Fisiología Bacteriana - YPV PDF

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profesora Yamile ...

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CLASE MAGISTRAL: FISIOLOGÍA BACTERIANA

Angélica M. Rueda Quijano

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Antoni Leeuwenhook es el padre de la microbiología, a pesar de no tener ningún estudio, Antoni tenia una pasión por pulir lentes, el fue el primero en visualizar los microorganismos y las estructuras que no son visibles al ojo humano. Lazzarro spallanzini encontró los escritos de Antoni y confirmo los hallazgos que Antoni encontró. Luis Pasteur creó la vacuna para el virus de la rabia, Pasteur buscaba siempre el microorganismo causante de una enfermedad. Edward Jenner descubrió las vacunas por inoculación de virus de la viruela; Robert Koch descubrió el bacilo de la tuberculosis y estableció las etapas del proceso infeccioso. Ziehl y neelsen crearon la tinción para bacilos acido alcohol resistentes, Christian Gram creo la coloración para las bacterias gram negativas, Alexander Fleming descubrió la penicilina. Los microorganismos son seres que se dividen en bacterias, hongos, virus (no se consideran seres vivos) y parásitos. Existen dos tipos de células fundamentales: eucariotas y procariotas; las células de las bacterias son procariotas. Las eucariotas pertenecen al reino protista, mientras que las procariotas pertenecen al reino monera; en la bacteriología el reino monera se subdivide en filos, los filos se subdividen en familias, las familias se subdividen en géneros y los géneros se subdividen en especies. Cuando se nombra a una bacteria se debe nombrar primero el genero en mayúscula y luego la especie en minúscula. EUCARIOTAS

PROCARIOTAS

Tiene núcleo verdadero: las eucariotas tienen membrana nuclear, por lo tanto si tiene una estructura que puede sostener o encerrar la informacion genética. Principal diferencia.

No tiene un núcleo verdadero: las procariotas no tienen membrana nuclear, por lo tanto no tienen una estructura que encierre o que sostenga la información genética. Principal diferencia.

Tiene varios cromosomas

Tiene tan solo una hebra de ADN Se reproducen asexualmente (fisión binaria); no se Se reproducen asexualmente y sexualmente debido a pueden reproducir sexualmente, debido a que solo que tienen varios cromosomas tienen una hebra de ADN. Presencia de esteroles en la membrana celular: las Ausencia de esteroles en la membrana celular: las eucariotas no tiene pared celular, debido a esto la procariotas tienen una pared celular muy rígida que les membrana celular de las eucariotas se debe fortalecer brinda soporte iónico, debido a esto las procariotas no con la presencia de esteroles. requieren esteroles. Los ribosomas de las eucariotas pesan mas 80s. Los ribosomas de las procariotas pesan menos 70s No tienen organelos especializados. 2 diferencia mas Tienen organelos especializados importante

Las bacterias se pueden clasificar de distintas maneras, las bacterias según su forma se pueden clasificar en: Cocos: bacterias con forma redonda  Espirilas: bacterias con forma ondulada.  Bacilos: bacterias con forma de bastón.  Vibriones: bacterias con forma de coma. 

Las bacterias según su agrupación se clasifican en:  Estafilo: cuando se agrupan en racimos. Ej: estafilo cocos.  Estrepto: cuando se agrupan en cadenas. Ej: estrepto cocos.  Diplos: cuando se agrupan en parejas

Las bacterias según su coloración se clasifican en: Bacterias gram positivas: Bacterias gram negativas:

 

