UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

CENTRO UNIVERSITARIO DE CIENCIAS BIOLGICAS Y AGROPECUARIAS

DEPARTAMENTO DE BIOLOGA CELULAR Y MOLECULAR

DESARROLLO DE LA UNIDAD 2: BACTERIAS

"Estamos en la Era de las Bacterias. Nuestro planeta ha estado siempre en la Era de las Bacterias. Las bacterias son- y siempre han sido- las formas dominantes en la Tierra.

- Stephen J. Gould Materia: MICROBIOLOGA Alumna: Estudiante de MVZ Ana Isabel Lechuga Zrate Profesor: Pasante Dr. En Cs. Yanet Karina Gutirrez Mercado

Incluso un examen superficial del mundo microbiano, revelara que las bacterias son uno de los grupos ms importantes de los seres vivos, desde cualquier criterio: nmero de organismos, importancia ecolgica general o importancia prctica para los seres humanos. De hecho la mayor parte de nuestro conocimiento sobre los fenmenos bioqumicos y de biologa molecular proceden de la investigacin con bacterias. Aunque gran parte de la investigacin se ocupa de microorganismos eucariotas, el ncleo principal radica en las procariotas. Hay dos grandes grupos de procariotas bien diferenciados: Bacteria y Archea. Para evitar confusiones, debe recordarse que, en sentido general, debe emplearse el trmino procariota para Archea y Bacteria; el trmino bacteria se refiere especficamente a las clulas del dominio Bacteria. Prescott, Harley & Klein. Microbiologa. 5ta. Edicin. Editorial McGraw Hill

rbol filogentico

Esta figura nos muestra los 3 dominios de estudio donde encontramos organizados los diferentes organismos existentes sobre la faz terrestre. http://scriptusnaturae.8m.com/Articulos/bac/arbol2.htm

La poca en que los cientficos solan considerar a las bacterias como pequeas bolsas de enzimas finaliz hace mucho tiempo.

-Howard J. Rogers

Bacteria: Dominio o impero que incluye a las clulas procariotas que tienen en la membrana, disteres de glicerol diacilo y presentan un RNAr eubacteriano. Tambin trmino general referido a los microorganismos procariotas, no multicelulares. Prescott, Harley & Klein. Microbiologa. 5ta. Edicin. Editorial McGraw Hill

MORFOLOGA DE LAS BACTERIAS: Tamao, Forma y Agrupacin

Qu tamao tiene una bacteria?

Comparacin de las diferentes estructuras conocidas que conforman la materia viva, donde ubicamos a las bacterias. http://www.biblioteca.org.ar/Libros/hipertextos%20de%20biologia/celula1.htm Se podra esperar que organismos pequeos, relativamente simples como las bacterias, fuesen uniformes en cuanto a forma y tamao. Aun que es cierto que muchas bacterias tienen morfologa similar, existen importantes variaciones. Prescott, Harley & Klein. Microbiologa. 5ta. Edicin. Editorial McGraw Hill Formas generales de las bacterias:

Oval o esfrica (cocos) Cilndrica o de bastn (bacilos) Espiral o helicoidal (espirilos)

Madigan y col. Biologa de los microorganismos. 10. Edicin. Editorial Prentice Hall

La mayora de las bacterias presentan forma de coco o bacilo. Prescott, Harley & Klein. Microbiologa. 5ta. Edicin. Editorial McGraw Hill

COCOS Los cocos son clulas casi esfricas. Pueden existir como clulas individuales, pero

se asocian tambin en agrupaciones caractersticas que son tiles frecuentemente para identificar a las bacterias. Prescott, Harley & Klein. Microbiologa. 5ta. Edicin. Editorial McGraw Hill Agrupaciones de los cocos:

Diplococos: los cocos se dividen en dos planos y permanecen unidos en parejas. Estreptococos: se dividen en planos paralelos formando cadenas Tetracocos: se dividen en dos planos perpendiculares (cuatro clulas) Sarcina: se dividen en tres planos perpendiculares dando agrupaciones cuboidales. Estafilococos: se dividen en tres planos irregulares formando racimos de cocos.

Madigan y col. Biologa de los microorganismos. 10. Edicin. Editorial Prentice Hall

Agrupaciones de cocos

http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Morfolog%C3%ADa_bacteriana.jpg

BACILOS La otra forma ms comn bacteriana es el bastoncillo, denominado bacilo.

Los bacilos varan considerablemente entre la proporcin de longitud y dimetro, siendo los cocobacilos tan cortos y anchos que parecen cocos. La forma del extremo del bacilo vara a menudo entre especies; puede ser plana, redondeada, en forma de puro o bifurcada. Aunque muchos bacilos aparecen aislados, pueden permanecer juntos despus de dividirse, formando parejas (diplobacilo) o cadenas (estreptobacilo, en empalizada). Prescott, Harley & Klein. Microbiologa. 5ta. Edicin. Editorial McGraw Hill

Agrupaciones de bacilos

http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Morfolog%C3%ADa_bacteriana.jpg

OTRAS FORMAS Aparte de estas dos formas ms frecuentes, las bacterias pueden adquirir una gran variedad de formas.

Vibrios: bacterias en forma de bastoncillos, curvados, con forma de coma o de espiral incompleta

Actinomicetos: largos filamentos multinucleados caractersticos o hifas, que pueden ramificarse para constituir una red denominada micelio.

