1.- INTRODUCCIÓN:
Microbiología.- Es la ciencia que estudia los microorganismos, tanto los causantes de enfermedades, como los saprofitos y beneficiosos. Engloba el estudio de bacterias, hongos, parásitos y virus.
Los microorganismos son seres vivos tan pequeños que es imposible observarlos a simple vista, es necesario el uso del microscopio.
2.- CLASIFICACIÓN
En función de esta estructura de la célula en 1969 Wittaker propuso una nueva clasificación de los seres vivos en 5 reinos, esta clasificación está basada en el tipo de organización celular y el modelo nutricional del ser vivo.
Los 5 reinos fueron:
- – Reino Plantae (Vegetal).- Constituido por algas, musgos, helechos, coníferas y plantas superiores con flores. Se nutren por fotosíntesis.
- – Reino Animalia (Animal ).- Formado por animales vertebrados e invertebrados que se nutren por ingestión.
- – Reino Fungi.- Levaduras unicelulares y hongos. Se nutren por absorción del sustrato.
- – Reino Protista.- Incluye, protozoos y algas microscópicas que tienen estructura eucariota, (microorganismos eucariotas ).
- –Reino Procariota.- Formado por bacterias y cianobacterias (algas azules)
microorganismos procariotas
3.-DIFERENCIA ENTRE CÉLULA EUCARIOTA Y PROCARIOTA.-
Procariotas.-Se caracterizan por carecer de membrana alrededor del núcleo. Solo tienen un cromosoma y su citoplasma carece de orgánulos limitados por membranas.
Eucariotas.- posen membranas nucleares y presentan orgánulos citoplasmáticos rodeados de membrana. Son más grandes y complejas que las procariotas.
4.-SEMEJANZAS ENTRE LAS DOS CÉLULAS:
- Poseen ácidos nucleicos
- Tienen lípidos, proteínas y azucares
- Utilizan el mismo tipo de reacciones químicas tanto para el metabolismo de nutrientes, como para sintetizar proteínas, y también van a almacenar energía con los mismos sistemas.
5.-Microorganismo.-
Son todos los organismos microscópicos que tienen estructura de célula eucariota (algas microscópicas, hongos microscópicos y protozoos microscópicos >), procariotas ( bacterias ), y virus.
La mayoría de los microorganismos son unicelulares, los virus son acelulares, y existen algunos que son pluricelulares ( Hongos ).
6.-Taxonomía bacteriana- Nomenclatura
Clasificación.- es la ordenación de los organismos en grupos taxonómicos, (familia, género, especie)
Taxonomía.- a pesar de considerarse como sinónimo de clasificación, en realidad es “ la teoría” de la clasificación.
Identificación.- permite encuadrar un organismo determinado en un grupo taxonómico particular de una clasificación previamente establecida.
Nomenclatura.- trata de asignar a los organismos vivos un nombre científico correcto y admitido internacionalmente.
El nombre de una bacteria es una combinación binaria que consta del nombre del género seguido de un único epíteto específico. Ejemplo Bacteroides frágilis, Corynebacterium diphteriae, Micobacterium tuberculosis, Micobacterium leprae etc.
Tan solo vamos a hablar de familias (que acaban siempre en aceae ) hacia abajo.
El esquema de clasificación bacteriana se encuentra recogido en el Manual de Bergey. Se recogen 4 divisiones en el Reino Procariota.
División I – Gracilicutes.- Procariotas que presentan la pared celular de gramnegativas. División II – Firmicutes.- Procariotas con pared celular de grampositivas.
División III – Tenericutes.- Procariotas sin pared celular.
División IV – Mendosicutes – Bacterias con pared celular sin peptidoglicano.
Especie bacteriana.- La especie bacteriana es la unidad taxonómica básica, son definidas como microorganismos con alto parecido en su material genético, pero dentro de la especie existen las cepas.
Cepas.- Es una población de células con características similares, descendientes de un único microorganismo.( conjunto de especies bacterianas que comparten, al menos, una característica.)
