e) Sistemas quimiotàcticos.
2. Mesosomas
- Son estructuras especializadas originadas por invaginaciones de la membrana celular.
- Existen dos tipos: a) Tabique: Forman paredes transversales durante la división celular.
b) Laterales: Participa en la secreción de proteínas extracelulares o en el metabolismo de los carbohidratos.
3. A) Pared Celular de las Bacterias Gram Positivas
a) Peptidoglucano: (50 – 90%)- Columna vertebral: Formado por el disacárido N- acetilglucosamina y el ácido N- acetilmurámico, alternados unidos por enlaces B 1,4 glucosídicos.
- Cadenas laterales tetrapeptídicas fijadas al N- acetilmurámico: Posición 1 : L- alanina Posición 2 : Ácido D - glutámicoPosición 3 : L - lisina (Gram negativas: ácido diaminopimélico)Posición 4 : D - alanina
- Conjunto de puentes peptídicos transversales: Forman enlaces cruzados con espinazos paralelos.
Ejemplo de peptidoglucano de S. aureus
N – acetil N- acetilglucosamina murámico
cH2oH cH2oH
o enlaces Beta 1, 4 H NH-COCH3 H NH-COCH3
L - alanina
D - isoglutamina
L- lisina
D- alanina
Entrecruzamiento del peptidoglucano de una
bacteria Gram negativa.
b) Ácidos Teicoicos y teicurónicos
- Teicoicos: (10%) Son polímeros hidrosolubles de fosfatos que contienen ribitol o residuos de glicerol unidos por enlaces fosfodiéster al peptidoglucano.
Existen de dos tipos: * De pared: van unidos al peptidoglucano.
* De membrana: unidos a glucolípidos de membrana y concentrado en los mesosomas.
- Teicurónicos: Son polímeros que se sintetizan cuando la existencia de fosfato es limitada.
Funciones de los Ácidos Teicoicos yTeicurónicos
- Forman antígenos de superficie
- Adhesión a las células del huésped
- Intervienen en el funcionamiento de la envoltura celular
- Lugar de recepción de fagos.
c) Polisacáridos:
Azúcares que existen como subunidades de polisacáridos en la pared celular de las bacterias Gram positivas.
Azúcares neutros: manosa, arabinosa, glucosamina, galactosa y ramnosa.
Azúcares ácidos: glucorónico y manurónico.
3 B) Pared Celular de las Bacterias Gram Negativas
a) Peptidoglucano: (5-10%) La diferencia es que en la posición 3 de las cadenas laterales se encuentra el ácido diaminopimélico (DAP).
b) Lipoproteínas: (40-45%) Enlazadas a los residuos del ácido diaminopimélico.
Función: estabilizar la membrana externa y fijarla a la capa de peptidoglucano.
c) Membrana externa: (20 - 25%) Es una bicapa de fosfolípidos y la capa externa es sustituida por lipopolisacàridos.
Funciones:
- Mantiene la estructura bacteriana, filtro molecular
- Proteger a la célula de condiciones del medio
- Contiene proteínas estructurales y moléculas receptoras de bacteriófagos
- Propiedad de superficie (humedad, adhesividad), resistencia a los antibióticos
- Sitio donde se fijan los componentes del complemento
d) Lipopolisacáridos: (30%) - Es un complejo lipídico denominado lípido A
- LPS se disocia en lípido A (toxicicidad) y en polisacárido
(Ag O)
- Se sintetiza en la membrana citoplasmática y se transporta hasta membrana externa
- Es una endotoxina, estimulador de las respuestas inmunológicas.
- Región central o core: Viabilidad de la bacteria.
e) Espacio periplásmico: (20 – 40 %)
- Espacio entre la membrana interna y externa
- Contiene capa de mureína y proteínas
- Enzimas hidrolíticas: proteasas, fosfatasa alcalina, nucleasas, 5`nucleotidasa.
- Factores de virulencia: colagenasa, hialuronidasa, amino glucósido fosforilasa, beta lactamasa.
Funciones de la Pared Celular:
- Da forma a la bacteria y protección contra la presión osmótica del medio
- Actúa como primordio de su biosíntesis durante la división celular
- Responsable de la antigenicidad somática
- Receptor de fagos: virus que infectan a las bacterias.
BACTERIAS
Gram positivas y Gram negativas
4) Cápsula
Revestimiento viscoso o muscilaginoso de polisacáridos sintetizado por la membrana celular.
Contiene el antígeno “K”.