Las bacterias según la temperatura en la que viven se clasifican en:  Termofilas: son las bacterias que viven y crecen en temperaturas muy altas (45°-80°)  Psicrofilas: son las bacterias que viven y crecen en temperaturas muy bajas (5°-15°)  Mesofilas: son las bacterias que viven y crecen en temperaturas convencionales o ambientales; estas bacterias hacen referencia a las bacterias que mas se relacionan con la microbiología clínica. (20°-45°) Las bacterias según el requerimiento de oxigeno se clasifican en:  Anaeróbicas: son las bacterias que no necesitan de oxigeno para un adecuado desarrollo enzimático; las anaeróbicas se dividen en bacterias facultativas y bacterias estrictas; las bacterias estrictas son las bacterias que se lesionan o se mueren en presencia de oxigeno, las bacterias facultativas son las bacterias que realizan metabolismo netamente fermentativo, sin embargo estas bacterias no se lesionan o mueren en presencia de oxigeno, estas bacterias en algunas ocasiones pueden realizar procesos oxidativos. Las microaerofilas son bacterias facultativas anaerobias que requieren de cierta concentracion de CO2 para sobrevivir. 

Aeróbicas: son las bacterias que necesitan del oxigeno para un adecuado desarrollo enzimático. En las bacterias aeróbicas el oxigeno es el ultimo aceptor de electrones.

Las bacterias según su composición enzimática se clasifican en:  Bacterias con metabolismo fermentativo: son las bacterias que no requieren de oxigeno para su desarrollo enzimático; en el metabolismo fermentativo el acido láctico es el ultimo aceptor de electrones. Estas bacterias obtienen menos energía pero obtienen ácidos mas fuertes.  Bacterias con metabolismo oxidativo: son las bacterias que requieren de oxigeno para su desarrollo oxidativo. En el metabolismo aeróbico el oxigeno es el ultimo aceptor de electrones. Estas bacterias obtienen mas energía pero ácidos mas débiles. ESTRUCTURA BACTERIANA: las estructuras vitales o indispensables de las bacterias hacen referencia a la pared celular principalmente, el contenido citoplasmático y la membrana celular; sin embargo, existen otras estructuras que hacen parte de las bacterias: flagelo, capsula, espora y pilis. El flagelo le brinda movilidad a las bacterias, sin embargo, no es esencial o vital, existen bacterias patógenas sin flagelos; la capsula le brinda mayor patogenicidad a las bacterias. La espora les brinda mayor resistencia a las bacterias, los pilis le brinda mayor capacidad de adherencia e intercambio genético, mayor patogenicidad a las bacterias; los pilis son importantes indicadores de patogenicidad. La pared celular hace referencia a la estructura mas importante que determina la vitalidad de la bacterias , sin embargo, existen pocas bacterias que no tienen pared celular: micoplasmas. Los micoplasmas hacen referencia a las únicas bacterias que tienen esteroles en su membrana celular, debido a que no tienen pared celular. La pared celular determina la forma de la bacteria, además la pared celular le brinda a las bacterias un soporte isotónico y un equilibrio en el intercambio iónico entre el interior y exterior de la célula. Los micoplasmas no tienen una forma definida debido a que no tienen pared celular. La pared celular de las bacterias está compuesta por peptidoglicanos, los peptidoglicanos son aminoazúcares, es decir dos azucares (N – acetilglucosamina y N – acetilmurámico) tienen aminoácidos en el medio. En los peptidoglicanos los N acetilglucosaminos y los N acetilmuramicos se unen por medio de enlaces B14, estos

