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BACTERIOLOGÍA GENERAL
MORFOLOGÍA Y ESTRUCTURA BACTERIANA
A nivel externo:
- Pared bacteriana
- Membrana Citoplasmática o bacteriana
- Mesosomas (forma parte de membrana bacteriana)
- Cápsula
- Flagelos
- Pili sexual: 1 solo ; comunes o fimbrias: muchos
A nivel interno:
- Cromosoma bacteriano
- Plásmido
- Ribosomas
- Inclusiones citoplasmáticas
Exterior de la bacteria:
PARED BACTERIANA:
Es un elemento obligado en todas las bacterias, excepto del mycoplasma. Es una cubierta rígida que confiere resistencia y forma a la bacteria. Se pone de manifiesto mediante la tinción por el método de Gram: bacterias Gram positivas (bacterias que se visualizan de color violeta) y Gram negativas (las que se visualizan de color rosa). El grosor va a ser diferente en las bacterias Gram (+) y en las bacterias Gram (-). En las Gram (+) su grosor puede ser de 800 Å, y en las Gram (-) de 200 Å. Las bacterias Gram (+) poseen una pared uniforme y las Gram (-) una pared irregular.
Bacterias Gram (+):
La arquitectura molecular de la pared celular de las Gram (+) contiene “Peptidoglicano o Mureina” que es fundamental para las Gram (+). Ese peptidoglicano está formado por:
- Cadenas largas de polisacáridos formadas por N-acetilmurámico y N- acetilglucosamina.
- Cadenas cortas de polipéptidos formadas por Ácido Diaminopimélico.
Ácido Teicoico: puede estar formado por Ribitol o Glicerol se pone en contacto con la membrana citoplasmática.
Bacterias Gram (-):
En las Gram (–) el peptidoglicano carece de importancia, es pequeño y delgado, y en diversas zonas no hay. La membrana externa (de la pared) está formada por:
- Fosfolípidos: capa más interna.
- Lipopolisacáridos: Lípidos A (endotoxina) Antígeno O (parte más externa)
- Proteínas: forman las paredes de los poros (Porinas)
Funciones de la pared bacteriana:
- Función mecánica: le da la forma a la bacteria (exoesqueleto)
- Función filtro: posee pequeños poros que le permiten que actúe como un filtro (1 micra el más grande)
- Confiere resistencia a la bacteria para resistir presiones atmosféricas. (Las bacterias Gram (+) son más resistentes)
Ausencia de pared bacteriana:
A veces la bacteria puede perder la pared por causas naturales o bien inducidas al ser tratada.
- Protoplastos: bacteria que ha perdido su pared. Son bacterias incapaces de multiplicarse (reproducirse) y de volver a sintetizar la pared, por lo que la bacteria se lisa. 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: bacterias que pierden parte de la pared, pero que son capaces de volver a sintetizarla y de reproducirse.
Morfología:
Cocos (1 micra de diámetro)
Bacilos (1, 5 y 6 micras de longitud)
Cuando una bacteria presenta cápsula decimos que se encuentra en fase lisa o S y cuando pierde la cápsula se encuentra en fase rugosa o R. Es un proceso reversible: S <==> R Cuando la bacteria está capsulada dificulta o impide el proceso de fagocitosis así como la penetración de los antibióticos (antivirus), dentro de la bacteria. La cápsula puede verse al microscopio mediante una tinción especial denominada “tinción de cápsula”.
FLAGELOS:
Es un elemento facultativo. Son filamentos más o menos largos, dependiendo de la bacteria, si la bacteria es vieja, sus flagelos serán largos, si ésta es joven, sus flagelos serán cortos. Los flagelos confieren movilidad a las bacterias, por lo que una bacteria flagelada será móvil y una bacteria no flagelada será inmóvil. Los flagelos podemos encontrarlos:
- En los polos: polares o Si hay uno sólo en un polo: monótricos o Si hay un mechón en un polo: lofótricos o Si hay dos mechones, cada uno en un polo: anfítricos ( Se encuentran en el agua, y no afectan al hombre)
- Rodeando la bacteria: perítricos
El flagelo se inserta a nivel de la membrana citoplasmática, atravesando el pequeño
espacio que hay entre la membrana citoplasmática y la pared bacteriana, y formando
un “codo”, convirtiéndose en el flagelo libre o inmóvil.
