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TEMA 2: MORFOLOGÍA Y ESTRUCTURA BACTERIANA
A)A NIVEL EXTERNO:
1.PARED BACTERIANA
Elemento obligatorio para todas las bacterias, excepto mycoplasmas (nunca han tenido pared). Es una estructura rígida que confiere resistencia y forma a la bacteria. Se pone de manifiesto mediante el método de tinción de Gram:
- Gram+ → grosor hasta 800 Å (entre 150-800 Å). Bacterias de color violeta.
- Gram- → grosor aprox. 100 Å. Bacterias de color rosa. La arquitectura molecular (lo que forma la pared) es distinta para los gram+ y los gram-
GRAM+: su pared está formada por: − Cadenas largas de polisacáridos: N-acetil muramico y N-acetil glucosamina. − Cadenas cortas de péptidos: ácido Diaminopimélico. Estas estructuras largas y cortas van a formar la MUREÍNA (peptidoglicano) que es el componente principal de la pared de los Gram+, el cual le da su grosor. El peptidoglicano está formado por:
- Ácido Teicoico: formado por un polialcohol (ribitol o glicerol).
- Ácido lipoteicoico: similar al ácido teicoico pero con un lípido incorporado además del polialcohol. Estos dos ácidos se introducen en la mureína y se ponen en contacto con la membrana plasmática bacteriana. GRAM-: pared explicada de abajo a arriba. Formada por: − Mureína: misma estructura que las Gram+, pero en mucha menos cantidad. − Membrana externa → fosfolípidos, lipopolisacáridos, proteínas (tubos azules). *Lipopolisacárido: 3 zonas:
- Lípido A (la más interna): Endotoxinas (palitos lilas).
- Core (zona central): pentosas, hexosas, N-acetil glucosamina. (franja roja).
- Polisacárido O (palitos rojos): antígeno O de las Gram- (puntitos de los palitos rojos). Son cadenas laterales de polisacárido O. *Proteínas: son huecas y sus paredes están formadas por unas proteínas llamadas porinas.
Hay bacterias que son originalmente protoplastos, no es que hayan perdido la pared bacteriana,si no que nunca la tuvo, un ejemplo de esto son los mycoplasmas, y a estos se les denominan“Forma L”.
- Esferoplastos: no se destruye la pared completamente, quedan restos de pared. Estas bacterias son capaces de volver a sintetizar la pared completamente y tienen la capacidad de multiplicarse. MORFOLOGÍA BACTERIANA
- COCOS: redondos, diámetro 1 micra. Se pueden encontrar aislados, formando cadenas, formando racimos, en forma de granos de café...
- BACILOS: alargados, tamaño variable (hasta 6 micras). Pueden encontrarse aislados, empalizados, de extremos redondeados, cortados, puntiagudos, formando cadenas, en forma de coma (vibrian)...
- HELICOIDALES: forma de tirabuzón o muelle. Tamaño hasta 15 micras. 2.MEMBRANA CITOPLASMÁTICA BACTERIANA
Estructura obligatoria con invaginaciones llamadas mesosomas. Se diferencia de las animales porque no posee esteroles, pero la estructura es igual. Está formada por:
- Proteínas: que atraviesan la membrana entera o no, sólo una parte de ésta; estas proteínas son las permeasas, que son proteínas de transporte.
- Lípidos: forman una bicapa lipídica. FUNCIONES Semipermeable: no deja pasar a todos los elementos. Realiza una selectividad a través de las permeasas. Éstas se unen a las sustancias que tienen que pasar. En la membrana el ADP pasa a ATP. Es donde se metabolizan los polímeros de la pared y la cápsula. MESOSOMAS Las bacterias carecen de mitocondrias, por lo que los mesosomas tienen una pequeña función mitocondrial: − Secreta exoenzimas: ayuda al transporte de electrones. − Inicio multiplicación bacteriana: interviene en la síntesis del tabique y en la división del cromosoma bacteriano. 3.CÁPSULA Bacteria capsulada: bacteria con poder para sintetizar una cápsula, presente o no cápsula. Es decir, la bacteria capsulada no siempre va a presentar cápsula.