Espirilos: Forma de bacilos largos retorcidos como espirales o hlices rgidos. Espiroquetas: Forma de bacilos largos retorcidos como espirales o hlices flexibles. Con yema: de forma ovalada a pera que produce una yema al final de una larga hifa. Con pednculos: Forma bacilar que tiene prolongaciones en forma de rabillo o

chichn. Pleomrficas: bacterias que tienen formas variables, aunque generalmente tienen

forma bacilar. Prescott, Harley & Klein. Microbiologa. 5ta. Edicin. Editorial McGraw Hill

Distintas formas y apndices bacterianos

http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Morfolog%C3%ADa_bacteriana.jpg

ESTRUCTURA BACTERIANA: Composicin qumica y Estructura de la clula bacteriana COMPOSICIN QUMICA DE LA CLULA BACTERIANA

La clula bacteriana tiene un contenido en agua del 70 al 85%. El peso hmedo (masa hmeda) de los seres unicelulares se estima mediante

centrifugacin y separacin de la masa celular de su medio de cultivo. El peso seco (masa seca) se estima luego de evaporar toda el agua, y estar

comprendido por lo tanto entre el 15 al 30% del peso hmedo. Si las clulas contienen grandes cantidades de materiales de reserva (es decir,

lpidos, polisacridos, polifosfatos o azufre) el peso seco es proporcionalmente superior. Los datos de la composicin elemental y la distribucin de los compuestos orgnicos integrantes del peso seco se dan en las tablas siguientes: http://www.biologia.edu.ar/bacterias/micro1.htm

Composicin elemental Elemento PorcentajeCarbono 50 % Oxgeno 20 % Nitrgeno 14 % Hidrogeno 8 % Fsforo 3 % Azufre 1 % Potasio 1 % Calcio 0.5 % Magnesio 0.5 % Hierro 0.2 %

Composicin del peso seco

Polmero PorcentajeProtenas 50 % Pared celular 10-20 % ARN 10-20 % ADN 3-4 % Lpidos 10 %

Tablas segn: http://www.biologia.edu.ar/bacterias/micro1.htm

ESTRUCTURA DE LA CLULA BACTERIANA

http://www.allposters.com/-sp/Bacteria-Cell-Posters_i838248_.htm

1. Estructuras siempre presentes. (A, B y C forman la cubierta celular)

A. Pared celular

Pared celular bacteriana

Diferencias de la pared celular de una bacteria Gram-positiva y una Gram-negativa http://locuras-mooy.blogspot.com/

Por fuera de la membrana celular, se encuentra una pared celular rgida de pptidoglicano, que esta presente en todas las bacterias excepto los micoplasmas. La presencia de la pared protege a la bacteria de la diferencia de presin osmtica entre el medio interno de la bacteria y el medio exterior. De no existir la pared la bacteria estallara. Adems la pared cumple funciones de proteccin como por ejemplo contra sustancias txicas.

Existen dos tipos de pared bacteriana que pueden diferenciarse por la Tincin de Gram (siglo XIX). El primer grupo de bacterias son aquellas capaces de retener el colorante cristal violeta luego de la decoloracin con alcohol-cetona. Estas bacterias son llamadas Grampositivas. El segundo grupo esta conformado por aquellas bacterias incapaces de retener el colorante luego del tratamiento decolorante, por lo tanto son llamadas Gramnegativas. http://www.genomasur.com/lecturas/Guia01.htm

a. Composicin: En bacterias Gram-positivas: es ms gruesa que la de los

Gramnegativas. Posee pptidoglicano, cidos teicoicos y lipoteicoicos. El componente fundamental es la murena, un pptidoglicano que solo se encuentra en los procariontes. La murena consiste en una cadena lineal de dos azcares alternados N-acetilglucosamina y cido acetilmurmico. A cada residuo de cido murmico se encuentra unido un tetrapptido compuesto de D- y L- aminocidos. Aproximadamente un tercio de los tetrapptidos presentes participan de la unin lateral entre cadenas adyacentes de murena. La pared celular es biolgicamente estable, resiste el ataque

Pared bacterial Grampositiva y sus componentes

http://www.genomasur.com/lecturas/Guia01.htm

En bacterias Gram-negativas: El espesor de la pared celular de una bacteria Gramnegativas es considerablemente menor que el de una Grampositivas. La cantidad de murena es mucho menor en los Gramnegativas. Los cidos teicoicos no estn presentes en las bacterias Gramnegativas. A ambos lados de la fina pared de murena se encuentra un gel periplsmico, que define al llamado periplasma (antes llamado espacio periplasmtico). Por fuera del periplasma se encuentra una estructura exclusiva de las Gramnegativas, la denominada membrana externa. Si bien es estructuralmente similar a una bicapa lipdica, su composicin es diferente de la de otras membranas biolgicas. Esta bicapa es muy asimtrica, la semicapa interna esta compuesta por fosfolpidos, pero la semicapa externa esta compuesta por lipopolisacridos (LPS), altamente txico para el ser humano (endotoxina). Para obtener nutrientes las bacterias Gramnegativas, poseen porinas que son protenas que forman poros en la membrana externa.

Pared bacterial Gramnegativa y sus componentes

http://www.genomasur.com/lecturas/Guia01.htm

b. Funcin: da forma y rigidez a la clula, es sostn de la membrana citoplasmtica y protege contra los efectos mecnicos, cambios en la presin osmtica y temperaturas

Garay Martnez y col. Gua de Microbiologa General. Academia de Microbiologa CUCEI. 2007 B. Membrana celular a. Composicin: Formada por una bicapa de fosfolpidos, con molculas de

colesterol intercaladas. As mismo tiene protenas intercaladas (integrales y semiintegrales) y superpuestas (perifricas). Tambin tiene carbohidratos que pueden unirse a las protenas o a los fosfolpidos.

Reynoso. Plenaria 3, del curso de verano 2008. CUCBA b. Propiedades: Altamente selectiva, autoreconstructiva (cuando es un dao

mnimo), asimtrica, elstica, resistente a la tensin, aislante elctrico y fluida.

c. Funciones: proteccin. Aislamiento del medio externo, formacin de compartimientos internos, permeabilidad selectiva, Transporte de sustancias en ambos sentidos, Receptor y traduccin de seales externas, interaccin celular, Sitio de actividades bioqumicas y Capacidad de desplazamiento y de expansin

Extrado de la plenaria 3 del profesor Ramn Reynoso; cursos de verano 2008. CUCBA Alberts [1999] Introduccin a la biologa celular, captulo 11, editorial Omega

Partes de una membrana celular

1) Bicapa de fosfolpidos 2) Lado externo de la membrana 3) Lado interno de la membrana 4) Protena intrnseca de la membrana 5) Protena canal inico de la membrana 6) Glicoprotena 7) Molculas de fosfolpidos organizadas en bicapa 8) Molculas de colesterol 9) Cadenas de carbohidratos 10) Glicolpidos 11) Regin polar (hidroflica) de la molcula de fosfolpido 12) Regin hidrofbica de la molcula de fosfolpido