enlaces les brindan resistencia a los peptidoglicanos; los fármacos betalactamicos (penicilinas) rompen los enlaces B14 de los peptidoglicanos con el fin de destruir la pared celular de las bacterias y asi destruir las bacterias. En los peptidoglicanos tambien se forman enlaces intercaternarios, estos enlaces se encargan de brindar la mayor parte de la resistencia y de la rigidez de los peptidoglicanos de la pared celular. La pared celular del S. Aureus es una de las paredes celulares más rígidas y fuertes. En medio de los enlaces intercaternarios de los S. Aureus se encuentra una pentaglicina: es la que brinda la resistencia y rigidez de la pared celular de los S. Aureus. En medio de los enlaces intercaternarios se pueden encontrar distintos tipos de aminoácidos como glicinas, acido diaminopimelico, etc. Las bacterias gram negativas tienen acido diaminopimelico en el medio de los enlaces intercaternarios. En medio de los enlaces intercaternarios de la E. Coli se encuentra el acido diaminopimelico. Dependiendo de la estructura de los péptidoglicanos las bacterias se clasifican en gram positivas y gram negativas; Los péptidoglicanos conforman el 90% de la pared celular de las gram positivas; los péptidoglicanos conforman únicamente el 10% de la pared celular de las gram negativas. Las bacterias gram positivas se ven moradas o violetas debido a que el componente básico de la coloración de gram es el violeta de genciana, Las bacterias gram negativas se ven rosadas debido a que ellas no resisten el violeta de genciana y se deben colorear con safranina. Además de tener péptidoglicanos, las bacterias gram positivas tienen acido teicoico, este acido permite una mayor adherencia en las bacterias gram positivas. Además de tener péptidoglicanos, las bacterias gram negativas tienen lipopolisacaridos que están anclados dentro de la pared celular. Además de los lipopolisacaridos las bacterias gram negativas tienen una estructura similar a la membrana celular que une los péptidoglicanos y los lipopolisacaridos. Los lipopolisacaridos están compuestos por azucares y por lípidos; el lípido que esta presente en la pared celular de las bacterias gram negativas se denomina lípido A y hace referencia a la endotoxina bacteriana. La endotoxina bacteriana se encuentra por dentro de la pared celular de la bacteria, debido a eso la pared celular de la bacteria se debe romper o lisar para que la endotoxina bacteriana pueda salir y hacer daño. Cuando un paciente es sometido a antibióticos para combatir la bacteria gram negativa puede empeorar por un momento debido a que cuando el antibiótico destruye la pared celular de la bacteria, la endotoxina bacteriana queda expuesta y lesiona las células del organismo. La endotoxina bacteriana: Las bacterias gram negativas se clasifican en diferentes especies según los sacáridos que se encuentran en los lipopolisacaridos de la pared celular de la bacteria. Los flagelos son estructuras largas y delgadas que determinan el movimiento y la quimiotaxis de las bacterias. Existen bacterias inmóviles patógenas como por ejemplo la shigella disentería, esta bacteria tiene una toxina denominada Shiga, esta bacteria genera disentería en el ser humano: tipo de diarrea. Los pilis de adherencia tienen una alta capacidad de adherencia, los pilis permiten que las bacterias se puedan a unir a receptores específicos especialmente en mucosas.

Los pilis sexuales permiten el intercambio de la informacion genética entre bacterias (no es un proceso reproductivo); las bacterias en su citoplasma contienen plásmidos: fragmentos de ácidos nucleicos. Las bacterias que tienen pilis sexuales tienen la capacidad de adquirir propiedades de otras bacterias como por ejemplo la resistencia a un antibiótico. Las bacterias de nuestra microbiota intestinal (benignas) se pueden volver patógenas por medio de un intercambio de la informacion genética con una bacteria patógena: una bacteria patógena le puede pasar un plásmido que tenga la capacidad de sintetizar una toxina a una bacteria benigna para que esta bacteria benigna se vuelva patógena. La conjugación hace referencia al proceso en el cual las bacterias intercambian su informacion genética a través de los pilis; es el proceso en el cual una bacteria le entrega su informacion genética en plásmidos a otra bacteria a través de los pilis. Las capsulas son estructuras que pueden o no estar en una bacteria, las bacterias que tienen capsula. son mucho mas patógenas que aquellas que no tiene capsula, debido a que la capsula le brinda resistencia y protección a la bacteria, además las capsulas favorecen los procesos de adherencia de las bacterias a las células de la mucosa del cuerpo y previenen la fagocitosis: la capsula se le resbala a los linfocitos y macrófagos. Las bacterias pueden tener capsulas hechas de polisacáridos o de polipéptidos; las bacterias que tienen capsulas compuestas de polisacáridos tienen una mayor capacidad de adherencia y antifagocitaria que las que tienen capsulas compuestas de polipéptidos. Existen muy pocas bacterias con endosporas, sin embargo, las endosporas hacen referencia a las estructuras mas resistentes del mundo (OMG!); las endosporas bacterianas son tan resistentes que pueden sobrevivir por milenios. Cuando las bacterias se someten a un ambiente peligroso para ellas, deshidratan el acido nucleico, encierran el acido nucleico, lo inactivan, inmovilizan las proteínas y se encierran en la endospora: una estructura formada por dipicolinato calcio (acido dipicolinico y calcio) hasta que vuelvan a un ambiente benigno para ellas. Cuando las bacterias vuelven a ese ambiente las bacterias rompen la estructura, hidratan el acido nucleico y se replican. LA REPLICACION BACTERIANA hace referencia a una fisión binaria en donde la bacteria saca una copia de su cromosoma, realiza un proceso de lisis y de construcción en la pared celular y divide la célula en dos. Normalmente la tasa de replicación bacteriana es de 20 minutos, es decir que la reproducción bacteriana es de tipo exponencial o logarítmica: en 20 minutos se encuentran 2 bacterias, en 40 min 4, en 60 min 16, etc. Las fimbrias, el pilis y la capsula promueven la colonización e invasión al hospedero (daño indirecto); las endotoxinas, exotoxinas, los componentes de pared (proteína M en el Streptococous piogenes y la proteína A en el Staphylococo aureus) del y las enzimas hidrolíticas hacen referencia a los factores que causan daño directo al hospedero. Las exotoxinas hacen referencia a las toxinas que las bacterias sintetizan y secretan sin tener que romperse o lisarse. Existen diversos tipos de exotoxinas: 