- Cuando presenta cápsula → FASE S (fase lisa). La cápsula confiere virulencia. FACTOR DE VIRULENCIA MUY IMPORTANTE.
- Cuando pierde la cápsula → FASE R (fase rugosa). Se pierde la virulencia. La cápsula es un elemento facultativo formada por polipéptidos mucosos. Da aspecto mucoso a la colonia (cuando se siembra un microorganismo en un medio de cultivo se multiplican rápidamente formando colonias). Cuando las colonias presentan cápsula tienen aspecto mucoso. Va a ser antigénica (antígeno K): siempre que una bacteria tenga antígeno K va a ser capsulada, presente la cápsula o no. Cuando la bacteria está capsulada dificulta o impide el proceso de fagocitosis así como la penetración de los antibióticos (antivirus), dentro de la bacteria. Dependiendo del tamaño de la cápsula hablamos de: − Fase 1: tamaño pequeño. − Fase 2: tamaño intermedio. − Fase 3: gran cápsula.
- Cuerpo basal: formado por anillos implantados en la membrana citoplasmática. A partir de él se produce un codo, produciendo un flagelo libre (sale de la bacteria). SOLO LOS FLAGELOS CONFIEREN MOVILIDAD A LA BACTERIA. (los pilis no). 5.PILIS Elementos facultativos. Por lo general de tamaño pequeño. TIPOS
- Pilis comunes o fimbrias: rodeando ala bacteria. Sirven para la asherencia de la bacteria. FACTOR DE VIRULENCIA.
- Pili sexual: solo 1. No está sintetizado. Solamente se va a sintetizar cuando la bacteria posee un plásmido transmisible, el cual codifica que se forme el pili sexual. Los pilis están formados por una proteína que es la Pilina. Son antigénicos → antígeno F. B)A NIVEL INTERNO 1.CROMOSOMA BACTERIANO Carece de membrana nuclear. Está constituido por una cadena doble de ADN de 1 a 2 mm, está dispuesto de manera circular y enrollado en el espacio (1-1,5 μ). Está formado por nucleótidos: guanina, citosina, timina y adenina. En el ARN hay uracilo en vez de timina. 2.PLÁSMIDOS Elementos facultativos. Son unidades genéticas extracromosómicas, es decir, son unidades de ADN circulares, sin extremos libres. Es una cadena doble de ADN. TIPOS 1.Transmisibles: aquel que induce su propia transferencia por un proceso de conjugación bacteriana y codifica la síntesis de un pili sexual cuando se realiza la transferencia del plásmido. Pueden ser:
- F (factor F)→ plásmidos que portan características genéticas de las bacterias.
- R (factor R)→ portan resistencia a los antibióticos. *F- → no tiene plásmido. 2.Plásmidos no transmisibles: no inducen su transferencia, por lo tanto, es una bacteria plasmídica pero que no codifica la formación de pili sexual. Se producen fenómenos de transformación y fenómenos de transducción para realizar para realizar la transferencia, nunca por el fenómeno de conjugación. A veces, cuando una bacteria acaba de recibir el plásmido (ya sea transmisible o no), el plásmido no queda libre, sino que se incorpora al cromosoma bacteriano, denominandose episoma que se transmite igual que en los casos anteriores. 3.RIBOSOMAS La diferencia entre un ribosoma bacteriano y un ribosoma animal es la constante de sedimentación. En los bacterianos es de 70S, cuando estos se separan en las 2 subunidades formando los poliribosomas, las subunidades serán de 30S la pequeña y 50S la mayor. La del animal es de 80S. 4.ESPORAS Elemento facultativo. Formas de resistencia bacteriana. Toda aquella bacteria que tenga capacidad de formar esporas se denomina bacteria esporulada, en la que a lo largo de toda su vida no tiene por qué sintetizar las esporas, pero aún así se denominará esporulada. En las bacterias esporuladas en forma vegetativa (forma normal de la bacteria) no sintetizará esporas. Pero si está en un medio hostil para ella (tª, humedad...) en vez de morir, formará esporas y será capaz de sobrevivir todo el tiempo necesario en forma de esporas.
