Microbiologia, Apuntes de Microbiología

¡Descarga Microbiologia y más Apuntes en PDF de Microbiología solo en Docsity!

BACTERIAS.

Bacteriología , ciencia que estudia las bacterias, incluyendo su clasificación, y la prevención de enfermedades de etiología bacteriana. Las materias que componen la bacteriología son objeto de estudio no sólo de los microbiólogos, sino también de químicos, bioquímicos, genetistas, patólogos, inmunólogos y médicos.

Historia

Las bacterias fueron descritas por primera vez por el naturalista holandés Antoni Van Leeuwenhoek, que las observó con la ayuda de un microscopio simple construido por él mismo. Comunicó su descubrimiento a la Real Sociedad de Londres en 1683, pero la bacteriología no se desarrolló como ciencia hasta mediados del siglo XIX. En efecto, durante casi doscientos años se pensó que las bacterias aparecían por generación espontánea, y fue necesario el esfuerzo de varias generaciones de químicos y biólogos para demostrar que, como todos los seres vivos, las bacterias se reproducen a partir de otras. Este hecho fundamental fue establecido definitivamente en 1860 por el científico francés Louis Pasteur, quién también describió el origen bacteriano de los procesos de fermentación y de muchas enfermedades infecciosas. La primera clasificación sistemática de las bacterias fue publicada en 1872 por el biólogo alemán Ferdinand J. Cohn, que las situaba en el reino Vegetal. Hoy en día forman parte del reino Móneras. En 1876 Robert Koch, que ya había diseñado el procedimiento de inocular las bacterias directamente en un medio nutriente para cultivarlas y estudiarlas, identificó a una bacteria como agente etiológico del carbunco.

En 1880 se inició el conocimiento científico de la inmunidad frente a las bacterias: Pasteur descubrió que el Bacillus Anthracis cultivado a una temperatura entre 42 y 43 °c pierde toda su virulencia tras varias generaciones, y más tarde se descubrió que los animales inoculados con estas bacterias debilitadas eran resistentes a la infección. Desde esa fecha se puede decir que nació la prevención, modificación y tratamiento de las enfermedades mediante la inmunización, uno de los avances más importantes de la medicina actual (véase Inmunología).

Otros avances importantes de la bacteriología fueron los descubrimientos de los agentes causales de la melioidosis (1862), la fiebre recurrente (borreliosis 1868), la fiebre tifoidea (1880), el tétanos (1885), la tuberculosis (1890), la peste bubónica (1894), la disentería bacilar (1898), la sífilis (1905) y la tularemia (1912).

CARACTERISTICAS DE LAS BACTERIAS.-

El tamaño de las bacterias es pequeñísimo, siendo la unidad de medida la micra, la mayoría miden entre 0,5 y 1 x 2 y 5 micras. (micra equivale 1/1000 mm).

ESTRUCTURA DE LAS BACTERIAS.-

El examen de una célula bacteriana revela estructuras definidas dentro y fuera de la pared celular.

Recordemos que se caracterizan por tener en su interior una estructura menos compleja que las eucarióticas, con membrana nuclear inexistente, así como de aparato mitótico y de mitocondrias.

Pared celular: Es una pared rígida, exterior a la membrana citoplasmática, da forma a la célula. Las paredes celulares pueden destruirse o romperse en circunstancias especiales. Se ha calculado que supone el 40-50% del peso total en seco.

El espesor de la pared es de 10-25 milimicras y solo son observables con el microscopio electrónico.

Es probable que el distinto comportamiento de las Bacterias en la tinción de Gram se deba a la diferencia de la porosidad de la pared celular. El muco péptido MUREINA es mucho menos abundante en la Gram negativos, el alcohol aumenta la porosidad al disolver los líquidos. Este muco péptido les confiere considerable resistencia mecánica y elasticidad.

Además poseen componentes esenciales como polisacáridos (acido N-acetil mura mico) y polipeptidos (ácido diaminopimélico).

Entre los componentes de la pared celular de las bacterias Gram + y Gram - existen diferencias.

