Act 1.3 primer parcial notas sobre los temas vistos PDF

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Naturaleza de las bacterias: Bacterias: -son células independientes más pequeñas y versátiles Estructura Bacteriana: -son organismo primeros y más pequeños capaces de vivir en forma independiente -su célula procariota proporciona el tamaño mínimo posible para un organismo que se reproduce de maner independiente -son las unicas celulas que miden 1nm -graciasa su tamaño y a que no tiene nada de color necesitan de tinciones para poder visualizarlas en un microscopio óptico/electrónico ● cocos: esféricas u ovaladas ● bacilos: pueden ser rectos o curvos ● cocobacilos: pequeños y pleomorfos al grado de parecer cocos Naturaleza química: -tienen DNA, RNA, proteína, carbohidratos, fosfolípidos; aparte de esto tiene peptidoglicano y lipopolisacárido de las paredes celulares Envoltura y Apéndices: -tienen un interior muy simple y un exterior complejo Cápsula: -células bacterianas se rodean con uno u otro tipo de gel hidrófilo = capa gruesa -las cápsulas hidrofílicas son polisacáridos -si el material de la cubierta forma una capa razonablemente discreta = cápsula ● si es amorfa es una capa mucilaginosa ● cápsulas hidrofílicas son polisacáridos -función principal: proteger a las bacterias patógenas del SI de su huésped; no son esenciales para la supervivencia de la célula en un cultivo artificial; la síntesis de la cápsula depende de las condiciones del crecimiento Pared Celular: -la rígida rodea a todas las células eubacterianas excepto aquellas que carecen de pared, como los micoplasmas y Chlamydia. -es una barrera contra ciertos agentes químicos y biológicos tóxicos -la estructura única de la pared previene la lisis osmótica y determina la forma -la separación de esta se puede denominar usando la tinción de Gram; reacción a la tinción depende de la capacidad de las células teñidas con ciertos tintes para resistir la extracción del tinte con mezclas de etanol y acetona; ● gram negativas: bacterias de las cuales se extrae con facilidad estos complejos (mycobacterium tuberculosis) ● grampositivas: son las que retienen los complejos (treponema pallidum) Pared Celular gram positiva: -dos componentes principales peptidoglicano y ácidos teicoicos -el principal componente peptidoglicano no se encuentra en otros organismos excepto en las células procariotas; consiste en una cadena lineal de glucano con dos azúcares alternadas N-acetilglucosamina (NAG) y ácido N-acetilmurámico (NAM). El saco de peptidoglicano es una estructura individual con enlaces covalentes ❖ la lisozima, la hidrolasa de las lágrimas y otras secreciones si degradan al peptidoglicano ❖ el tx de una célula gram positiva con penicilina destruye el saco de peptidoglicano y la pared desaparece

-puente de pentaglicina en Staphylococcus aureus -componentes del peptidoglicano proporcionan resistencia contra la mayoría de las enzimas mamíferas; la pérdida de la pared celular conduce a lisis o producción de protoplastos Ácido Teicoico: polímeros ya sea de fosfato de glicerol o fosfato de ribitol ❖ ácido lipoteicoico: representa una función de anclaje de la pared a la membrana celular y como una adhesina en la célula epitelial Estos dos ácidos promueven la adhesión y fijan la pared a la membrana; otros componentes de la pared celular se relacionan con la especie streptococcus Pared Celular Gram Negativa: -periplasma se encuentra una elaborada membrana externa; dentro del periplasma, los oligosacáridos que se secretan en respuesta a las condiciones externas sirven para crear amortiguación contra la presión osmótica -una delgada cubierta de peptidoglucano está rodeada de gel periplásmico; las proteínas periplásmicas tienen funciones de transporte quimiotácticas e hidrolíticas Periplasma: estructura intermembrana que se encuentra entre la membrana celular y una membrana especial; única de las bacterias gram negativas = membrana externa Membrana Externa: -hojuela interna = fosfolípidos comunes -hojuela externa: lipopolisacáridos (LPS), tóxica para los humanos y otros animales = endotoxina -la membrana externa crea el periplasma que acepta las enzimas y proteínas digestivas; en superficie externa hay carga negativa que sirve para evadir fagocitosos y acción de complemento; proporciona una barrera impermeable que impide la entrada de moléculas peligrosas tales como la lisozima, sales biliares y enzimas digestivas del hospedero al igual que muchas antibióticos ❖ endotoxina: sustancia que puede provocar fiebre y síndrome de choque llamada “choque gram negativo o choque endotóxico” -LPS: formado por un lípido A tóxico (fosfolípido que contiene glucosamina en lugar de glicerol) = polisacárido nuclear; cadenas laterales de polisacárido del antígeno O -porinas: forman poros a través de la membrana externa que posibilitan que las moléculas hidrofílicas de soluto se difundan a través de ella y lleguen al periplasma Membrana Celular: -rica en proteínas y no contiene esteroles membrana es el lugar de síntesis del DNA, de los pol.meros de la pared celular y de los l.pidos de membrana. Contiene todo el sistema de transporte de electrones de la c.lula; , es funcionalmente análoga a la mitocondria de las eucariotas). -proteínas receptoras que funcionan en la quimiotaxis -función en procesos sintéticos, homeost.ticos, secretores y de transporte de electrones; es el equivalente funcional de muchos orgánelos eucariotas Flagelos: son estructuras proteicas helicoidales que giran y que son responsables de la locomoción aparato flagelar: complejo; consiste por completo en proteínas unidas a la célula por un cuerpo basal que consiste en diversas prote.nas organizadas como anillos alrededor de un eje central. ❖ filamento:consiste en moléculas polimerizadas de una sola proteína llamada flagelina. La flagelina tiene diversas secuencias de aa de una cepa a otra. Esto hace que los flagelos sean antígenos superficiales Pilosidades (pelos):

-prolongaciones moleculares parecidas a vellosidades -se encuentra en la superficie de gram positivas y negativas; compuestas de moléculas de una proteína llamada pilina que está dispuesta para formar un tubo con un centro pequeño y hueco -pilosidades comunes cubren la superficie de la célula y son responsables de las capacidad de las bacterias para colonizar superficies y células -pilosidad sexual: participa en el intercambio de material genético entre algunas bacterias gram negativas; solo existe una por célula ❖ tienen funciones de adherencia y pueden “contraerse” Núcleo Bacteriano: -dos regiones: granular = citosol y fibrosa = el nucleoide Citosol: -rodeado por la membrana celular; aspecto granuloso repleto de ribosomas; cada ribosoma consiste de 3 especies de rRNA (contiene ribosomas 70S) -el número de ribosomas varía en forma directa con respecto a la tasa de crecimiento de la célula Nucleoide: -genoma bacteriano reside en un solo cromosoma, típicamente cerca de 4000 genes codificados en una molécula circular grande de DNA de doble cadena -mide más de 1mm de longitud -cada cuerpo nuclear corresponde a una molécula de DNA; número de cuerpos nucleares varía en función de la tasa de crecimiento; células en reposo tiene uno y las células en rápido crecimiento llegan a tener hasta 4 -se adhiere a la membrana celular y a estructuras centrales -ausencia de membrana celular = gran ventaja para el crecimiento rápido en ambientes cambiantes Plásmidos: -pequeñas moléculas de DNA de doble cadena generalmente circulares -transmiten genes que codifican la producción de enzimas que protegen a la célula de las sustancias tóxicas; la resistencia a los antibióticos está determinada por los plásmidos. Esporas: -formas pequeñas, deshidratadas y metabólicamente inactivas que producen algunas bacterias en respuesta a la limitación de nutrientes o a una señal relacionada de dificultades futuras -enfermedades como: carbunco, gangrena gaseosa, tétano y botulismo -son bacilos de gram positivos -célula forma una espora en condiciones adversas = esporulación -las esporas son dispositivos de supervivencia más que reproductivos; son formas resistentes e inactivas de algunas bacterias gram positivas; formación de esporas permite la supervivencia en condiciones adversas -resistencia térmica: es gracias a dipicolinato de calcio -membrana de la espora,corteza y una capa cortical (exosporio): dan resistencia contra sustancias químicas y en algunos casos radiación -resistencia se debe a: ● su estado deshidratado ● dipicolinato de calcio ● recubrimientos especializados -la germinación reproduce una célula idéntica a aquella que se produjo por esporulación