ESTRUCTUTA DE UNA ESPORA LIBRE
MULTIPLICACIÓN BACTERIANA
Las bacterias se reproducen por fisión binaria transversal: cuando la bacteria a nivel de su cromosoma inicia la multiplicación, en uno o varios puntos (puntos de origen), se comienza la duplicación del material genético por la acción de la ADN polimerasa. En este momento, los mesosomas se introducen hacia el interior y empieza la separación de los cromosomas, separándolos en ambos polos bacterianos tras la unión de los mesosomas. A la vez que los mesosomas se introducen, se inicia la formación de los componentes de la pared. Cuando todo está formado se produce la división a nivel de esa nueva pared intermedia, esa división se produce por la acción de una amidasa, que divide la célula en dos células hijas exactamente iguales.
CURVA DE CRECIMIENTO
La multiplicación bacteriana dará lugar a una curva de crecimiento bacteriano, que se da por el tiempo de generación bacteriana que es el tiempo que tarda una bacteria en crecer y multiplicarse por unidad de tiempo. Cuando las bacterias se introducen en un medio líquido con sustancias nutritivas es donde se observan perfectamente la curva de crecimiento. 1ªFase de latencia: no se observa ningún crecimiento pero hay aumento de metabolismo bacteriano, una gran crecimiento de ribosomas para síntesis de proteínas. 2ªFase exponencial o logarítmica: la bacteria se multiplica por unidad de tiempo, inicia la multiplicación la cual puede ser muy corta y acelerada en algunas bacterias (unos 20 min) y otras muy lenta como el Mycobacterium tuberculosis. Las bacterias comenzarán a consumir todos los nutrientes (si es aerobia consumirá el oxigeno, etc..) 3ªFase estacionaria: hay una disminución de nutrientes (el mismo numero de bacterias que se multiplican es igual al mismo que empiezan a morir). 4ªFase de declinación: termina con la muerte de las bacterias.
CONDICIONES AMBIENTALES
- Agua.
- Oxígeno.
- Anhídrido Carbónico.
- Temperatura.
- pH. CLASIFICACIÓN DE LAS BACTERIAS POR EL TIPO DE RESPIRACIÓN 1.Aerobios Estrictos: aquellas bacterias en que el aceptor final de electrones es el O2. Mueren en ausencia de oxígeno. 2.Anaerobios Estrictos: aquellos microorganismos en que el aceptor final es una molécula inorgánica (SO4 o NO3). No utilizan O2. Éste es tóxico ya que carecen de la capacidad de sintetizar catalasasuperóxidodismutasa. Mueren en presencia de oxígeno. Dentro de estos están los aerotolerantes: aquella que muere en presencia de O2 pero que durante un corto espacio de tiempo pueden sobrevivir en presencia de O2 como los Clostridium. 3.Anaerobios Facultativos: pueden vivir con O2 o sin él. Son bacterias que generalmente son aerobias pero cuando no tienen O2 también pueden adaptarse y por lo tanto también viven en condiciones de ausencia de O2. *Microaerófilas: aquellas que pueden vivir en un 8% a un 13-14% de CO2. CLASIFICACIÓN DE LAS BACTERIAS SEGÚN LA TEMPERATURA
- Psicrófilas → 10-20ºC (tª óptima 15ºC).
- Mesófilas → 20-40ºC (tª óptima 35-37ºC).