Las Gram + contienen además Ácido TEICOICO , mientras que los G - presentan una o mas hileras de lípidos que les confiere en el microscopio electrónico una estructura de tres capas muy típicas mientras que los G + muestran un aspecto uniforme.

- Con respecto a la tinción de Gram, se ha discutido mucho.

Es probable que el distinto comportamiento de las bacterias frente al Gram se deba a la diferencia de porosidad de la P.C. para el complejo colorante Violeta-yodo, en dependencia con la distinta estructura y composición química: la Mureína es mucho menos abundante en los G - y el tratamiento con el alcohol aumentaría aun mas la porosidad al disolver los lípidos, lo que facilitaría la eliminación del primer colorante y posterior acción de otro colorante de contraste (Fucsina) ya que si no estas aparecerían invisibles.

La Violeta de Genciana es un colorante básico, que recordemos que en microbiología tiene afinidad por el citoplasma bacteriano debido a la basofília de este (es rico en ARN).

Los colorantes ácidos se utilizan preferentemente como colorantes de contraste.

Algunos colorantes se utilizan con "Mordiente"(Yodo) formando entre ambos en la pared de la membrana lo que se conoce con el nombre de LACA.

Cápsulas: Es una estructura laxa semejante a un gel, varía sensiblemente en grosor, densidad y adherencia a la pared celular según las distintas cepas. No todas las especies bacterianas producen cápsulas y el grosor de la misma depende de la composición del medio en que crecen.

La cápsula tiene importancia para las B. y para el hombre. A las primeras las provee de una cubierta protectora que sirve como depósitos de alimentos de repuesto o como lugar de eliminación de sustancias de desecho. La cápsula aumenta la capacidad infecciosa de algunas bacterias patógenas y por el contrario la perdida de la cápsula puede derivar en la disminución de la virulencia.

Se puede observar su presencia mediante la técnica de tinción negativa (tinta China). Alguna se pueden detectar también por métodos inmunológicos en filtrados de cultivos.

o APENDICES

Flagelos: Son los responsables de la movilidad. Son apéndices filiformes sumamente delgados que sobresalen a través de la pared celular y se originan en una formación granular situada debajo de dicha pared. La longitud del flagelo es varias veces la de la célula.

La distribución de los flagelos viene determinada por la especie, mientras que en unas especies se distribuyen por toda la célula en otras se sitúan en uno o ambos extremos. También es de destacar que hay cepas que en la mutación pierden los flagelos, pero posteriormente volverán a su forma original.

o ESTRUCTURAS CITOPLASMATICAS.

El material celular contenido dentro de la Membrana celular se puede dividir en tres partes:

a- región citoplasmática: de apariencia granular, rica en RNA, cuya función es la síntesis de las enzimas y las proteínas.

b- región nuclear o cromatínica, rica en DNA.

c- parte líquida, que contiene disueltos los elementos nutritivos.

En algunas células se puede comprobar la presencia de depósitos concentrados de algunas sustancias, como son gránulos de volutina o gránulos metacromáticos, que tiene apetencias por diversos colorantes.

Mesosomas: se llaman así a una o varias invaginaciones de la membrana citoplasmática cuya función parece ser el aumento de la membrana celular, ligando el cuerpo nuclear y la región de la membrana, por lo que su función primordial se basa en la síntesis de la pared y segregación de material nuclear a las celular hijas.

Ribosomas: Corpúsculo celular que utiliza las instrucciones genéticas contenidas en el ácido ribonucleico (ARN) para enlazar secuencias específicas de aminoácidos y formar así proteínas. Los Ribosomas se encuentran en todas las células y también dentro de dos estructuras celulares llamadas mitocondrias y cloroplastos. Casi todos flotan libremente en el citoplasma (el contenido celular situado fuera del núcleo), pero muchos están enlazados a redes de túbulos envueltos en membranas que ocupan toda la masa celular y constituyen el llamado retículo endoplasmático.

La síntesis proteica comienza con la iniciación, que tiene lugar cuando una cadena de ARN mensajero (ARNm), que lleva instrucciones genéticas copiadas del ácido desoxirribonucleico (ADN), se acopla a un ribosoma. El ARNm indica al Ribosoma cómo debe enlazar los aminoácidos para formar una proteína. Dos moléculas de ARN de transferencia (ARNt), cada una de ellas con un aminoácido, se unen al complejo ribosoma-ARN mensajero en dos posiciones llamadas centro P y centro A. Entre los dos primeros aminoácidos se forma un enlace químico llamado enlace peptídico.