Crecimiento y Metabolismo Bacteriano: -requiere: metabolismo, regulación y división por fisión binaria Metabolismo de las Bacterias: -gran parte de lo se sabe del metabolismo humano es derivado del trabajo con E.coli -diferencias entre las bacterias y las células eucariotas humanas: ❖ velocidad: metabolizan a una tasa de 10 a 100 veces mayor ❖ versatilidad ❖ sencillez ❖ naturaleza única Reacciones Energéticas: -difusión simple: agua, oxígeno y dióxido de carbono ingresan a la célula -difusión facilitada: parte del transporte ocurre por este medio; este proceso solo puede funcionar a la par = no hay gradiente de concentración -transporte activo: implica moléculas específicas de proteína como portadores de solutos; este proceso ocupa energía que puede establecer un gradiente de concentración ● implica el enlace de proteínas y ATP o energía del gradiente de protones -translocación de grupo: implica la conversión química del soluto en otra molécula al momento de transportarla. -transporte de hierro y otros iones metálicos → particular importancia para la virulencia; bacterias necesitan el hierro para crecer, estas secretan sideróforos para atrapar el Fe (el quelante que contiene hierro se transporta dentro de la bacteria por medio de transporte activo específico) -vías energéticas centrales producen los 12 metabolitos precursores; conexiones con vías de fermentación y respiración permiten la oxidación de la NADH → NAD y la generación de ATP. -fermentación: transferencia de electrones y protones por medio de NAD directamente a un aceptor orgánico; el piruvato tiene un papel central en esto; su eficiencia para la generación de ATP es baja -respiración: utiliza cadena de electrones para las que el oxígeno es en general el aceptor terminal; es productora eficiente de energía Aerobios y Anaerobios: -bacterias que carecen de la capacidad de producir dismutasa de superóxido y la catalasa son muy sensibles a la presencia del oxígeno molecular y deben desarrollarse en forma anaerobio utilizando la fermentación -el metabolismo aeróbico produce radicales peróxido y oxígeno tóxico; la dismutasa del superóxido y la peroxidasa permiten el desarrollo en presencia de aire, su ausencia requiere anaerobiosis estricta; los organismos que crecen en el aire pueden tener o no una vía respiratoria. -aerobias: requieren oxígeno y metabolizan por medio de la respiración -anaerobias: se inhiben o mueren a causa del oxígeno y utilizan solo la fermentación ● facultativas: crecen bien en condiciones aerobias o anaerobias ● microaerófilas: requieren de 5 a 10% de oxígeno para un óptimo crecimiento Biosíntesis: -requiere metabolitos, precursores, energía, amino nitrógeno, azufre y posibilidades de reducción; los requisitos nutricionales difieren dependiendo de la capacidad de síntesis -catalización de la ribosilación de ADP es el mecanismo de acción de múltiples toxinas ej. difteria (TD) y del cólera (TC) Reacciones de polimerización:

Replicación: polimerización del DNA -replicación semiconservadora bidireccional ocurre en las horquillas de replicación; los inhibidores de DNA girasa tienen una toxicidad selectiva para las bacterias Transcripción: síntesis de RNA -todas las formas del RNA bacteriano se sintetizan por medio de la misma enzima → RNA polimerasa ❖ una sola RNA polimerasa compone todas las formas del RNA bacteriano ❖ rifampicina inhibe la RNA polimerasa Traducción: síntesis de proteínas -bacterias activan los 20 componentes básicos de proteína durante su unión con moléculas específicas de RNA de transferencia; muchos antimicrobianos actúan sobre la maquinaria de traducción de las bacterias; la traducción de mRNA