- Termófilas → 50-60ºC (tª óptima 55ºC). Además están las temperaturas extremas (tª de conservación para las bacterias):
- Psicrófilas extremas: crecen a tª de bajo grado. Las del polo norte.
- Termófilas extremas: crecen a tª demasiado elevadas. Las de la lava. CLASIFICACIÓN DE LAS BACTERIAS SEGÚN EL PH Interior de la bacteria → pH normalmente neutro. La mayoría de las bacterias puede soportar cambios entre 3-4 unidades de pH.
- Alcalófilas → pH>8.
- Neutrófilas → pH 6,8-7,4.
- Acidófilas → pH 3,5-5. Algunas llegan hasta 1 (bacterias arqueas). Normalmente el rango de bacterias que conocemos (ya afecten o no) oscilan 1,3-13.
TEMA 4: VARIACIONES GENÉTICAS
Mecanismos por los que las bacterias pueden variar su nivel de información.
- Mutación: cambios espontáneos o inducidos en el DNA.
- Fenómenos de Transferencias: cambios en el mensaje genético por adquisición de DNA de otra bacteria o virus. Pueden ser: ◦ Transformación: una bacteria va a tomar fragmentos de ADN de otra bacteria por lisis de esa 2ª bacteria. ◦ Transducción. El material genético se transfiere mediante un bacteriófago que lo vehiculiza. ◦ Conjugación: paso de DNA de una bacteria a otro por contacto. 1.FENÓMENO DE TRANSFORMACIÓN
A)FENÓMENO DE TRANSDUCCIÓN GENERALIZADA
Se va a realizar un ciclo lítico. Casualidad (no tiene por qué pasar): rotura del cromosoma bacteriano y un trozo penetra en una cápside. Llega un momento en el que la bacteria se lise y se liberan los virus para penetrar otras bacterias y seguir multiplicándose. El que lleva el trozo de cromosoma bacteriano también penetra en una bacteria y lo incorpora en su interior. Este cromosoma se une al cromosoma de esta 2ª bacteria, que adquiere características genéticas de la 1ª bacteria. B)FENÓMENO DE TRANSDUCCIÓN ESPECIALIZADA A veces con unos virus llamados “landa” se produce una transducción especializada. Es poco frecuente. Con estos virus landa, además del ciclo lisogénico normal, produce un fenómeno de transferencia. Cuando el ácido nucleico del virus penetra en la bacteria se incorpora al cromosoma de ésta y hace una circularización. El virus landa tiene 2 genes (bio y gar) que se ponen en unas zonas especiales de la bacteria que permite su unión. Al ser un virus landa va a inciar su multiplicación. Este virus se lleva genes del cromosoma de la bacteria cuando se separa del cromosoma. Cuando este virus penetra en otra bacteria hace otra vez una circularización e incorpora los genes de la 1ª bacteria en el cromosoma de la 2ª bacteria. *Podría suceder que genes del virus se queden en la 1ª bacteria, lo que condicionaría a la bacteria.
3.FENÓMENO DE CONJUGACIÓN
Puede ser de 2 formas: por formación de pili sexual o por contacto. A)Por formación de pili sexual: tenemos una primera bacteria con un plásmido transmisible. Cuando se acerca a otra bacteria, solo en ese momento, induce la formación de un pili sexual que se introduce en la otra bacteria. El plásmido pasa a través del pili sexual a la 2ª bacteria. Inmediatamente se forma su cadena complementaria en ambas bacterias. En el momento en que ambas bacterias tienen el plásmido, el pili sexual desaparece. Suele suceder en cocos gram- y bacilos gram+ y -.
TEMA 5: CARACTERÍSTICAS PATÓGENAS DE LAS BACTERIAS
TÉRMINOS
- Contaminación: se emplea únicamente para sustancias inertes. Existe un contacto superficial con el agente infeccioso.
- Colonización: presencia de microorganismos en la superficie (externa e interna)de los organismos. Los microorganismos se multiplican solo para mantener su número.