Tomado de: http://fai.unne.edu.ar/biologia/cel_euca/la_membrana_celular.htm

C. Citoplasma Esta limitado por la membrana citoplasmtica, y en el se encuentran las inclusiones

celulares. En un principio considerado una "solucin" homognea de protenas, los mtodos de fraccionamiento acoplados a los estudios bioqumicos y de microscopa electrnica mostraron la complejidad del sistema. En realidad esta atravesado por numerosas membranas que lo compartimentalizan, si bien esta compartimentalizacin no es tan desarrollada como en eucariotas. http://www.biologia.edu.ar/bacterias/micro3.htm

D. Genoma (rea nuclear) Las clulas bacterianas no contienen ncleo caracterstico como en las clulas

vegetales y animales, si bien tienen cuerpos dentro del citoplasma que se considera como estructura nuclear. Madigan y col. Biologa de los microorganismos. 10. Edicin. Editorial Prentice Hall Se encuentra en una regin llamada nucleoide. Se trata de una molcula superenrrollada de ADN bicatenario, formada por dos molculas antiparalelas de polinucletidos complementarios. Contiene la informacin gentica e induce la divisin por fisin binaria. Garay Martnez y col. Gua de Microbiologa General. Academia de Microbiologa CUCEI. 2007

E. Inclusiones Hay de dos tipos: -Sin membrana que los rodea: grnulos de polifosfato, polipptidos, glucgeno, almidn y gotitas de grasa. -Con membrana que los rodea: grnulos de cido de poli--hidroxibutirato, azufre, carboxisomas (ayuda a la fijacin de CO2) y vacuolas de gas (hace que la bacteria flote).

Estas inclusiones sirven como reserva de alimento, almacenamiento de energa y oxidacin del azufre. Garay Martnez y col. Gua de Microbiologa General. Academia de Microbiologa CUCEI. 2007

F. Ribosomas Son elementos granulosos que se hallan contenidos en el citoplasma bacteriano;

esencialmente compuestos por cido ribonucleico, desempean un papel principal en la sntesis proteica.

Contienen dos subunidades: 30s y 50s As mismo hay tres tipos: Mensajero, de Transferencia y Ribosomal.

http://www.monografias.com/trabajos/bacterias/bacterias.shtml

2. Estructuras ocasionales A. Flagelos

Son apndices capilares sumamente finos que salen a travs de la pared celular y que se originan en una estructura granular (cuerpo basal) en el citoplasma inmediatamente por debajo de la membrana celular.

Son la causa de la movilidad de las bacterias. Estn hechos de flagelina (protena de forma helicoidal) Tienen tres partes: una estructura basal, una estructura a manera de gancho y un

filamento. Garay Martnez y col. Gua de Microbiologa General. Academia de Microbiologa CUCEI. 2007

Existen diferentes tipos de flagelos

Modificado de: http://ar.geocities.com/vetterworld/microbiologia/images/SegunFlagelos.gif

B. Fimbrias Tambin denominadas fimbriae. Muchas bacterias Gramnegativas poseen apndices cortos, finos, similares a pelos,

ms delgados que los flagelos y que normalmente, no participan en la movilidad celular. Una clula puede estar cubierta por 1000 fimbrias, pero slo son visibles en el microscopio electrnico.

Compuestos por subunidades de protenas organizadas helicoidalmente. Prescott, Harley & Klein. Microbiologa. 5ta. Edicin. Editorial McGraw Hill

C. Cpsula Tambin conocida como glucoclix o cpsula mucosa. Es la sustancia viscosa que forma una cubierta o envoltura alrededor de la clula.

No est presente en todas las bacterias. Garay Martnez y col. Gua de Microbiologa General. Academia de Microbiologa CUCEI. 2007

Los hidratos de carbono estn presentes en la membrana plasmtica unidos covalentemente a la protena o lpidos formando glucoprotenas y glucolpidos. Slo se encuentran en el lado externo de la membrana y son oligosacridos y en algunas membranas polisacridos. De esta forma la clula queda envuelta de material hidrocarbonado denominado glucoclix. En esta capa, la parte de hidratos de carbono, se pueden encontrar algunas protenas. Los oligosacridos pueden estar unidos a lpidos o protenas, mientras que los polisacridos slo se unen a las protenas. El grado de desarrollo del glucoclix es muy variable, en la mayora de las clulas forma una capa muy delicada. Sin embargo, en las clulas epiteliales suele estar muy desarrollado. http://www.elergonomista.com/biologia/cit12ma.htm Tiene las funciones de: Selectividad en la incorporacin de sustancias de bajo peso molecular a la clula, Reconocimiento especfico de clulas entre s, Uniones intercelulares y de las clulas con la matriz extracelular mediante glucoprotenas transmembranales, Propiedades inmunitarias, Anclaje de enzimas, Cambios en la carga elctrica en medio extracelular y contribuye a la virulencia. http://www.elergonomista.com/biologia/cit12ma.htm

D. Plsmido

Acumulo de DNA que se replica en el citoplasma bacteriano independientemente de la replicacin del cromosoma. Aunque en general es adecuado decir que el genoma de los procariotas consta de un solo cromosoma, muchas bacterias poseen, adems, uno o varios elementos genticos accesorios extracromosmicos, a los que denominamos plsmidos, los cuales poseen capacidad de replicacin autnoma (es decir, constituyen replicones propios). http://ciencia.glosario.net/ecotropia/pl%E1smido-9357.html

E. Esporas

Ciertas bacterias grampositivas pueden sintetizar un rgano de resistencia que les permite sobrevivir en condiciones ms desfavorables, y se transforma de nuevo en una forma vegetativa cuando las condiciones del medio vuelven a ser favorables. Esporulacin:

Se activan genes que producen la maquinaria para formar la espora y se desactivan genes involucrados en la funcin vegetativa celular.

Se forma un filamento axial de ADN

Se produce una invaginacin de la membrana lo que produce una estructura de membrana doble que engloba a la espora en desarrollo.

En el centro se sintetizan los constituyentes nicos de la espora. Posee un sistema generador de energa por gluclisis.

La espora queda rodeada de adentro hacia afuera por: la pared de la espora, la corteza, la capa y el exosporio.