Funciones: - Aumenta la virulencia y la invasividad- Estructura antifagocítica y capacidad
antigénica- Protege a la célula frente al medio ambiente - Facilita la adherencia a las células del
huésped.
5) Glucocáliz
Es una maraña de fibras de polisacáridos, se extienden fuera de la célula.
Función:- Sirve como medio de adherencia a la
superficie del medio (ej.: piel, válvulas cardíacas, catéteres, esmalte de los dientes etc.)
III. APENDICES
a) Flagelos: Son apéndices filiformes huecos, constituidos por moléculas de proteínas denominada flagelina.
- Presentan el Ag “H”
- Se insertan a la bacteria mediante un gancho y un cuerpo parabasal formado por una serie de anillos:
Gram (+)1 par de anillos Gram (-) 2 pares de anillos.
- Funciones: motilidad, evitar sustancias toxicas, detectan diferencias entre la concentración del medio.
Tipos de Arreglos Flagelares
- Monotrico: flagelo polar único.
- Anfitrico: Un flagelo en cada extremo.
- Lofotrico: flagelos polares múltiples.
- Peritrico: Flagelos alrededor de la célula.
b) Pilis y Fimbrias
Pilis: son apéndices rígidos constituidos por subunidades proteicas denominadas pilina.
a) Pilis ordinarios o comunes: (100-200 x cell) sirven como medio de adherencia a las células del huésped.
b) Pilis sexuales: (menos de10 x cell)
Fimbrias: Filamentos de proteínas.a) Ordinarias: Adherenciab) Sexuales
CRITERIOS DE CLASIFICACIÒN BACTERIANA 1) Según su Morfología y Disposición:
2) Según Tinción de Gram: a) Positivas
b) Negativas
3) Según daño o beneficio: a) Patógenos b) No patógenos, Microbiota
normal c) Ser parte de la industria
4) Según aceptor final de electrones:
a) Aerobios o anaerobios estrictosb) Aerobios y anaerobios obligadosc) Aerobios o anaerobios facultativos
5) Según donadores de electrones:a) Litotrofasb) Organotrofas
6) Según fuente de energía:
A) Fototrofas B) Quimiotrofas
7) Según fuente de carbono: a) Autótrofas
b) Heterótrofas c) Quimiolitótrofas
Otras formas bacterianas
- Protoplastos: Son bacterias Gram (+) que han sufrido remoción o destrucción total de su pared.
- Esferoplastos: Son bacterias Gram (-) que han sufrido remoción parcial de su pared con retención de la membrana externa.
- Formas L: Son formas de protoplastos o esferoplastos que son capaces de crecer
- Endosporas: Cada célula forma una única espora
interna y se libera cuando la célula madre sufre autolisis.
Fundamento Tinción de Gram
- Permite diferenciar a las bacterias en dos grupos:
a) Gram positivas: Retienen el cristal violeta,
debido a los ácidos teicoicos, peptidoglucano y la disminución de la permeabilidad de la pared celular para solventes orgánicos (color azul oscuro o púrpura).
b) Gram negativas: Toman el colorante zafranina, debido a que los lípidos son disueltos por los solventes orgánicos (alcohol acetona) causando huecos en la pared celular (color rojo o rosado).
Fundamento de la Tinción de Ziehl Neelsen
- Tinción utilizada en bacterias con alto contenido de lípidos (ácidos micólicos) y ceras en su pared celular.
- Las bacterias que se tiñen con carbol fucsina y resisten a la decoloración se denominan ácido alcohol resistentes y se observan de color rojo.
- Colorante primario: carbol fucsina (5 minutos) Decolorante: alcohol ácido (30 segundos) Colorante secundario: azul de metileno (1
minuto)
Unidad 3
TEMA 2 : NUTRICIÒN, CRECIMIENTO Y METABOLISMO BACTERIANO. Duración: 2 horas
Foe: Conferencia Sumario:
- Definición de nutrición, crecimiento y multiplicación bacteriana
- Requerimientos nutricionales y factores adversos
- Medios de cultivo en Microbiología y fases del crecimiento- Definición de metabolismo- Funciones del metabolismo y su clasificación.
OBJETIVOS
Definir nutrición, crecimiento y multiplicación bacteriana
Mencionar los requerimientos nutricionales que necesitan las bacterias y los factores adversos a ellas
Mencionar los medios de cultivo utilizados en la Microbiología
Explicar la curva de crecimiento bacteriano
Explicar las funciones del metabolismo bacteriano y su clasificación.