Clon es un cultivo formado por los descendientes de una sola bacteria
Las especies están divididas en CEPAS y CLONES.
- Cepa: cultivo puro derivado de 1 SOLO aislamiento (grupo de gérmenes)
- Clon: cultivo formado por los descendientes de 1 SOLA bacteria (1 sólo germen)
7.-ESTRUCTURA Y ANATOMÍA BACTERIANA
El estudio de la anatomía bacteriana, de la estructura de cada uno de los elementos que la constituye y de su composición, tiene gran interés en el campo de las enfermedades infecciosas como la patogenicidad y virulencia bacteriana, respuesta inmunológica del organismo invadido, mecanismos de acción de los antimicrobianos, resistencia a estos etc.
Los elementos bacterianos se dividen en obligados (pared celular, membrana citoplasmática, citoplasma, ribosomas y núcleo) y facultativos (cápsula, flagelos, fímbrias, esporas y glicocalix).
1.-PARED CELULAR
Es la estructura rígida que mantiene la forma característica de cada célula bacteriana. Junto con el núcleo son los elementos más importantes; es una estructura fundamental
para la bacteria y su elemento más externo. La poseen todas las bacterias a excepción de
las formas L bacterianas y Mycoplasmas que carecen de ella.
La PC es un estructura multicapas situada por fuera de la membrana citoplasmática.
Está formada por una capa interna de peptidoglicano y por una capa externa que puede variar en grosor y en composición química según el tipo de bacteria.
El peptidoglicano proporciona soporte rígido a la célula, contribuye al mantenimiento de la forma característica de ésta, y permite que la célula sea capaz de resistir medios de baja presión osmótica como el agua.
La estructura, la composición química y el grosor de la PC varía en las bacterias Gram positivas y gram negativas
Puede ponerse de manifiesto mediante la tinción de GRAM que permite dividir las bacterias en dos grandes grupos: G+ y G-, de acuerdo con su afinidad tintorial.
En los G+ la PC es más gruesa es monoestratificada(una sola capa). El 90% o más está formada por peptidoglicano o mureína a la que se asocian proteínas. Es la capa mas externa , en la tinción de gran retienen el colorante azul violeta. Existen también ácidos teicoicos que parece que intervienen en el mantenimiento de la integridad de la pared celular
Los acidos teicoicos son responsables de
su capacidad para producir un shock séptico similar al que produce la endotoxina en las bacterias gran negativas. También son responsables de la unión de los estafilococos a las células mucosas. Entre la capa de peptidoglicano y la membrana citoplasmática se encuentra el espacio periplásmico Pared celular de los G-
La pared celular de las bacterias G- es biestratificada (2 capas), constituida por una capa fina de peptidoglicano y una capa externa compleja que contiene lipopolisacáridos, lipoproteínas y fosfolípidos. Entre la capa de membrana externa y la membrana citoplasmática se encuentra el espacio periplásmico, intercalado por el peptidoglicano, en el que, en ciertas especies bacterianas, se encuentran las β-lactamasas que degradan las penicilinas y otros antibiótico β-lactámicos.
La endotoxina es el lipopolisacárido (LPS) de la membrana más externa de la pared celular de las bacterias G-, responsable de la fiebre y el shock séptico. Se denomina endotoxina porque es una parte de la pared celular, a diferencia de la exotoxinas que es liberada por la bacteria. Los efectos patológicos de la endotoxina son similares, independientemente del microorganismo de cual deriva.
La endotoxina está compuesta por el lípido A responsable de los efectos tóxicos y un polisacárido, el antígeno somático, o antígeno O en algunas bacterias G-, que se usa para identificar a determinados microorganismos en el laboratorio clínico.
Pared celular de las bacterias ácido- alcohol resistente
La denominación se debe a la capacidad de resistir a la decoración con un alcohol y un ácido fuerte cuando han sido previamente teñidas. Esta propiedad se debe a que estas
bacterias poseen en sus paredes los denominados ácidos micólicos.