Proceso de Esporulacin

http://es.geocities.com/joakinicu/apartado3l.htm

F. Pili Tambin nombrados pilus. Son apndices similares a las fimbrias. Hay aproximadamente de 1 a 10 por clula.

Los pilis sexuales se diferencian por que son ms anchos, estn determinados genticamente por factores sexuales o plsmidos conjugativos y son necesarios para la conjugacin bacteriana. Prescott, Harley & Klein. Microbiologa. 5ta. Edicin. Editorial McGraw Hill

FISIOLOGA BACTERIANA: Nutricin, Metabolismo, Reproduccin y crecimiento, Gentica bacteriana. NUTRICIN Para obtener energa y elaborar nuevos componentes celulares, los organismos tienen que disponer de materias primas, o nutrientes. Los nutrientes son sustancias que se emplean en la biosntesis y produccin de energa, y en consecuencia, son necesarios para el crecimiento microbiano. Prescott, Harley & Klein. Microbiologa. 5ta. Edicin. Editorial McGraw Hill Los nutrientes se pueden clasificar en dos tipos:

1. Macronutrientes: o macroelementos, son compuestos o elementos requeridos en cantidades significativas, como el carbono, el nitrgeno, fsforo, azufre, potasio, hierro, calcio y agua.

2. Micronutrientes: o microelementos, son compuestos o elementos requeridos en cantidades pequeas o elementos traza, como el cobalto, cobre, manganeso, nquel, selenio, tungsteno.

Garay Martnez y col. Gua de Microbiologa General. Academia de Microbiologa CUCEI. 2007

Nutricin: Toda naturaleza es, como se ha dicho, una conjugacin activa y pasiva del verbo comer.

-William Ralph Inge

Metabolismo: Los principios y mtodos de la bioqumica proporcionan actualmente el soporte para todas las ciencias biolgicas.

-E.L. Smith

Reproduccin y crecimiento: El logro evolutivo ms significativo que han alcanzado las bacterias como grupo, es un crecimiento celular eficaz y rpido en numerosos ambientes.

-J.L. Ingraham

Gentica: En la profundidad de la cueva del pecho del nio se oculta al acecho la naturaleza del padre, y revive de nuevo.

-Horacio, Odas

Las bacterias se pueden clasificar por su tipo de nutricin: 1. Al recibirla de una fuente de energa

a. Fottrofos: reciben la energa de la luz, como las cianobacterias b. Quimitrofos: reciben la energa de la oxidacin de compuestos orgnicos

o inorgnicos. 2. Por su fuente de carbono

a. Auttrofos: utilizan el CO2 como nica o principal fuente de carbono. Tienen necesidades ms simples. Satisfacen todas sus necesidades de C a partir del CO2 y la energa es suministrada por la oxidacin del S2.

b. Hetertrofos: Utilizan molculas orgnicas preformadas, reducidas, de los organismos. Normalmente son bacterias patgenas. Pueden tener necesidades de nutrientes especficos.

3. Por la fuente de hidrgeno o electrones a. Littrofos: Utilizan molculas orgnicas reducidas b. Organtrofos: Utilizan molculas orgnicas

Prescott, Harley & Klein. Microbiologa. 5ta. Edicin. Editorial McGraw Hill Garay Martnez y col. Gua de Microbiologa General. Academia de Microbiologa CUCEI. 2007 Tipos nutricionales principales entre los microorganismos

Tipo Fuente de energa para el desarrollo

Fuente de C para

el desarrollo

Ejemplo del gnero

Fototrficas Fotolitotrficas (Autotrficas)

Luz CO2 Chromatium

Fotoorganotrficas (Heterotrficas)

Luz Compuestos orgnicos

Rhodopseudomonas

Quimiotrficas Quimiolitotrficas (Autotrficas)

Oxidacin de compuestos inorgnicos

CO2 Thiobacillus

Quimioorganotrficas (Heterotrficas)

Oxidacin de compuestos orgnicos

Compuestos orgnicos

Escherichia

Garay Martnez y col. Gua de Microbiologa General. Academia de Microbiologa CUCEI. 2007 Requerimientos de nitrgeno, fsforo y azufre Para crecer un microorganismo debe ser capaz de incorporar grandes cantidades de nitrgeno, fsforo y azufre. Aunque estos elementos pueden adquirirse a partir de los mismos nutrientes que aportan carbono, los microorganismos pueden emplear tambin fuentes inorgnicas. El nitrgeno es necesario para sintetizar aminocidos, purinas, pirimidinas, algunos hidratos de carbono, lpidos y otras sustancias. El fsforo est presente en los cidos nucleicos, fosfolpidos, nucletidos como el ATP, varios cofactores, algunas protenas y otros componentes celulares. El azufre es necesario para la sntesis de los aminocidos cistena y metionina.

Factores de crecimiento Existen tres clases principales de factores de crecimiento:

A. Aminocidos: se necesitan para la sntesis de protenas B. Purinas y pirimidinas: necesarias para la sntesis de cidos nucleicos C. Vitaminas: Son molculas orgnicas pequeas que normalmente forman la totalidad

o parte de los cofactores enzimticos y slo muy pequeas cantidades se requieren para el crecimiento.

Prescott, Harley & Klein. Microbiologa. 5ta. Edicin. Editorial McGraw Hill METABOLISMO El metabolismo es una compleja e integrada red de reaccione bioqumicas para mantener la estructura y funcin celular. Su velocidad es controlada por las enzimas.

En el metabolismo microbiano mediante la generacin de energa la bacteria puede: Transportar los nutrientes Moverse Crecer Generar calor Fijar el CO2 Y el metabolismo hace que la bacteria sintetice: cidos nucleicos Protenas Lpidos Carbohidratos Pptidoglucano de la pared celular

Las enzimas son agentes catalticos orgnicos termolbiles producidos en

pequesimas cantidades por las clulas vivas. Por su sitio de accin se clasifican en: 1) Enzimas intracelulares: Funcionan dentro de las clulas. Sintetizan material celular

y efectan reacciones catablicas de las cuales se desprende la energa que aprovecha la clula.

2) Enzimas extracelulares: Actan fuera de las clulas. Realizan todos los cambios necesarios en los nutrientes del medio para permitir que entren a la clula como alimento.

