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………