DEFINICIÓN DE NUTRICIÓN, CRECIMIENTO Y MULTIPLICACIÓN DE LAS BACTERIAS
- Nutrición: Provisión de nutrientes para el crecimiento de los microorganismos.
- Tipo de nutrición: (halofítica): Nutrición a base de pequeñas moléculas en solución.
- Crecimiento: Incremento ordenado de todos los componentes de una célula.
- Multiplicación: Aumento en el número de microorganismos.
REQUERIMIENTOS PARA EL CRECIMIENTO BACTERIANO
Elementos Funciones en el Metabolismo
C, H, O Componente del material celular
N Componente de las proteínas y ácidos nucleicos.
S Componentes de los aa azufrados, cisteína, metionina, coenzima A,
biotina, pirofosfato de tiamina.
P Componente de ácidos nucléicos, Fosfolípidos, nucleótidos, pared celular
Elementos Funciones en el metabolismo
K Integridad de los ribosomas
Na Esencial sistemas de transporte
Fe Presente en las coenzimas de los citocromos y peroxidasas,
ferredoxinas y proteínas
Mg Cofactor de enzima (cinasa) Componente de las paredes
celulares, membranas, ribosomas y ésteres de fosfato
Ca Componente de exoenzimas (amilasa, proteasa) y de paredes
celulares en las Gram +, principalmente en las endosporas.
Factores del Crecimiento Bacteriano
Carbohidratos: Intervienen en la producción de energía y la estructura celular.
Precursores metabólicos de los ácidos nucleótidos: Representan los bloques fundamentales para la síntesis de proteínas y ácidos nucleicos.
Lípidos: Son los componentes mayores de la
membrana celular.
Vitaminas: Precursores de las coenzimas.
Fuentes de Energía Metabólica
A) Fermentación: Se caracteriza por la fosforilación del sustrato.
Ejemplos de fermentaciones microbianas basadas en la vía Embden Meyerhof
Microorganismos Fermentación Productos
Streptococcus Lactato Lactato
Escherichia,SalmonellaShigella, Proteus
ácidos mixtos Lactato, acetato,Formato, etanol.
B) Respiración: La reducción química de un oxidante a lo largo de portadores de e- en la membrana (establecen la fuerza motriz protónica para cruzar la membrana bacteriana).
Reductores = ácido láctico, hidrógeno
Oxidantes = oxígeno, CO2, Sulfatos, nitratos.
C) Fotosíntesis: se crean fotoquímicamente por medio de la energía luminosa absorbida por los pigmentos de la membrana.
Ej.: H20 es un reductor del CO2 (se libera Ox y se produce materia orgánica.
Factores Ambientales que Afectan el Crecimiento de los Microorganismos
- Nutrientes
- PH o Concentración de hidrógeno: Acidófilos (3), Alcalófilos (10), Neutralófilas (6)
- Temperatura: Termófilas (50-60), Psicrófilas (15-20), Mesófilas (30-37)
- Presión osmótica: a) Osmófilas (altas presiones) b) Halófilas (altas [ ]sal)
- Humedad, desecación, luz ultravioleta y radiaciones
Medios de Cultivos utilizados en Microbiología
Medios de cultivo: Soluciones de nutrientes.
Condiciones del medio de cultivo: Nutrientes, pH, temperatura, aireación, concentración de
sales, potencial iónico del medio, esterilidad. Clasificación de los medios de cultivo:
1)Según su estado físico:Líquidos, Sólidos, Semisólidos.
2) Según su origen: Naturales, Artificiales o Sintéticos y Semisintéticos.
3)Según sus requerimientos: Comunes o corrientes, Especiales, Selectivos,
Enriquecidos, Diferenciales y de Transporte.
Fases del crecimiento bacteriano
METABOLISMO BACTERIANO
Metabolismo: Es el conjunto de reacciones químicas que ocurren en la célula, producen y/o utilizan energía para la síntesis de sus componentes y realizar sus funciones.
Fases del metabolismo: Catabolismo y anabolismo Importancia del Metabolismo:- Brinda las bases para comprender el modo de vida y
hábitat de las bacterias.
- Diferenciar las características fisiológicas de las bacterias.
- Permite conocer aspectos de la Fisiopatología de las infecciones y la facilidad de algunas bacterias para crecer en determinado órgano o tejido.