Garay Martnez y col. Gua de Microbiologa General. Academia de Microbiologa CUCEI. 2007 Clasificacin y nomenclatura enzimtica

1. xido-reductasas (Reacciones de oxido-reduccin). Son las enzimas relacionadas con las oxidaciones y las reducciones biolgicas que intervienen de modo fundamental en los procesos de respiracin y fermentacin. En esta clase se encuentran las siguientes subclases principales: Deshidrogenasas y oxidasas. Son ms de un centenar de enzimas en cuyos sistemas actan como donadores, alcoholes, oxcidos aldehdos, cetonas, aminocidos, DPNH2, TPNH2, y muchos otros compuestos y, como receptores, las propias coenzimas DPN y TPN, citocromos, O2, etc.

2. Transferasas (Transferencia de grupos funcionales) Estas enzimas catalizan la transferencia de una parte de la molcula (dadora) a otra (aceptora). Su clasificacin se basa en la naturaleza qumica del sustrato atacado y en la del aceptor. Tambin este grupo de enzimas actan sobre los sustratos mas diversos, transfiriendo grupos metilo, aldehdo, glucosilo, amina, sulfat, sulfrico, etc.

3. Hidrolasas (Reacciones de hidrlisis) Esta clase de enzimas actan normalmente sobre las grandes molculas del protoplasma, como son la de glicgeno, las grasas y las protenas. La accin cataltica se expresa en la escisin de los enlaces entre tomos de carbono y nitrgeno (C-Ni) o carbono oxigeno (C-O); Simultneamente se obtiene la hidrlisis (reaccin de un compuesto con el agua) de una molcula de agua. El hidrgeno y el oxidrilo resultantes de la hidrlisis se unen respectivamente a las dos molculas obtenidas por la ruptura de los mencionados enlaces.

4. Liasas (Adicin a los dobles enlaces) Estas enzimas escinden (raramente construyen) enlaces entre tomos de carbono, o bien entre carbono y oxigeno, carbono y nitrgeno, y carbono y azufre. Los grupos separados de las molculas que de sustrato son casi el agua, el anhdrido carbnico, y el amoniaco. Algunas liasas actan sobre compuestos orgnicos fosforados muy txicos, escindindolos; otros separan el carbono de numerosos sustratos.

5. Isomerasas (Reacciones de isomerizacin) Transforman ciertas sustancias en otras ismeras, es decir, de idntica formula emprica pero con distinto desarrollo. Son las enzimas que catalizan diversos tipos de isomerizacin, sea ptica, geomtrica, funcional, de posicin, etc.

6. Ligasas (Formacin de enlaces, con aporte de ATP) Es un grupo de enzimas que permite la unin de dos molculas, lo cual sucede simultneamente a la degradacin del ATP, que, en rigor, libera la energa necesaria para llevar a cabo la unin de las primeras.

http://www.monografias.com/trabajos12/enzim/enzim.shtml

REPRODUCCIN Y CRECIMIENTO El crecimiento consiste en el aumento de los constituyentes celulares, y tiene como resultado un incremento del tamao o del nmero celular, o de ambos.

Cuando se cultivan los microorganismos en un sistema cerrado o cultivo discontinuo, la curva de crecimiento resultante tiene cuatro fases: latencia, exponencial o logartmica, estacionaria y de muerte. Prescott, Harley & Klein. Microbiologa. 5ta. Edicin. Editorial McGraw Hill

Curva de crecimiento bacteriano

Modificado:http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c2/Curva_de_crecimiento.png/450px-Curva_de_crecimiento.png y http://i.treehugger.com/images/2007/10/24/bacteria%20hydrocarbons-jj-001.jpg Fase de reposo o adaptacin Este periodo consiste en la adaptacin de las clulas microbianas a su nuevo ambiente. Despus de la inoculacin la poblacin permanece sin variaciones. Las clulas crecen en volumen, sintetizan enzimas, protenas, RNA. Existe un aumento en la actividad metablica Fase exponencial En esta fase las clulas se encuentran en un estado de crecimiento sostenido. Se sintetiza nuevo material celular a una tasa constante, pero ste material es en s cataltico y la masa aumenta de manera exponencial. Lo anterior continua hasta que uno o ms nutrimentos se agoten, o hasta que se acumule tal cantidad de metabolitos txicos que se inhiba el crecimiento. Esta fase puede prolongarse indefinidamente si las clulas se transfieren repetidamente a un medio nuevo (fresco) de composicin idntica al anterior.

Fase estacionaria En esta fase se puede observar recambio celular, lo cual se debe a que, aunque existe una prdida lenta de clulas por muerte, dicha prdida se compensa exactamente por la formacin de nuevas clulas a travs de crecimiento y divisin. As, la cifra de clulas viables se mantiene constante, aunque en realidad en el conteo aumente poco a poco el nmero de clulas, si se cuentan tambin las muertas. La duracin de esta fase depende de la naturaleza del microorganismo y de las condiciones del medio.

Muerte celular Representa el decremento de clulas debido al aumento progresivo de la tasa de mortalidad, misma que tarde o temprano alcanza un valor sostenido. http://www.unap.cl/csmar/BioTecnologia/Clase7.pdf METODOS DE REPRODUCCIN BACTERIANA

Los procariotas tienen una organizacin mucho mas simple que la de los eucariotas, los cuales entre otras cosas, tienen muchos mas cromosomas.

El cromosoma procariota es una sola molcula circular de ADN contenida en una regin definida del citoplasma, denominada nucleoide, sin estar separado del mismo por una membrana. Este cromosoma es el elemento obligatorio del genoma, aunque es frecuente encontrar unidades de replicacin autnomas llamadas plsmidos, que si se pierden, la bacteria sigue siendo viable.

El mtodo usual de duplicacin de las clulas eucariotas se denomina fisin binaria. La duplicacin de la clula va precedida por la replicacin del cromosoma bacteriano. Primero se replica y luego pega cada copia a una parte diferente de la membrana celular. Cuando las clulas que se originan comienzan a separarse, tambin se separa el cromosoma original del replicado.

