Tema IV.2. Las bacterias clasificación, estructura y replicación PDF

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MODULO IV: MICROBIOLOGÍA GENERAL

T2. Las bacterias: clasificación, estructura y replicación 1-Morfología bacteriana Dentro de la morfología bacteriana destacan las siguientes formas: -cocos (forma esférica) -bacilos (forma alargada o de bastón) -vibrios (forma de coma) -espirilos y espiroquetas (forma helicoidal) -cocobacilos (forma mixta) Además, algunas bacterias tienden a formar agrupaciones como los diplococos (dos), los estreptococos (con forma de filo), o estafilococos (con forma de racimo).

La estructura bacteriana presenta: elementos obligados, que son indispensables para la vida bacteriana (se supone que los presentan todas las bacterias, pero hay excepciones, como la pared celular) y elementos facultativos (opcionales) pueden tenerlos o no en distintos momentos del ciclo de vida bacteriano. 1.1.

ELEMENTOS OBLIGADOS

Los elementos bacterianos obligados desde el exterior al interior son: pared celular, membrana citoplasmática, mesosomas, citoplasma, DNA (nucleoide) y ribosomas. 1.1.1. Pared celular La pared celular es una estructura rígida situada externamente a la membrana citoplasmática. En función del tipo de pared celular que tengan las bacterias responden a la tinción de Gram como Gram positivas o Gram negativas. La diferencia radica en que las G+ no se decoloran, mientras que las negativas se decoloran y por tanto se tiñen con otro colorante distinto.

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Tinción de Gram La mayor parte de las bacterias que se obtienen de muestras clínicas se identifican de forma inicial haciéndolas crecer en un cultivo puro y después se examina la forma y el color de estas mediante la colocación de una muestra del cultivo en un portaobjetos y su tinción. En casi todos los casos el procedimiento inicial clave es la tinción de Gram. En procedimiento de tinción de Gram El patólogo danés Christian Gram creó el procedimiento de tinción de Gram en la década de 1980. Método rápido y económico. Protocolo -Se coloca una pequeña cantidad de la bacteria que se quieren teñir en un gota de agua autoclavada sobre un portaobjetos y se deja secar al aire. -El portaobjeto se fija con calor de baja intensidad -Se tiñe con cristal violeta, se lava y se agrega un mordente llamado solución de lugol para fijar la tinción. -El portaobjetos de lava de nuevo y se decolora con una mezcla de alcohol y acetona. -El portaobjetos se vuelve a teñir con safranina , se lava y se seca con absorbente. -Se visualiza al microscopio con lente de inmersión (100x) en aceite: -Resultado al microscopio óptico: Las Gram+ se observan de color púrpura/ Las Gram- se observan de color rojo-rosa

Pared de las bacterias Gram positivas En la pared de las bacterias Gram positivas, el principal componente es el pétidoglicano o mureína. El peptidoglicano forma una capa muy gruesa que consta de dos partes: -Parte glucídica se compone de cadenas de unidades repetidas de disacáridos: Nacetilmurámico (MurNAc) y N-acetilglusosamina (GlcNAc) unidas por enlaces ß (1-4). -Parte peptídica formada por cadenas de 4 aminoácidos (L-Ala, D-Glu, L-Lys y D-Ala). Las cadenas de tetra-péptidos se unen entre ellas por puentes de pentaglicina (5 glicinas) que unen el tercer aa de la cadena con el cuarto de la otra. Adicionalmente las Gram positivas tienen ácidos teicoicos y lipoteitoicos: -El ácido teitoico está inmerso en el peptidoglicano, permite hacer más fuerte la estructura tridimensional de las G+ y actúan como soportes de antígenos. -El ácido lipoteitoicos une el peptidoglicano y se ancla a la membrana citoplasmática. 2

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Pared de las bacterias Gram negativas En las Gram negativas la pared celular es una capa fina (5% del peso de la bacteria exclusivamente). Tiene una capa fina de peptidoglicano. La parte peptídica del peptidoglicano presenta un aa diferente (L-Ala, D-Glu, L-Diaminopimélico y D-Ala). Por fuera del peptidoglicano tiene una membrana externa constituida por una bicapa lipídica que contiene lipopolisacáridos, lipoproteínas, y otras proteínas como porinas y permeasas. En el lipopolisacárido, la parte lipídica actúa como una endotoxina (exclusivo de G-) y la parte del polisacárido actúa como parte antigénica. La bicapa es asimétrica, la parte de abajo son fosfolípidos y la de arriba son polisacáridos, en la que se introducen proteínas. Entre la membrana citoplasmática y el peptidoglicano se encuentra el espacio periplásmico que contiene enzimas y otras proteínas.