El Metabolismo Bacteriano se divide en 4 Categorías:
1) Interconversión de metabolitos focales (ej. Glucosa 6 fosfato en fosfato de hexosa para obtener carbohidratos)
2) Vías de asimilación para la formación de los metabolitos focales (ej. Acetil CoA, Ciclo del ácido tricarboxílico, Ciclo de Calvin)
3) Secuencias biosintéticas para la conversión de metabolitos focales a productos terminales: (ej. Síntesis de peptidoglucano, LPS, Polímeros capsulares y gránulos de reserva)
4) Vías que producen energía metabólicas para el crecimiento y la conservación: (ej. Fosforilación del sustrato y del ADP)
TEMA 3: GENETICA BACTERIANASUMARIO:
- Características y replicación del cromosoma - Importancia de: plásmidos, bacteriófagos y
transposones - Mutaciones y mecanismos de intercambio genético - Resistencia intrínseca y adquirida de de las bacterias a los antimicrobianos - Mecanismos de acción de los antimicrobianos
Duración: 2 horas FOE: Conferencia
OBJETIVOS:
Mencionar las características del cromosoma bacteriano
- Explicar la replicación del cromosoma bacteriano
- Enunciar la importancia de los plásmidos, bacteriófagos y transposones
- Describir los diferentes tipos de mutaciones y explicar los mecanismos de intercambio genético
- Conocer los tipos de resistencia intrínseca y adquirida de las bacterias a los antimicrobianos
- Describir los mecanismos de acción de los antimicrobianos.
Características del Cromosoma Bacteriano
Cromosoma único, haploide, circular. las moléculas de ADN son de doble cadena con
bases complementarias.Longitud del ADN se expresa en kilopares de bases.
ADN ARNBases nitrogenadas
A – T, G – C A – U, C – G
Azúcar Desoxirribosa Ribosa
Grupo Fosfato Fosfato
Localización Núcleo Núcleo, citoplasma
Papel en la célula Determinan información genética
Síntesis de proteínas
Modelo del ADN:
Replicación del cromosoma
Importancia de los Plàsmidos
La mayoría son moléculas circulares de ADN de doble cadena.
Son llamados replicones y algunos episomas.
Confieren propiedades patogénicas: a) Resistencia a antibióticos b) Producción de toxinas (bacteriocinas) c) Síntesis de estructuras celulares
Clasificación: Resistencia, Col, Metabólicos, Virulencia, Conjugativos, Factor F.
Bacteriófagos:
- Son agentes infecciosos que se replican como parásitos obligados en las bacterias
- El genoma puede ser ADN o ARN y proteínas.(virus bacterianos)
- Fagos: Líticos y Temperados.
Transposones:
Son segmentos de ADN, los cuales pueden moverse desde un sitio en una molécula de ADN a otro sitio blanco en la misma o en otra diferente.
- No son capaces de replicarse de forma autónoma.
Mutaciones Bacterianas
Mutación: Cambio en la secuencia de ADN. Pueden ser: - Sustitución - Supresión - Inserción - Inversión - Mutágenos físicos o químicos
Mecanismos de Intercambio Genético
a) Conjugación: Intercambio de información genética entre dos bacterias a través de pili sexual.
b) Transformación: Es el proceso mediante el cual las bacterias captan fragmentos de ADN exógeno y lo incorporan en su cromosoma.
c) Transducción: Consiste en la transferencia de información genética de una bacteria a otra, por medio de un bacteriófago.
Mecanismos de Resistencia de las Bacterias
1) Inactivación Enzimática: Participan enzimas Constitutivas e Inducibles, que
neutralizan el efecto del Tx
2) Alteración de la permeabilidad de la membrana.
3) Eflujo activo de antibióticos
4) Alteración del sitio de ligación del antibiótico.
Tipos de Resistencia de las Bacterias
Resistencia Intrínseca: Característica natural en las bacterias.
Resistencia Adquirida: A) Mutación cromosómica
B) Transferencia de ADN: a) Conjugación b) Transducción c) Transformación
d) Transposición
Mecanismos de Acción de los Antimicrobianos
1) Efectos sobre la síntesis de la pared celular:
- Participan proteínas reguladoras (Proteína de liga de la penicilina = PBPs).
2) Inhibición de síntesis de proteínas:
- El antimicrobiano penetra la membrana a través de canales proteicos (Porinas).
3) Efecto sobre la estructura y funciones de la membrana celular:
- Actividad detergente, penetran en la membrana externa.
4) Interferencia en la síntesis de
ácidos nucleicos: - Liga al ARN polymerasa o Inhibición del ADN girasa.
5) Actividad antimetabólica: - Las sulfonamidas compiten
con el ácido P – aminobenzoico, impidiendo la síntesis del
ácido fólico necesario en ciertos microorganismos.
Gracias, por su atención………