ocurre en forma simultánea con la transcripción Síntesis de peptidoglucano: -ocurre en 3 compartimentos de la célula 1. citosol: el NAM y el péptido unido a este se sintetizan aquí 2. dentro de membrana celular: precursor se adhiere con la liberación de UMP a bactoprenol. NAG se añade después 3. fuera de la membrana celular: se forman transpeptidasas con unión a PBP; los enlaces de la cadena se forman por medio de tranpstidasas PBP Secreción de proteínas: -gram positivas: tienen que moverse a través de la capa relativamente porosa de peptidoglucano -gram negativas: también es necesario cruzar el espacio periplásmico y la membrana externa -proteínas se transportan a lugares en la estructura celular o hacia el exterior; bacterias gram negativas, el periplasma y la membrana externa constituyen barreras adicionales -mecanismo más sencillo y común para la secreción de proteínas → vía secretoria general (GSP); GSP utiliza péptidos señalizadores y proteínas chaperonas División y Desarrollo de las Células: bacterias se multiplican por medio de fisión binaria -crecimiento en un cultivo líquido puede vigilarse por medio de conteo de colonias o por turbidimetría -tasa de crecimiento de un cultivo bacteriano depende de 3 factores (más aparte de la disponibilidad de nutrientes, pH) 1. especie de bacteria 2. composición química del medio 3. temperatura -tiempo necesario para que un cultivo se duplique → 30 a 60 min. -fase de latencia: no se detecta crecimiento; primera fase de lo que se conoce como ciclo del crecimiento del cultivo -fase exponencial o logarítmica: el tiempo de generación es constante -fase de desaceleración y la fase final = estacionaria; al agotarse los nutrientes y acumularse los productos de desperdicio termina el crecimiento Regulación y Adaptación: -bacterias tiene poco control sobre su ambiente de modo que deben adaptarse a el de manera flexible Control de la Actividad Enzimática:

-vías energéticas: el AMP, ADP, y ATP controlan la actividad enzimática al causar cambios en la conformación de las enzimas alostéricas. -inhibición por retroalimentación: garantiza que cada componente básico está formado exactamente a la tasa que se emplea para la polimerización; inhibición por retroalimentación proporciona economía y eficiencia Control de la expresión génica: -mayor parte de la regulación de la expresión genética ocurre durante o al principio del proceso del → inicio de la transcripción -cambios en la transcripción pueden variar rápidamente la síntesis enzimática debido a degradación del mRNA ❖ operones multicistronics: genes bacterianos ❖ cistron: segmento de DNA que codifica un polipéptido ❖ operón: es la unidad de transcripción -operon tipico: región promotora, región operador, cistrones componentes y un terminador; RNA polimerasa reconoce la región promotora y se enlaza con el DNA → se transcribe hasta que encuentra un terminador; operones está un operador al que se puede enlazar una proteína reguladora ● regulador: represor → son proteínas alostéricas y su enlace con el operador depende de su conformación que está determinado por la unión de ligando = correpresores; si su acción permite el enlace con el represor; inductores si su acción impide la unión ● activador: proteína reguladora para iniciar la transcripción -cuando tal grupo de genes está sometido al control de un regulador común → regulon -proteínas activadores y represores regulan la transcripción al enlazarse con la región operadora de los operones; los sistemas de dos componentes relacionan la percepción ambiental con la regulación Supervivencia Celular: -respuesta al choque térmico: activan de manera transcripcional hasta 20 genes al ocurrir un cambio ascendente en la temperatura o al imponerse varios tipos de estrés químico -bacterias tienen regulones que ayudan a afrontar el estrés nutricional, por daño y por choque térmico Endosporas: esporulación; implica casadas de subunidades de RNA polimerasa → activación secuencial de regulones interrelacionados Células en fase estacionaria: célula diferenciadas, célula en fase estacionaria; formación de una célula