Diferencias clínicas entre Gram positivas y Gram negativas ❖ Gram positivas • Las bacterias Gram positivas se encuentran en mayor número sobre la piel y la superficie de las mucosas. 3

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La mayoría son cocos (Streptococcus, Staphylococcos), aunque algunos como son bacilos (Bacillus, Clostridium). Las bacterias Gram positivas importantes desde el punto de vista médico, y más prevalentes son los estreptococos, los estafilococos y los neumococos que ocasionan infecciones piógenas agudas como neumonía, furúnculos, faringitis y meningitis. • Son más sensibles a la acción lítica de la lisozima y la penicilina G que las Gram negativas, ya que las G+ carecen de membrana externa que restringa el acceso de dichas sustancias a la pared celular. Bacterias G+ representativas: ✓ Staphylococcus aureus. Responsable de abscesos, dermatitis, infecciones localizadas y •

posibles gastroenteritis. ✓ Streptococcus pyrogenes. Causante de infecciones supurativas en el trayecto respiratorio, así como de fiebre reumática. ✓ Streptococcus aglactiae. Frecuente en casos de meningitis neonatal, y neumonía. ✓ Streptococcus faecalis. Usual en infecciones en vías biliares y urinarias, habita en el colon humano. ✓ Streptococcus pneumoniae. Responsable de neumonías e infecciones en las vías respiratorias, así como otitis, meningitis y peritonitis. ✓ Streptococcus sanguis. Causante de endocarditis, cuando ingresa al torrente sanguíneo a través de lesiones en su hábitat, la boca y la mucosa dental. ✓ Clostridium tetani. Bacterias responsables de los tétanos, entran al cuerpo desde el suelo por traumatismos en las extremidades. ✓ Bacillus antracis. Se trata de la conocida bacteria del ántrax, tanto en su versión cutánea como en la pulmonar. ✓ Clostridium botullinum. Causante del botulismo clásico y el infantil, habita en el suelo y en los alimentos mal conservados. ✓ Clostridium perfringes. Esta bacteria segrega toxinas que destruyen la pared celular, y es responsable de las gangrenas gaseosas, la enteritis necrosante y la endometritis. ❖ Gram negativas • La mayor parte de las bacterias Gram negativas importantes desde el punto de vista médico corresponden a diplococos o bastones. • Muchas de ellas residen de forma permanente en el aparato digestivo. • Son la causa principal de infecciones de heridas y vías urinarias, pulmones y meninges, además del aparato digestivo. • Suelen ser más sensibles a la acción lítica de los anticuerpos que las G+. Bacterias G- representativas: ✓ Neisseria meningitidis. Peligrosa bacteria causante de meningitis y meningocococemias, coloniza las vías respiratorias humanas y asciende a las meninges por vía sanguínea. ✓ Neisseria gonorrhoeae. Conocidísima por ser la causante de la gonorrea, común enfermedad de transmisión sexual. ✓ Escherichia coli. Habitante usual del colon humano, está involucrada en las llamadas “diarreas del viajero”, así como en meningitis neonatal, sepsis e infecciones urinarias.

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✓ Salmonella typhi. Bacteria responsable de la enfermedad conocida como fiebre tifoidea, suele transmitirse por vía fecal-oral: contaminación de aguas, mala disposición de excretas o higiene defectuosa. ✓ Haemophilus influenzae. Bacilo usualmente aerobio, es responsable de numerosas meningitis, otitis, sinusitis, bronconeumonías, y artritis séptica. ✓ Bordetella pertussis. Causante de la enfermedad conocida como Tos ferina, de alta mortalidad infantil. Bacterias resistentes a la tinción de Gram Algunas bacterias no pueden clasificarse mediante tinción de Gram, ya sea por su difícil tinción o porque carecen de pared celular. Entre las que resisten a la tinción de Gram se encuentran: •

las micobacterias. Presentan envolturas celulares con alto contenido en ceras.