El resto de estructuras es semejante a los G+, ya que así se viene considerando a este grupo a pesar de no haberse descrito la presencia de ácidos teicoicos en ninguna especie. Incluye bacterias pertenecientes a los Géneros Micobacterium y Nocardia.
Funciones de la pared celular
1) Función de protección: protege a la membrana celular y los componentes internos de los posibles cambios de presión osmótica que puedan surgir en el medio donde se encuentren.
2) Da forma a la bacteria ya que se trata de una cubierta rígida.
3) Participa en la división bacteriana y se invagina en el citoplasma para formar junto con la membrana citoplasmática el tabique de separación, es el lugar donde comienza la división de la bacteria.
4) Es un factor determinante del poder patógeno, pues en las G- las endotoxinas se encuentran en la pared.
5) Carácter antigénico, los antígenos, grupo y tipo específicos se hallan en la pared.
6) Es el sustrato sobre el que actúan los antimicrobianos como las β-Lactámicos.
2.-MEMBRANA CITOPLASMÁTICA
Es una estructura obligada de las bacterias, se sitúa dentro de la pared celular, de la que está separado por el espacio periplásmico.
Composición y Estructura:está compuesto de proteínas (50%-70%) y fosfolípidos (20%-30%). La estructura es la llamada de mosaico fluido, consiste una doble capa de fosfolípidos, incrustados en esta capa están las proteínas, consiste una doble capa de fosfolípidos, similar a la membrana citoplasmática de las células eucariotas, no contiene esteroles como en la membrana citoplasmática de las células eucariotas. Los únicos procariotas que contienen esteroles son los miembros del género Mycoplasma.
Funciones de la membrana citoplasmática:
– El transporte activo y pasivo de moléculas al interior de la célula.
– Función metabólica: es importante en la degradación de nutrientes y en la obtención de energía (tiene enzimas ligadas a la membrana que catalizan reacciones químicas que destruyen sustancias nutritivas liberándose energía en forma de ATP). En la membrana se encuentran diferentes pigmentos y enzimas que intervienen en la fotosíntesis, son las bacterias fotosintéticas (transforman la energía lumínica en energía química).
– La síntesis de precursores de la pared celular.
– La secreción de enzimas y toxinas
– Sobre ella actúan detergentes y antibióticos polipeptídicos.
– Participa en la división bacteriana a través de los mesosomas junto con la pared celular
Movimiento de sustancias a través de membrana celular:
Solo moléculas tan pequeñas y sin carga como el agua pueden circular libremente, pero sustancias como aminoácidos, ácidos orgánicos, sales inorgánicas que son más grandes necesitan mecanismos de transporte.
Tanto en los procariotas como en las eucariotas, los nutrientes atraviesan la membrana a través de diferentes mecanismos:
– Mecanismo pasivo:no conlleva gasto energético, se realiza desde una zona de mayor concentración a una zona de menor concentración (gradiente de concentración)
– Mecanismo activo:cuando la célula consume energía para el paso de sustancias por
– la membrana, (ATP) normalmente, va de una zona diluida a una zona más concentrada, en contra del gradiente de concentración.
3.-MESOSOMAS
En la membrana citoplasmática al microscopio electrónico se observan unas invaginaciones (plegamientos) llamados mesosomas.
Funciones
Participan en la división celular, ya que se establecen cerca de la formación nuclear.
– Pueden estar asociados a procesos de formación de energía (ATP).
– En eliminación de sustancias de desecho.
– Para captar nutrientes del exterior.
4.-CITOPLASMA O PROTOPLASMA
Es un fluido formado por agua alrededor de un 85%, de compuestos minerales y fermentos; contiene además partículas en suspensión como el cromosoma bacteriano o núcleo, los ribosomas y las inclusiones citoplasmáticas:
Los ribosomas: son gránulos densos homogéneos y aunque compuestos de ARN 60% y proteínas en un 60%. el compuesto principal es el ARN ribosómico y en él tienen lugar las síntesis proteicas.