en estado estacionario implica la activación de muchas regulones en una cascada coordinada Motilidad y quimiotaxis: -motilidad es la propiedad de nado por medio de propulsión de los flagelos -quimiotaxis: es el movimiento dirigido hacia atrayentes químicos y en sentido contrario a los repelentes químicos → mediante caminata aleatoria sesgada; mecanismo de supervivencia y un dispositivo del desarrollo = son factores de virulencia a facilitar que las bacterias colonicen al hospedero humano -dirección de la rotación flagelar determina una carrera o voltereta; los cambios en la duración de carrera y volteretas determinan la respuesta quimiotáctica; quimiotaxis cumple con funciones de supervivencia, promoción del crecimiento y patogénicas. Genética Bacteriana: -bacterias utilizan la mutación y la recombinación para el cambio genómico

Mutación: -desarrollo espontáneo de mutaciones es uno de los principales factores en la evolución de las bacterias; bacterias son haploides las consecuencias de una mutación (incluso recesiva) se vuelven evidente de inmediato en la célula mutante Tipos de Mutaciones: -forma normal: alelo silvestre -tipo mutante: alelo mutante -reemplazos: sustitución de una base con otra -microdeleciones y microinserciones: comprenden la remoción y adición de un solo nucleótido ● deleciones ● inversiones: cambian la dirección de un segmento de DNA ● duplicaciones: son las más comunes de todas las mutaciones -mutación sentido erróneo, sin sentido, desplazamiento de marco de lectura -mutaciones pueden afectar a los genes cercanos por terminación de la transcripción; los mutágenos aumentan la frecuencia natural de la mutación Recombinación: -proceso en el que las moléculas de ácido nucléico de diferentes fuentes se combinan o reordenan para producir una nueva secuencia de nucleótidos Recombinación Homóloga: 1. DNA del donador debe poseer regiones razonablemente grande de secuencias de nucleótidos idénticas o semejantes a los segmentos cromosómicos del hospedador 2. la célula receptora debe poseer la capacidad genética para sintetizar un conjunto de enzimas que pueden llevar a cabo la sustitución covalente de la región homóloga del hospedador con un segmento del DNA donador -implica semejanza de nucleótidos y enzimas específicas como RecA Recombinación específica de sitio: solo opera en secuencias únicas, en general los genes exógenos son los que codifican las enzimas -depende solo de la semejanza limitada de la secuencia de DNA en los sitios de entrecruzamiento medida por diferentes conjuntos de enzimas especializadas diseñadas para catalizar la recombinación de tan solo ciertas moléculas de DNA -estas enzimas son codificadas por lo común por genes en el exogenote de DNA viral Recombinación y variación Antigénica: -puede ocurrir por un suceso de recombinación; los elementos invertibles pueden actuar como un interruptor genético Transposición: -enzimas transposasas. -unidades genéticas se mueven dentro y entre cromosomas y plásmidos Secuencia de Inserción: -en los elementos IS solo se incluyen genes implicados en la transposición; su presencia en un cromosoma no se detecta con facilidad; solo codifican proteínas para su propia transposición; inserción de elementos IS en un gen → mutación Transposones: codifican otras funciones aparte de las necesarias para su propia transposición -Tn: son segmentos transponibles de DNA que contienen otros genes además de los necesarios para la transposición; se transloca a un nuevo sitio → transposición directa -transposición replicativa: deja una copia del transposón replicativo en su sitio original

Intercambio Genético: -transferencia unidireccional de DNA de un donador a un receptor añade en exogenote al endogenote receptor -transformación: comprende la liberación de DNA al ambiente mediante la lisis de algunas células, seguida de captación directa del DNA por parte de las células receptoras -transducción -conjugación: implica el contacto en sí entre las células donadora y receptora durante el cual se transfiere DNA extracromosómico de un plásmido que se replica en form autónoma...