•

las micoplasmas. Bacterias más pequeñas que se conocen. Carecen de pared celular. La membrana citoplasmática contiene esteroles.

Función de la pared celular 1) Coloración de Gram 2) Otorgan forma y rigidez 3) Protege frente a la presión osmótica intra y extracelular y frente a diversos enzimas. 4) Actúan como filtro mecánico (filtran algunas sustancias) 5) Participan en la división bacteriana (bipartición) 6) Asientan o localizan antígenos 7) Presentan receptores de adhesión, a través de los que se pueden unir a otras bacterias y

a las endotoxinas (solo las G-) 8) Es diana para antibióticos

1.1.2.

Membrana plasmática

Las membranas citoplasmáticas de las bacterias Gram + y Gram – son similares. Cada una de ellas tiene una membrana citoplasmática trilaminar, formada de proteínas (60-70 %), lípidos y fosfolípidos (20 a 30%), y una pequeña cantidad de carbohidratos. Los fosfolípidos forman una bicapa con los extremos polares orientados hacia el interior y las proteínas hacia el exterior de la membrana. Funciones principales: 1) Actúa como una barrera osmótica- solo permite el paso de moléculas más pequeñas que el glicerol (transporte pasivo). Las moléculas de más tamaño entran en al citoplasma ayudadas por las permeasas (transporte activo). 2) Participa en procesos bioenergéticos. 3) Sintetizar componentes de membrana, pared celular y de capsulas o glucocalix. 4) Secreción de proteínas.

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1.1.3.

Mesosomas

La membrana citoplasmática presenta mesosomas, que son plegamientos de la membrana citoplasmáticas No son muy evidentes y solo se suelen ver con el microscopio electrónico. Tipos de mesosomas: Se destacan dos tipos de mesosomas: Mesosomas Septales: forman el tabique en la división celular y en la formación del Pre esporo. Mesosomas Laterales: tienen funciones sintéticas y secretoras. Ejemplo: Exoenzimas como Betalactamasas Funciones de los mesosomas 1) Actúan en la partición del cromosoma bacteriano. 2) Intervienen en la síntesis del tabique que se forma en la división bacteriana. 3) Ayudan a aumentar la superficie de la membrana plasmática y sujetan el cromosoma

bacteriano. 4) Son poseedoras de una cantidad de enzimas que se utilizan para dirigir la duplicación del

ADN bacteriano mediante la ADN-polimerasa y sus movimientos mesosómicos. 5) Intervienen en la respiración, ya que posee una membrana con estructura similar a los

ATP-sintetasas de las mitocondrias. 6) Favorecen el incremento de la membrana plasmática. Existen enzimas que regulan la

formación de los fosfolípidos. 7) Conducen la fotosíntesis en bacterias fotosintéticas, porque los fotosistemas están ubicados en la membrana del mesosoma.

1.1.4.

Citoplasma

Está compuesto por: • •

Coloide formado por azúcares, enzimas etc Ribosomas 70S (subunidades de 30 y 50S) 6

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• •

o

Síntesis de proteínas.

o

Se diferencian de los ribosomas eucariotas (80, subunidades de 40S y 60S)

o Diana de antibióticos: tetraciclina y cloranfenicol. Plásmidos (ADN extracromosómico) Inclusiones. Granulaciones que cumplen la función de depósito de sustancia de reserva: almidón, polifosfatos (energía), ácido polihidroxibutírico, lípidos etc

1.1.5.

Nucleoide bacteriano

• Está formado por un único cromosoma formado por DNA bicatenario circular

superenrollado. • Carece de membrana, de nucléolo y de histonas. • Está unido en uno o más puntos a la membrana citoplasmática • Posee la información genética esencial • Contiene genes de copia única. Al existir un único cromosoma los genes son únicos. No

existen genes dominantes y recesivos.

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