Luego de la separacin (citocinesis), queda como resultado dos clulas de idntica composicin gentica (excepto por la posibilidad de una mutacin espontnea)

Una consecuencia de este mtodo asexual de reproduccin es que todos los organismos de una colonia son genticamente iguales. Cuando se trata una enfermedad originada en una infeccin bacteriana, una droga que mata a una bacteria matar a todos los miembros de ese clon (colonia). http://www.efn.uncor.edu/dep/biologia/intrbiol/mitosis.htm

Fisin binaria

Imagen tomada de: http://www.uic.edu/classes/bios/bios100/lecturesf04am/binfission.jpg

Otra forma de duplicacin en procariontes es la gemacin que es un sistema de duplicacin de organismos unicelulares donde por evaginacin se forma una yema que recibe uno de los ncleos mitticos y una porcin de citoplasma. Uno de los organismos formados es de menor tamao que el otro http://fai.unne.edu.ar/biologia/reproduccion/asexual.htm

Gemacin

Imagen tomada de: http://fai.unne.edu.ar/biologia/reproduccion/asexual.htm La esporulacin es otro mtodo de reproduccin bacteriana. Durante la esporulacin se lleva a cabo la divisin del ncleo en varios fragmentos, y por una divisin celular asimtrica una parte del citoplasma rodea cada nuevo ncleo dando lugar a las esporas. Dependiendo de cada especie se puede producir un nmero variable esporas y a partir de cada una de ellas se desarrollar un individuo independiente.

El proceso de esporulacin en bacterias sigue una serie de etapas: 1. Se produce una duplicacin del material gentico (ADN) mediante mitosis. 2. Comienza a formarse el septo de la espora y va aislando el ADN recin replicado junto a una pequea porcin de citoplasma. 3. La membrana plasmtica comienza a rodear el ADN, citoplasma y membrana aislada en el paso 2. 4. El septo de la espora rodea la porcin aislada formndose la forespora. 5. Se forma una capa de peptidoglicano entre las membranas. 6. La espora se recubre de una cubierta de resistencia. 7. Liberacin de la endospora de la clula al medio, en ocasiones a este paso tambin se le denomina esporulacin. Durante el proceso de esporulacin se llevan a cabo una serie de cambios qumicos y fsicos que dan lugar a cambios morfolgicos en la espora. http://www.mitecnologico.com/idc/Main/Esporulacion

Formacin de esporas bacterianas

http://www.ugr.es/~eianez/Microbiologia/images/09espo2.gif GENTICA BACTERIANA

La recombinacin mezcla elementos genticos (genoma o partes de un genoma) de

En bacterias no existe la reproduccin sexual, pero si tenemos recombinacin, tiene

Transformacin: la clula aceptora toma genes de una molcula de ADN (de la

ccin: es un mecanismo de recombinacin gentica en bacterias, que est

Conjugacin: es un mecanismo de recombinacin en bacterias que requiere el contacto directo entre dos bacterias. Es un proceso polarizado, es decir, siempre va en la

dos clulas diferentes en una misma clula, dando lugar a un nuevo genotipo. Tiene como consecuencia la dispersin de la variabilidad gentica entre organismos de una poblacin, y la transmisin de caracteres genticos entre individuos de una poblacin. En la recombinacin tiene lugar el apareamiento de molculas de ADN, que son homlogos y el intercambio de estas cadenas de ADN. Se forma un genotipo recombinante. lugar mediante la transferencia de una porcin del genoma de una bacteria dadora denominada exogenote a una bacteria aceptora o endogenote. Como consecuencia, se forma un merocigoto (zigoto parcial). Este merocigoto contiene el genoma entero de la clula aceptora y slo una parte de la clula dadora. En bacterias, la recombinacin es ocasional (slo de vez en cuando), fragmentaria (slo se recombina parte del genoma) y no es necesaria para completar el ciclo de vida de las bacterias. Lo que s es beneficioso es para la poblacin. http://www.elergonomista.com/microbiologia/11s04.htm clula dadora) que se encuentra en el medio que rodea a la clula aceptora. La clula dadora se fragmenta, y tambin lo hace la molcula de ADN. Uno de estos fragmentos es captado por la clula aceptora, si hay segmentos homlogos tiene lugar el intercambio de cadenas de ADN: recombinacin propiamente dicha. Trasdumediado por un virus bacteriano denominado bacterifago o fago. En este proceso, la clula dadora es en primer lugar infectada por un fago. Se forma as una partcula viral que est defectuosa, y que contiene parte del ADN del fago y parte del ADN de la bacteria. Ahora, esta partcula viral se llama partcula transductora y es capaz de infectar a una bacteria receptora. De esta manera hay una transmisin de ADN de una bacteria dadora a una bacteria aceptora, a travs de un fago. Un fago que infecta a una bacteria forma lo que se denomina partcula viral, que est constituido por una cpsida de protenas y en su interior est el genoma viral (la mayora de bacterias tienen ADN de cadena doble). Cuando un fago infecta a una bacteria, tiene lugar lo que se llama el ciclo de replicacin viral, cuyo objetivo es la formacin de numerosas partculas virales. Este ciclo de replicacin viral finaliza normalmente con la lisis de la bacteria. Por eso tambin se le llama ciclo ltico. Para que un fago infecte a una bacteria, tiene que ocurrir que este fago se una a la superficie de la bacteria. Es una unin especfica y est regulada por receptores que se encuentran en la superficie de la bacteria y reconocen de forma especfica protenas de la cpsida. Despus de la unin, tiene lugar la penetracin del ADN viral. A continuacin, el ADN del fago se multiplica dentro de la bacteria, mientras que normalmente el ADN de la bacteria es degradado. Cuando se ha multiplicado el ADN viral, se sintetizan las protenas de la cpsida del virus. Despus, tiene lugar el ensamblaje de las protenas de la cpsida y el ADN viral, formndose nuevas partculas virales. Finalmente, la bacteria se rompe y se liberan las partculas virales, que pueden volver a infectar nuevas bacterias.

misma direccin, por lo que hay clulas dentro de una poblacin de bacterias que siempre actan como dadora, F + o Fertilidad +, y luego hay otras que actan siempre como aceptoras, F - o Fertilidad -. http://www.elergonomista.com/microbiologia/11s04.htm y http://www.elergonomista.com/microbiologia/11s04.htm

CULTIVO DE BACTERIAS

Modificado de: http://universitas.usal.es/web/fundacion/universitas/es/sistemas/microacua/Demo1/fotos/aislamiento1.jpg y http://fotciencia06.fecyt.es/macro/inconfundible.html

Los medios de cultivo son una mezcla de nutrientes que en concentraciones adecuadas y en condiciones fsicas ptimas, permiten el crecimiento de los microorganismos.