PILIS:
Son filamentos más pequeños y más finos que los flagelo, que NO confieren movilidad a la bacteria. Hay dos tipos:
- Pilis comunes o fimbrias : rodean a la bacteria y sirven para la adherencia de la bacteria a las células.
- Pili sexual (Único): un solo pili, es un filamento hueco, que interviene en el proceso de conjugación bacteriana. Es sintetizado cuando la bacteria contiene plásmido transmisible.
Interior de la bacteria:
RIBOSOMAS:
Están compuestos por ARN (60-70%) y proteínas, aunque el contenido principal es el ARN ribosómico. La constante de sedimentación de la bacteria es de 70S y cuando se disocian las dos subunidades las constantes son de 30S y de 50S. Intervienen en la síntesis de proteínas.
INCLUSIONES CITOPLASMÁTICAS:
Sirven para almacenar materiales y son de número variable. Las hay de dos tipos:
- Vacuolas: que almacenan líquidos o gases. Actúan como osomeros para permitir que la bacteria aguante mucha presión.
- Granulaciones: almacenan material sólido que posteriormente va a usar la bacteria (normalmente glucógeno).
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.
PLÁSMIDOS:
Es un elemento facultativo. Son fragmentos de ADN circular, sin extremos libres, y son extracromosómicos.
Hay dos tipos:
- Plásmidos transmisibles: posee capacidad de inducir la formación de un pili sexual, y el plásmido puede ser transmitido de una bacteria a otra por el fenómeno de conjugación, por pili sexual o por contacto. En el proceso de conjugación lo que se trasmite es el plásmido. (Feromona: atrae dos bacterias entre sí, uniéndose, permitiendo que pase el plásmido)
- Plásmidos no transmisibles: Se producen fenómenos de transformación y fenómenos de transducción para realizar para realizar la transferencia, nunca por el fenómeno de conjugación.
Formación de una espora:
Partes de una espora:
Forma vegetativa
Multiplicación del ácido nucléico
Se crea el septo de la pared (tabique)
Producción de los componentes de la espora alrededor del ácido nucléico
Comienza a perder sus componentes en malas condiciones…y sólo queda la espora
Espora libre
Buenas condiciones
CORE: Parte central que posee los elementos principales y esenciales de la bacteria.
EXOSPORIUM: Restos de membranas
EXINA: Rodea a la intina y es delgada
INTINA: Es gruesa, en ella hay ácido dipicolínico y forma el dipicolinato cálcico que impermeabiliza a la espora
CORTEX:
DIVISIÓN Y CRECIMIENTO DE LAS BACTERIAS
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:
Hay bacterias que son capaces de hacer un duplicado de ella misma en 20 minutos. En la curva de crecimiento hay 4 fases:
- Fase de latencia: periodo de adaptación de las bacterias al nuevo medio. Aumenta el metabolismo de la bacteria, así como los ribosomas.
- Fase exponencial: multiplicación de la bacteria logarítmicamente por unidad de tiempo. Las bacterias se dividen y duplican en número a gran velocidad.
- Fase estacionaria: las bacterias dejan de crecer por disminución de metabolitos y/o aparición de sustancias tóxicas. El mismo número de bacterias que se multiplican son el mismo número de bacterias que mueren, por lo que llega a un equilibrio.
- Fase de declinación o muerte: las condiciones se vuelven adversas y muere mayor número de bacterias que las que se multiplican.
- Antibióticos
- Piocinas y bacteriocinas
- Pigmentos
- Vitaminas
CONDICIONES AMBIENTALES
- Agua
- Oxigeno:
- Anhídrido carbónico
- Temperatura
- pH
CLASIFICACIÓN DE LAS BACTERIAS POR EL TIPO DE RESPIRACIÓN
- Aerobios estrictos: obligatoriamente necesitan oxígeno para vivir y el aceptor final de electrones es el oxígeno.