En general, el ADN lleva las instrucciones genéticas necesarias para construir todas las estructuras celulares. Como todas las células contienen ribosomas, los científicos comparan las instrucciones de fabricación de ribosomas contenidas en el ADN de distintas especies para determinar la mayor o menor proximidad entre ellas.

Inclusiones granulares : Son estructuras de diversos tamaños que tiene la función de almacenar sustancias nutritivas en grandes cantidades, sin que se altere la presión osmótica interior de la célula.

Plásmidos: Cúmulos de ADN en el interior de la célula. Normalmente no son imprescindibles para el paso de información genética (Conjugación)

o El núcleo o cuerpo cromatínico:

Las células bacterianas no contienen un núcleo característico, en el citoplasma presentan cuerpos que se consideran como una estructura nuclear encontrándose el ADN en este espacio.

A diferencia de otras células (mamíferos) en las que se utilizan colorantes básicos, para teñir el ARN del citoplasma y el ADN del núcleo, en las bacterias estas diferencias en la tinción no surten efecto ya que el RNA se encuentra de forma muy compacta en el núcleo y se tiñe al menos como la estructura nuclear, esto fue lo que dificultó en un inicio las posibilidades de diferenciación de las células bacterianas.

Bacteria metanogénica, bacterias que obtienen su energía a través de la producción metabólica de gas metano, a partir del dióxido de carbono y del hidrógeno. La mayoría son anaerobias, es decir, que viven en ausencia de oxígeno. Las bacterias de este género, provocan la descomposición anaerobia de la materia de origen vegetal, por ello se encuentran en las charcas, en el suelo y en el tracto digestivo de las vacas y de otros rumiantes. Se utilizan en las plantas depuradoras de aguas, en las últimas etapas del tratamiento del lodo. Son difíciles de estudiar por su intolerancia al oxígeno y porque tienen ciertas necesidades ambientales especiales.

REPRODUCCION CELULAR

Generalmente las bacterias se reproducen por bipartición , ( reproducción asexual) como se ve en el siguiente esquema:

Tras la duplicación del ADN, que esta dirigida por la ADN-polimerasa que se encuentra en los mesosomas, la pared bacteriana crece hasta formar un tabique transversal separador de las dos nuevas bacterias.

ENDOSPORAS

Algunas bacterias pueden transformarse en pequeños ovoides o esferas que son formas celulares muy resistentes, que se llaman endosporas porque se producen intracelularmente (Bacillus y Clostridium). Aunque los MO se reproducen normalmente, en el medio de cultivo adecuado, sin embargo en cierto periodo de desarrollo de cl cultivo se produce dentro del citoplasma la síntesis de nuevo protoplasma que se transformará en Espora.

Todas las esporas contiene gran cantidad de ácido Dipicolinico y Ca formando un complejo que se localiza en la membrana exterior de la espora, lo que le hace resistente a agentes físicos y químicos adversos.

En condiciones favorables las esporas germinar y evolucionan a célula vegetativa.

Las esporas por su posición pueden ser:

Centrales

Terminales

Subterminales

FORMA DE AGRUPACION DE LAS BACTERIAS.

Aunque existen miles de especies de bacteria diferentes, los organismos individuales presentan una de las tres formas generales siguientes:

o ELIPSOIDAL O ESFERICA.

COCOS. (Grano) Se pueden agrupar, recibiendo entonces distintos nombres:

o Diplococos parejas de células o Estreptococos hileras de células, cadenas. o Tétradas cuatro células en cuadro. o Estafilococos grupos irregulares, racimos. o Sarcinas agrupamientos en cubo con 8 o mas células

La forma de agrupación se explica por los procesos de multiplicación de las diferentes bacterias.