.Los ribosomas bacterianos están formados por dos subunidades de diferente tamaño: 50
S y 20 S que conjuntamente forman el ribosoma bacteriano 70 S (S = unidades de sedimentación, donde influye la forma y el tamaño) . Las diferencias en los RNA ribosómicos y las proteínas constituye la base de muchos antibacterianos que actúan inhibiendo la síntesis proteica bacteriana pero no la humana.
Inclusiones citoplasmáticas:llamadas también granulaciones son inclusiones sólidas que pueden ser almidón, azufre, etc. Son gránulos de reserva de diversos tipos de sustancias que la bacteria sintetiza en momentos de abundancia de alimentos, o bien son residuos de su metabolismo. Estas inclusiones están dispersas por el citoplasma. Pueden ser de almidón, glucógeno, lípidos, azufre etc. Las inclusiones sirven como elementos de reserva nutritiva.
Vacuolas:Son acumulaciones de líquidos o gases
El nucleoide: Es el área del citoplasma en el que se sitúa el DNA, esta formado por una sola molécula circular y larga de ADN bicatenario (2 cadenas de ADN), esta molécula es la que forma el cromosoma bacteriano y en el se encuentra toda la información genética que la bacteria necesita a lo largo de su vida para su desarrollo, (información genética). Este cromosoma está unido por uno o varios puntos a la membrana citoplasmática, normalmente a través de proteínas de la membrana.
El nucleoide no contiene ni membrana nuclear, ni nucleolos, ni histonas lo que le diferencia del núcleo de las células eucariotas
La diferencia del nucleoide de procariotas y eucariotases, que las eucariotas tienen varios cromosomas y además recubiertos por membrana nuclear mientras que las procariotas solo tienen un cromosoma y no tienen membrana nuclear.
El ADN se encuentra dividido en unidades funcionales o genes. Estos genes pueden ser de dos tipos: a) Aquellos cuya secuencia de bases codifica cadenas polipeptídicas o moléculas de ADN (genes estructurales), y b) Los que únicamente tienen una función reguladora de los anteriores (genes reguladores). Es decir, los genes reguladores actúan activando o deteniendo la actividad de los genes estructurales de acuerdo con las necesidades de la célula.
La diferencia del nucleoide de procariotas y eucariotases, que las eucariotas tienen varios cromosomas y además recubiertos por membrana nuclear mientras que las procariotas solo tienen un cromosoma y no tienen membrana nuclear.
Plásmidos
Son moléculas de DNA extracromosómico, no asociadas al ADN del núcleoide, capaces de replicarse de forma autónoma y se transmite de forma estable a las células hijas. Un plásmido solo codifica de 5-10 a 15 genes y como máximo 100 pero no son nunca esenciales para el desarrollo y vida de la célula. Se encuentran plásmidos tanto en las bacterias G+ como en las G-, y en una misma célula pueden coexistir distintos tipos de plásmidos.
1) Los plásmidos transmisibles pueden ser transferidos de célula a célula mediante conjugación, tienen un tamaño grande ya que contienen gran cantidad de genes responsables de la síntesis del Pili sexual y de las enzimas necesarias para su transferencia.
2) Los plásmidos no transmisibles son pequeños ya que no contienen los genes de transferencia
Los plásmidos pueden albergar en su interior genes que codifican diferentes funciones:
resistencia a antibióticos, a metales pesados, resistencia a radiaciones ultravioleta, producción de toxinas, síntesis de enzimas, etc
Un plásmido se puede transferir de una bacteria a otra, este paso se realiza por un mecanismo genético denominado “conjugación” en la que intervienen los pilis. En ocasiones un plásmido se puede integrar dentro del cromosoma y al trozo que se integra se llama Episoma.
5.-TRANSPOSONES.
Los transposones son fragmentos de DNA que se mueven de un sitio a otro, tanto dentro de una misma molécula de DNA como entre moléculas de DNA de bacteria plásmidos y bacteriófagos.
A diferencia de los plásmidos y los virus de las bacterias, los transposones no son capaces de replicarse independientemente; se replican como parte del DNA receptor.