Toxinas A-B: son toxinas conformadas por dos estructuras, una grande y una pequeña; cuando las toxinas AB se liberan, las dos estructuras se encuentran pegadas, la estructura grande de la toxina guía y moviliza a la estructura pequeña hacia el tejido, cuando la toxina llega al tejido las estructuras se separan y la estructura

pequeña lesiona las células; la toxina AB unida no es toxica. Ejemplos: toxina tetánica, toxina botulínica, colérica.  Toxinas no AB: son toxinas que se secretan y lisan de una vez.  Citoliticas: toxinas capaces de destruir células. El S. Aureus tiene una gran cantidad de toxinas citoliticas como hemolisinas (destruye GR), leucocinina (leucocitos).  Superantigenos: son proteínas bacterianas que tienen una gran capacidad para estimular un gran numero de células T. El superantigeno amplifica la presentación del antígeno a los linfocitos, por lo tanto exagera o amplifica la expansión clonal de anticuerpos específicos, esta gran cantidad de anticuerpos genera un desorden inmunológico y una respuesta inflamatoria sistémica. Cuando las toxinas de las bacterias entran al torrente sanguíneo pueden generar la muerte de un paciente. Las bacterias pueden lesionar los tejidos u órganos causando: Respuesta inflamatoria purulenta: en la mayoría de los casos esta respuesta inflamatorio genera destrucción de tejido: necrosis licuefactiva en los tejidos.  Respuesta inflamatoria sistémica: las bacterias engañan a los leucocitos, se genera un proceso de degranulacion en donde los leucocitos sacan los gránulos de su interior hacia un tejido sano y se lesiona el tejido; la respuesta inflamatoria sistémica se presenta cuando las bacterias generan un daño directo o indirecto en el endotelio vascular. Las respuestas inflamatorias siempre van acompañadas de una respuesta antiinflamatoria para detener el proceso y no lesionar el tejido, cuando las respuestas inflamatorias no son detenidas se puede lesionar el tejido endotelial y si se lesiona el tejido endotelial se sigue estimulando la respuesta inflamatoria. Ejemplo: endotoxina bacteriana y superantigenos.  Respuesta granulomatosa: se presenta cuando las células del organismo encierran a las bacterias.  Respuesta autoinmune: las bacterias tienen estructuras que engañan a las células inflamatorias del organismo y hacen que las células propias del organismo se ataquen a si mismas. ...