Estos medios son esenciales en el Laboratorio de Microbiologa por lo que un control en su fabricacin, preparacin, conservacin y uso, asegura la exactitud, confiabilidad y reproducibilidad de los resultados obtenidos.

En los laboratorios de microbiologa se utilizan diferentes tipos de medios de cultivo que pueden ser preparados en forma lquida o en forma slida.

Usualmente para preparar un medio slido se parte de un medio lquido al que se le aade un agente solidificante como el agar, la gelatina o la slicagel.

Los medios de cultivo se pueden clasificar de acuerdo a la naturaleza de sus constituyentes en:

Medios naturales o complejos: constituidos por sustancias complejas de origen animal o vegetal, las que son usualmente complementadas por la adicin de minerales y otras sustancias. En ellos no se conocen todos los componentes ni las cantidades exactas presentes de cada uno de ellos.

Medios definidos o sintticos: son los medios que tienen una composicin qumica definida cualitativa y cuantitativamente. Generalmente se usan en trabajos de investigacin.

http://www.ucv.ve/Farmacia/Micro_web/Catedras02/medicult.pdf

De acuerdo al uso del medio de cultivo, stos se clasifican en: Medios de enriquecimiento: son medios lquidos que favorecen el crecimiento de un

tipo de microorganismo en particular. Permiten aumentar el nmero de microorganismos de ese tipo. Usualmente contienen una o ms sustancias inhibidoras del crecimiento de los microorganismos con excepcin de los que se quieren cultivar.

Medios selectivos: son parecidos a los de enriquecimiento, se diferencian por ser medios slidos y estn diseados para el aislamiento de microorganismos especficos.

Medios diferenciales: son medios que contienen indicadores de productos derivados de la actividad microbiana de los microorganismos. No contienen ningn tipo de sustancia con actividad antimicrobiana. Permiten revelar caractersticas fisiolgicas de los microorganismos.

Garay Martnez y col. Gua de Microbiologa General. Academia de Microbiologa CUCEI. 2007

Medio de cultivo diferencial

Prueba de citrato de Simmons http://quimicosclinicosxalapa04.spaces.live.com/?_c11_BlogPart_pagedir=Next&_c11_BlogPart_handle=cns!204AC1C68E772D5!1536&_c11_BlogPart_BlogPart=blogview&_c=BlogPart&partqs=cat%3DMICROBIOLOGIA-BACTERIOLOGIA

Los medios de cultivo se pueden preparar en el laboratorio a partir de cada uno de sus constituyentes bsicos o por simple rehidratacin de productos asequibles comercialmente (medios de cultivo deshidratados). Generalmente se prefiere el uso de los medios de cultivo deshidratados porque, adems de simplificar el trabajo, con ellos se tiene mayor probabilidad de obtener resultados reproducibles.

Para su preparacin se deben tener en cuenta los siguientes aspectos: 1. Prepararlos slo a partir de productos que provengan de fabricantes o proveedores

que suministren productos de calidad. 2. Utilizar agua destilada o desmineralizada con una calidad microbiolgica y

fisicoqumica adecuada. 3. Utilizar materiales de vidrio, bien lavados y enjuagados con agua destilada o

desmineralizada. 4. Controlar el tiempo y la temperatura recomendada durante su esterilizacin. Nunca

se deben exceder las condiciones sealadas por el fabricante. http://www.ucv.ve/Farmacia/Micro_web/Catedras02/medicult.pdf

FACTORES AMBIENTALES QUE INFLUYEN El desarrollo adecuado de los microorganismos en un medio de cultivo se ve

afectado por una serie de factores de gran importancia y que, en algunos casos, son ajenos por completo al propio medio.

1- disponibilidad de nutrientes adecuados Un medio de cultivo adecuado para la investigacin microbiolgica ha de contener,

como mnimo, carbono, nitrgeno, azufre, fsforo y sales inorgnicas. En muchos casos sern necesarias ciertas vitaminas y otras sustancias inductoras del crecimiento. Siempre han de estar presentes las sustancias adecuadas para ejercer de donantes o captadores de electrones para las reacciones qumicas que tengan lugar.

Todas estas sustancias se suministraban originalmente en forma de infusiones de carne, extractos de carne o extractos de levadura. Sin embargo, la preparacin de estas sustancias para su aplicacin a los medios de cultivo provocaban la prdida de los factores nutritivos lbiles.

Actualmente, la forma ms extendida de aportar estas sustancias a los medios es utilizar peptona que, adems, representa una fuente fcilmente asequible de nitrgeno y carbn ya que la mayora de los microorganismos, que no suelen utilizar directamente las protenas naturales, tienen capacidad de atacar los aminocidos y otros compuestos ms simples de nitrgeno presentes en la peptona.

Ciertas bacterias tienen necesidades nutritivas especficas por lo que se aade a muchos medios sustancias como suero, sangre, lquido asctico, etc. Igualmente pueden ser necesarios ciertos carbohidratos y sales minerales como las de calcio, magnesio, manganeso, sodio o potasio y sustancias promotoras del crecimiento, generalmente de naturaleza vitamnica.

Muy a menudo se aaden al medio de cultivo ciertos colorantes, bien como indicadores de ciertas actividades metablicas o bien por sus capacidades de ejercer de inhibidores selectivos de ciertos microorganismos. http://www.qb.fcen.uba.ar/microinmuno/SeminarioMedios.htm

2- consistencia adecuada del medio Partiendo de un medio lquido podemos modificar su consistencia aadiendo

productos como albmina, gelatina o agar, con lo que obtendramos medios en estado semislido o slido.

Los medios solidificados con gelatina tienen el gran inconveniente de que muchos microorganismos no se desarrollan adecuadamente a temperaturas inferiores al punto de fusin de este solidificante y de que otros tienen la capacidad de licuarla.

Actualmente los medios slidos son de uso universal, por su versatilidad y comodidad, pero hay tambin gran cantidad de medios lquidos cuyo uso est ampliamente extendido en el laboratorio.