- Anaerobios estrictos: aquellos microorganismos en que el aceptor final es una molécula inorgánica, como SO4o NO3. No utilizan O2, y más aún éste es tóxico, ya que carecen de la capacidad de sintetizar catalasasuperóxidodismutasa.
- Anaerobios facultativos: pueden vivir con O2 o sin O2.
TEMPERATURA:
Las bacterias se pueden clasificar en tres grandes grupos, según su temperatura óptima de crecimiento:
- Psicrófilas: 10 – 20 ºC (15 ºC)
- Mesófilas: 20 – 40 ºC (30 ºC)
- Termófilas: 50 – 60 ºC (55 ºC)
pH:
En el interior de la bacteria el pH es normalmente neutro. La mayor mayoría de las bacterias puede soportar cambios entre 3 y 4 unidades de pH. Se pueden clasificar en 3 grandes grupos según el pH:
- Alcalófilas
- Neutrófilas
- Acidófilas
VARIACIONES GENÉTICAS
Mecanismos por los que las bacterias pueden variar su nivel de información; cambia genéticamente:
- Mutación: cambios espontáneos o inducidos en el ADN.
- Fenómenos de transferencias: cambios en el mensaje genético por adquisición de ADN de otra bacteria o virus. Recombinación genética: paso de ADN de una bacteria a otra.
FENÓMENOS DE TRANSFERENCIA
Intercambio de material genético de una bacteria a otra o de un virus a una bacteria.
- Transformación: una bacteria toma fragmentos de ADN por la lisis de otras bacterias. Transferencia de un fragmento de ADN de una bacteria que se ha lisado a otra bacteria y se incorpora al ácido nucléico de la bacteria destino.
- Transducción: el paso o transferencia de ADN de una bacteria a otra mediante un bacteriófago (microorganismo que ataca a la bacteria pero no al hombre) que lo vehiculiza.
- Transfección: es cuando el ácido nucléico de un virus penetra en una bacteria.
- Conversión: el ácido nucléico de un virus se integra en el ADN bacteriano.
- Conjugación: paso de ADN de una bacteria a otra por contacto. En los Gram (+) (coco) no interviene el pili sexual.
FENÓMENO DE TRANSFORMACIÓN DE GRIFFITH
Es el proceso mediante el cual las bacterias captan fragmentos de ADN de otra bacteria que se encuentran dispersos en el medio donde viven y los incorporan a sus genomas. Sólo algunas bacterias pueden ser transformadas. Las que pueden serlo se dice que son competentes.
FENÓMENO DE TRANSDUCCIÓN
Los virus que afectan a las bacterias se denominan bacteriófagos. Se adhieren a la superficie de la bacteria e inocula su ácido nucléico en el interior:
FENÓMENO DE CONJUGACIÓN
Es el proceso por el que el ADN pasa directamente por contacto de una célula a otra durante el “acoplamiento” de las bacterias. Requiere el contacto físico de la bacteria. Hay que diferenciar el proceso en bacterias Gram (-) y bacilos Gram (+) del que se produce en los cocos Gram (+).
- Bacterias Gram (-) y bacilos Gram (+): Se produce mediante un pili sexual. Se transmite un plásmido transmisible de bacteria a otra. Cuando una primera bacteria se acerca a otra, el plásmido induce la formación del pili sexual, que se introduce en la segunda bacteria poniéndose ambas en contacto. El plásmido se acerca al pili, y tan sólo una de sus dos cadenas es la que pasa a la segunda bacteria. Tras esto, ambos plásmidos vuelven a crear su cadena complementaria en sus respectivas bacterias. A veces el plásmido puede incorporarse al cromosoma de la segunda bacteria, y ahora pasa a llamarse “episoma” (plásmido incorporado), que ya se transmitirá por otros mecanismos, dejando de ser un plásmido transmisible.
- Cocos Gram (+): No existe pili sexual, sino contacto físico entre dos cocos Gram (+). Cuando un coco se acerca a otro, se comienzan a sintetizar feromonas, que atraen a la segunda bacteria. Cuando se encuentran cerca, la primera bacteria induce la formación de adhesinas, por lo que se adhieren las dos bacterias y entre ellas se producen puentes intercelulares a través de los cuales pasa el plásmido.