- Infección: todo proceso de etiología bacteriana, vírica, parasitaria o fúngica con características nosológicas inespecíficas.
- Enfermedad infecciosa: proceso de etiología bacteriana, vírica, parasitaria o fúngica con características nosológicas específicas y atribuible a un microorganismo completo. DIFERENCIAS entre infección y enfermedad infecciosa: − Infección: inespecífica. Ej: amigdalitis. Cualquier microorganismo puede producirla. − Enfermedad infecciosa: específica. Ej: Cólera. Solo pede ser producido por Vibrio Cholerae y tiene características específicas. Sífilis → palidum, Fiebre Tifoidea → tifus. Fiebre de Malta o Brucellosis → brucella. CARACTERÍSTICAS PATÓGENAS: vienen dadas por la patogenicidad y virulencia.
- Patogenicidad: capacidad de un microorganismo para producir una enfermedas.
- Virulencia: grado o potencia de dicha capacidad patógena. Características de los patógenos: − Capacidad para penetrar en el huésped. − Capacidad de multiplicación en los tejidos del huésped. − Disponer de medios para producir el daño. − Resistir y superar las defensas del huésped. FACTORES DE VIRULENCIA
- Adhesinas (favorecen la adherencia): fimbrias (gonorrea), Slime...
- Invasinas: permiten la diseminación del microorganismo. Ej: lipasas, hialuronidasa...
- Factores para evadir o superar las defensas del huésped: ◦ Cápsula: impide el mecanismo de fagocitosis. ◦ Intracelularidad: hay microorganismos que penetan en un fagocito y no son destruidos, sino que se multiplican. ◦ Complemento: produce la lisis de bacterias. Favorece la unión antígeno- anticuerpo y se lisa. A veces el antígeno se rodea de ácido sialico e impide la acción del complemento. Otra posibilidad es que el antígeno alargue la cadena completamente y aleja la cadena antigénica de la bacteria. Suele suceder en Gram-.
◦ Cambios antigénicos. ◦ Ocultación de antígenos: pueden usar sustancias propias de las células del organismo que rodean al antígeno y lo protegen y cuando llega el anticuerpo no puede atacarlo. ◦ Proteasas para IgA.
- Sideróforos: captan el hierro. Compiten con la Hb por el hierro.
- Toxinas: endotoxinas y exotoxinas.
- Base genética y regulación de la virulencia: genes de contingencia que codifican en un momento dado factores que protegen a una población de bacterias (no actúan individualmente). EXOTOXINAS Sustancias de naturaleza proteica que se producen en el interior de la bacteria y luego se expulsan al exterior de la bacteria y actúan a distancia (no actúan alrededor de la bacteria. Ej: neurotoxinas: actúan a nivel del sistema nervioso. Características:
- Naturaleza proteica.
- Se producen en el interior de la bacteria.
- Presentan gran toxicidad.
- Mecanismo de acción y cuadro clínico específicos: cuando la toxina se libera siempre va a producir el mismo cuadro clínico y el mecanismo de acción por el cual se produce el cuadro clínico siempre es el mismo.
- Son muy lábiles.
- Gran poder inmunógeno.
- Fácilmente transformables en toxoides: toxina desnaturalizada que pierde el poder patógeno pero sigue conservando su poder inmunógeno. Ej: vacunas como el tétanos.
- Producidas por bacterias Gram+ y Gram-. ENDOTOXINAS
- Lípidos: lípido A.
- Menor toxicidad que las exotoxinas.
- Mecanismo de acción y cuadro clínico inespecíficos: a veces producen una cosa, y otras otras. Nunca actúan a distancia.
- No van a producir enfermedades infecciosas. No se transforman en toxoides.
- Débilmente antigénicas: los lípidos son muy malos antígenos.
- Relativamente estables. No se destruyen por el calor.