3- presencia (o ausencia) de oxgeno y otros gases Gran cantidad de bacterias pueden crecer en una atmsfera con tensin de oxgeno

normal. Algunas pueden obtener el oxgeno directamente de variados sustratos. Pero los microorganismos anaerobios estrictos slo se desarrollarn adecuadamente en una atmsfera sin oxgeno ambiental. En un punto intermedio, los microorganismos microaerfilos crecen mejor en condiciones atmosfricas parcialmente anaerobias (tensin de oxgeno muy reducida), mientras los anaerobios facultativos tienen un metabolismo capaz de adaptarse a cualquiera de las citadas condiciones.

4- condiciones adecuadas de humedad Un nivel mnimo de humedad, tanto en el medio como en la atmsfera, es

imprescindible para un buen desarrollo de las clulas vegetativas microbianas en los cultivos. Hay que prever el mantenimiento de estas condiciones mnimas en las estufas de cultivo a 35-37C proporcionando una fuente adecuada de agua que mantenga la humedad necesaria para el crecimiento de los cultivos y evitar as que se deseque el medio. http://www.qb.fcen.uba.ar/microinmuno/SeminarioMedios.htm

5- Luz ambiental La mayora de los microorganismos crecen mucho mejor en la oscuridad que en

presencia de luz solar. Hay excepciones evidentes como sera el caso de los microorganismos fotosintticos. Garay Martnez y col. Gua de Microbiologa General. Academia de Microbiologa CUCEI. 2007

6- pH La concentracin de iones hidrgeno es muy importante para el crecimiento de los

microorganismos. La mayora de ellos se desarrollan mejor en medios con un pH neutro, aunque los hay que requieren medios ms o menos cidos. No se debe olvidar que la presencia de cidos o bases en cantidades que no impiden el crecimiento bacteriano pueden sin embargo inhibirlo o incluso alterar sus procesos metablicos normales.

7- Temperatura Los microorganismos mesfilos crecen de forma ptima a temperaturas entre 15 y

43C. Otros como los psicrfilos crecen a 0C y los temfilos a 80C o incluso a temperaturas superiores (hipertemfilos). En lneas generales, los patgenos humanos crecen en rangos de temperatura mucho ms cortos, alrededor de 37C, y los saproftos tienen rangos ms amplios.

8- Esterilidad del medio Todos los medios de cultivo han de estar perfectamente estriles para evitar la

aparicin de formas de vida que puedan alterar, enmascarar o incluso impedir el crecimiento microbiano normal del o de los especimenes inoculados en dichos medios. El sistema clsico para esterilizar los medios de cultivo es el autoclave (que utiliza vapor de agua a presin como agente esterilizante) http://www.qb.fcen.uba.ar/microinmuno/SeminarioMedios.htm

TAXONOMA BACTERIANA

http://microbiosdetrigoso.blogspot.com/2007/10/explosin-bacterias-inmunologa-vacunas-y.html

Rama de la biologa que se ocupa de Nombrar, Organizar y Mostrar Relaciones entre seres vivos

Funciones: 1. Identificar y describir la unidad taxonmica bsica o especie 2. Visualizar la forma apropiada de catalogar esas unidades

Tiene tres disciplinas de apoyo:

La Clasificacin: Define los criterios, organiza y agrupa a los seres vivos. Es el arreglo ordenado de las unidades a grupos

La Nomenclatura: Se ocupa de los problemas tcnicos de los nombres. Es rotular o nombrar unidades definidas por clasificacin

La Identificacin: Es la aplicacin prctica de lo anterior http://www.unap.cl/csmar/BioTecnologia/Clase12.pdf Caracterizacin de las especies

De un modo ideal, las especies deberan caracterizarse basndose en la descripcin completa de sus fenotipos o incluso de sus genotipos. La prctica taxonmica no llega a estos ideales ya que en la mayor parte de los grupos de seres vivos la descripcin del fenotipo es fragmentaria y la caracterizacin del genotipo es incompleta.

Los caracteres fenotpicos de ms fcil determinacin son los estructurales y anatmicos que pueden observarse directamente. La clasificacin de las bacterias constituye una excepcin dada su extrema simplicidad estructural, esto hace que se

disponga de un rasgo demasiado reducido de caracteres para poder hacer una caracterizacin adecuada.

Por ello, los taxnomos bacterianos se vieron forzados a buscar otros tipos de propiedades, bioqumicas, fisiolgicas, ecolgicas, para aadir a las propiedades estructurales.

La clasificacin de las bacterias se basa en atributos funcionales, la mayor parte de las bacterias slo pueden identificarse por lo que hacen y no simplemente por su apariencia. Esto representa un problema adicional para el taxnomo bacteriano, el estudio de estas propiedades funcionales conlleva a la realizacin de experimentos, por lo tanto ste nunca podr estar seguro de haber llevado a cabo los experimentos adecuados con fines taxonmicos: podra ocurrir que omitiera la realizacin de ciertos experimentos que indicaran la existencia de agrupamientos significativos dentro de una coleccin de cepas.

Sin embargo, est tomando auge una nueva alternativa que podra resolver pronto el problema, son las tcnicas moleculares para la caracterizacin genotpica bacteriana, que proporcionan una posible base objetiva para la definicin de especie bacteriana. http://www.revistaciencias.com/publicaciones/EpZyFFlAZyqorLnlLE.php

Parmetros morfolgicos: i. forma

ii. tamao iii. motilidad (mvil, no-mvil); flagelo (posicin, nmero, etc.) iv. inclusiones celulares v. color

vi. morfologa de la colonia vii. caractersticas ultraestructurales

viii. tinciones

Parmetros fisiolgicos y metablicos: i. composicin de la membrana

ii. composicin y estructura de la pared celular (LPS) iii. metabolismo energtico bsico iv. caracteres nutricionales y metablicos v. requisitos nutricionales especiales

vi. susceptibilidad a bacterifagos

Caractersticas moleculares: i. comparacin de protenas, enzimas, poliaminas

ii. composicin de cidos nucleicos (%G+C) iii. hibridacin de cidos nucleicos iv. secuencia de cidos nuclecos http://www.unap.cl/csmar/BioTecnologia/Clase12.pdf