CARACTERÍSTICAS PATOGÉNICAS DE LOS
MICROORGANISMOS
- Patogenicidad: es el poder patógeno que tiene un microorganismo para poder producir enfermedades. Término cualitativo. Depende de: o Virulencia o Capacidad del huésped de resistir la infección
- Virulencia: grado o potencia de dicha capacidad patógena. Depende de: o Propiedades del microorganismo ( factores de virulencia, por ejemplo; presentar cápsula) o Capacidad para eludir los mecanismos de defensa del huésped.
- Contaminación: nos referimos a sustancias inertes que en su superficie presentan microorganismos ( Ejemplo; bolígrafo contaminado)
- Colonización: es la presencia de microorganismos en una superficie orgánica (del organismo), que se multiplican sólo para mantener su número, a velocidad muy baja.
- Infección: proceso de etiología bacteriana, vírica, fúngica (relativa a hongo) o parasitaria que va a producir un proceso infeccioso con características nosológica inespecíficas (Ejemplo; faringitis, amigdalitis…)
- Enfermedad infecciosa: Proceso de etiología bacteriana, vírica, fúngica o parasitaria con características nosológicas específicas (sólo las produce un microorganismo) (Ejemplo: fiebre de Malta, fiebre reumática, sífilis…)
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. (Por ejemplo; presentar toxinas, sustancias tóxicas…)
- Resistir y superar las defensas del huésped.
TOXINAS
Las toxinas son sustancias que elabora el microorganismo y las puede arrojar al exterior. Pueden ser “Exotoxinas” ó “Endotoxinas”.
DEFENSA INESPECÍFICA
Corresponden a la inmunidad inespecífica.
o Barrera cutáneo-mucosa: gracias a su impermeabilidad. Piel es más impermeable que mucosa. o Factores mecánicos: tos, estornudo, secreciones (esputo), lágrimas, saliva, sudor,… o Factores físico-químicos: el pH ácido o alcalino en algunos casos impiden la implantación de microorganismo o Factores bactericidas: musina / lisocina o Antagonismo microbiano: es el equilibrio de los distintos microorganismos, nuestros gérmenes se respetan. Es la lucha de un microorganismo contra otro por defender su hábitat.
- Defensas internas: Cuando fallan las externas.
o Factores titulares: barreras de los tejidos (pH, temperatura, etc.) El principal factor es la inflamación local que se produce en el tejido. En inflamación se produce una vasodilatación, que produce un aumento de permeabilidad, por lo tanto, se podrán extravasar los elementos que están dentro de los vasos, como la serotonina, factor quimiotáctico, macrófagos, anticuerpos, sistema complemento.. También tenemos los ganglios linfáticos que tienen células del retículo endotelial por lo que actúan de filtro. (Adenopatía: inflamación de un ganglio linfático)
o Factores celulares: Entre los factores celulares se destaca el proceso de fagocitosis, que es fundamental para toda la inmunidad. Lo realiza las células fagocíticas, la principal célula fagocítica es el macrófago. El proceso de fagocitosis tiene varias etapas: Adherencia: el microorganismo se adhiere a la célula. Todo lo que impida la adherencia, impide la fagocitosis. Todo lo que ayude a la adherencia recibe el nombre de “opsoninas”. Cuando actúan las opsoninas, estamos ante el proceso de opsonización.
Opsonización: lo llevan a cabo varios factores:
A nivel del fagocito, en su superficie, encontramos receptores Fc(factor cristalizable del anticuerpo) y también se deposita un factor del sistema complemento que actúa de receptor del complemento. A nivel de la bacteria, en su superficie se le unen anticuerpos y el factor del sistema complemento C’3b. Cuando el fagocito se acerca a la bacteria se produce la adherencia, porque al receptor del complemento de la célula fagocítica se le une la fracción C’3b y por otra parte en el receptor Fc de la célula fagocítica se le va a unir perfectamente el anticuerpo que está en la superficie de la bacteria.