Transversal, dando lugar a dos nuevas células, después de determinado período de tiempo se divide el nuevo coco transversalmente en un plano y resultan dos células que permanecen juntas. En otro intervalo se repite esta división resultando cuatro células, que forman ahora dos parejas de cocos. Si la división se mantiene en ese plano transversal las sucesivas divisiones dan lugar al estreptococo.

Los cocos que se dividen según dos planos perpendiculares dan lugar a grupos de cuatro células (tétradas).

Cuando se dividen según tres planos sin obedecer a un patrón regular originan agrupaciones irregulares (estafilococos)

Modulinas.

Factores determinantes de patogenicidad que inducen la liberación de citosinas que dañan los tejidos (LPS, ácidos teicoicos).

DETERMINANTES FAVORECEDORES DE LA COLONIZACIÓN.

Fimbrias.

(Gram (-). Intervienen en la adherencia a células de superficie mucosa y se encuentran en la estructura bacteriana de los Gram (-).

Adhesinas proteicas no fimbrias.

Algunas bacterias tienen en su superficie sustancias que favorecen la adherencia, como la proteína F de STR que se encuentra en la superficie de las células epiteliales de la orofaringe.

Ác. lipoteicoicos.

Componentes de la pared de las bacterias gram (+) teniendo afinidad por las cél. del epitelio respiratorio.

Glicocalix.

Exopolisacaridos que segregan algunas bacterias (STA Y STR) que forman una bicapa en la que quedan incluidas las bacterias. Esta bicapa se fija firmemente a los dispositivos médicos o quirúrgicos implantados en el interior del organismo (prótesis, sondas,...)

Cápsula.

Importante factor antifagocitario. Algunas bacterias cuando la pierden dejan de ser patógenas porque la cápsula hace que los fagocitos no se las puedan comer.

DETERMINANTES DE PATOGENICIDAD CONDICIONADOS POR LA

IMPLANTACIÓN DE LAS BACTERIAS.

Existen 3 tipos de enfermedades infecciosas.

Toxicidad.

Bacterias que no tienen capacidad de penetración pero liberan toxinas (viríón colérico, clostridium tetani,...)

Invasivas.

Bacterias que tienen la posibilidad de diseminarse por los tejidos a través del torrente circulatorio. Las más representativas son las causadas por bacterias capsuladas.

Mixtas.

La mayoría de bacterias originan enfermedades de este tipo. Una bacteria capaz de diseminarse y además produce toxinas (STR)

FASES DE PATOGÉNESIS.

En unos casos las bacterias llegan al organismo humano procedentes del exterior (infecciones exógenas). En otros casos, las bacterias que forman el cuadro infeccioso forman parte de la flora normal (microbiota normal; infecciones endógenas). El proceso infeccioso se da en las siguientes fases:

1. Adherencia.

Unión de la bacteria a los receptores de las cél. de la piel, mucosas o mat. inerte (prótesis, sondas,...). Intervienen en este paso las adhesinas. Una misma bacteria puede tener diferentes adhesinas (afinidad por diferentes estructuras celulares).

2. Penetración.

Perdida de solución de continuidad de la piel = herida.

Las bacterias deben atravesar el epitelio cutáneo o mucoso para producir la enfermedad. En ocasiones la penetración bacteriana se realiza de forma pasiva (picaduras, heridas, mordeduras,...), pero la mayoría de los casos se realiza de forma activa con invasión del epitelio, segregación de enzimas histolíticas y en ocasiones, toxinas.

3. Diseminación.

Tienen más facilidad las que producen determinantes antifagocitarios, hialuronidasas, (¡pasas, proteinasas,...

La diseminación a distancia se realiza por vía sanguínea o linfática o incluso por ambas. Hay excepciones como el C. Tetani que lo hace a través del SNC

4. Daño tisular.

Se produce por 3 mecanismos.

-Acción directa.

Las exotoxinas intervienen en el funcionalismo de la células provocando su destrucción.

-Mecanismo inflamatorio.

(Dolor, calor, rubor y tumor)En los tejidos tiene lugar la liberación de enzimas celulares y bacterianas que originan una reacción inflamatoria.

Cuando se produce en exceso puede dar lugar a lo que conocemos como "Shock séptico

-Mecanismos inmunológicos.

Respuesta inmune del hospedador.