Englobamiento: se va a producir la invaginación de la
membrana. Se produce una vesícula que se libera en el interior y lleva a los microorganismos, ésta vesícula se denomina “fagosoma”. Los fagocitos tienen lisosomas que se unen al fagosoma (fagolisosoma) y se produce la degradación del microorganismo en péptidos simples, y se eliminan al exterior por exocitosis.
La célula principal es el linfocito, del cual existen dos poblaciones:
- Linfocitos T
- Linfocitos B
El linfocito T a su vez tiene subpoblaciones:
- Linfocito T4 o linfocito T helper: es auxiliador, tienen en su superficie receptores del tipo CD4.
- Linfocito T8 o linfocito T citotóxico: tienen en su superficie receptores CD8.
Los linfocitos B no tienen receptores de este tipo, tienen receptores constituidos por inmunoglobulinas de superficie, es decir, anticuerpos.
El linfocito se va a originar en la médula ósea, en el momento en que se origina, no es aun inmunocompetente, no actúa en la inmunidad. Una vez originado, emigran hacia el timo o hacia la bursa (no existe en el hombre, sólo en el pájaro). En el hombre la bursa es la propia médula ósea. Una vez que ha emigrado, los linfocitos que han emigrado al timo se les denomina linfocitos T, y los que se quedan en la médula ósea se les denomina linfocitos B (bursa). En estos órganos se convierte en inmunocompetentes.
El linfocito T sufre una transformación y se transforma en linfoblasto T y el linfocito B se convierte en linfoblasto B o plasmoblasto.
El linfoblasto T hace subpoblaciones (células sensibilizadas) de linfocito T. El linfoblasto B se va a transformar en células plasmáticas y estas células son las que sintetizan anticuerpos (moléculas específicas contra antígenos invasores).
Linfocitos T celular Linfocitos B humoral
CINÉTICA DE LA RESPUESTA INMUNITARIA
Se desarrolla desde que un microorganismo penetra en el organismo hasta que nuestro organismo desarrolla una respuesta inmunitaria.
Los antígenos deben de ser presentados a la inmunidad, y esto lo hacen las células presentadoras de antígenos o CPA, que son macrófagos principalmente, en el cual se ha llevado a cabo el proceso de fagocitosis. El macrófago a nivel de su superficie presenta el complejo mayor de histocompatibilidad de clase II (CHM II). Este complejo diferencia lo propio de lo extraño. El CHM II se sintetiza en el RER de los macrófagos, de ahí va a pasar al complejo de Golgi donde se forma una vesícula que lo engloba junto con una pequeña cadena llamada “cadena invariante”. Esta cadena se pone en la superficie del complejo para impedir que el complejo se una a algo, es lo que conocemos como “clip”. El microorganismo entra en el macrófago, se desgrada y se forma el fagolisosoma, que se une al CHM II y se rompe la cadena invariante. Se produce la fusión de la membrana y un péptido va a penetrar uniéndose a la superficie del CHM II. Una vez producido esto va a la superficie de la membrana celular y se fusiona con ella quedándose en la superficie del macrófago. En ese momento se le acerca el linfocito T4, y se unen. El linfocito T4 reconoce el antígeno. Ahora será el linfocito T4 el que se encargue de la inmunidad.
El linfocito T4 informa a los linfocitos B que se activan y se convierten en células plasmáticas y formarán anticuerpos específicos. Los linfocitos T4 también sintetizan linfoquinas (interleucinas) que estimularan a la producción de linfocitos T8 o citotóxicos, y además van a estimular a los granulocitos, NK, mastocitos… de forma secundaria. El linfocito T8 va a intentar destruir células dianas, que están parasitadas por microorganismos y esto también lo va a hacer mediante un receptor por el que la célula diana formará el CHM I, para que se produzca la unión de linfocito T8.
El CHM de clase I de células dianas se sintetiza en el RER y pasa al complejo de Golgi al igual que el CHM II del macrófago. Los microorganismos (no fagocitosis) son englobados por proteosomas (proteínas de gran tamaño) que se encargan de romper al microorganismo en péptidos simples, en ese momento se acerca la vesícula con el CHM I, se produce la unión, se van a la superficie donde se depositan y avisan a los linfocitos T8 con los que se unirá.
