Morfologia, Fisiologia Y Genetica Bacteriana 304c30

Tema 1. Morfología, Fisiología y Genética bacteriana Bacteria: son organismos procariotas. Microorganismos unicelulares de tamaño microscópico que poseen diversas formas como esferas, barras y hélices. Carecen de núcleo y organelos delimitados por membranas. Estos organismos son ubicuos o cosmopolitas: se encuentran en todo el ecosistema. Son los organismos más abundantes del planeta.

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La presencia de cápsula es un factor importante para la virulencia. Cada microorganismo es originado individualmente, no a través de uniones entre varias bacterias

Diferencias entre Virus y Bacterias

B A C V I R

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Cultivo en medio artificial

División por fisión binaria

Presencia conjunta de ADN y ARN

Presencia ribosomas

Sí

Sí

Sí

No

No

No

de

Presencia de ácido murámico

Sensibilidad Antibióticos

Sí

Sí

Sí

No*

No

No

Los virus no pueden cultivarse en medio artificial debido a que son parásitos intracelulares obligatorios, no crecen en medios artificiales, sólo es posible mediante cultivos de células. Las bacterias se dividen por fisión binaria, presentan una invaginación de la pared celular. Los virus para poder replicarse requieren de la maquinaria genética de la célula. Las bacterias tienen material genético tanto ADN como ARN, mientras que el material genético de los virus puede ser tanto una molécula de ADN o ARN pero nunca presentan los dos tipos de material genético simultáneamente. Los virus no poseen ribosomas, las bacterias sí, porque a nivel de los ribosomas ocurre la síntesis de proteínas. Los virus utilizan los ribosomas de la célula que infectan para sintetizar sus proteínas. Algunas bacterias tienen en su pared celular ácido murámico, Los virus no presentan pared celular y por tanto carecen de este elemento. La mayoría de las bacterias tienen sensibilidad a los antibióticos, mientras que los virus no son sensibles a los antibióticos. A diferencia de las bacterias, lo virus no aumentan de tamaño en el momento previo de su división.

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Diferencias entre células eucariotas y procariotas

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Morfología bacteriana Amplia variedad de tamaños y formas Tamaño diez veces menor que el de las células eucariotas(0.55um) Existe el pleomorfismo (cepa bacteriana adoptando distintas formas) Formas bacterianas Cocos: más o menos esféricas

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Cocos Diplococos Diplococo encapsulado pneumococo Estafilococo: racimos Estreptococo: forman cadenas Sarcina Tétrada: en grupo de 4

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Bacilos: en forma de bastón, alargados en forma de salchicha, que a su vez pueden tener varios aspectos (curvos). Según los tipos de extremos, pueden ser redondeados, cuadrados, afilados Cocobacilo Bacilos Estreptobacilo Diplobacilo Empalizada

Espirilos: Espiroqueta, tienen un eje más largo, pero dicho eje no es recto, sino que sigue una forma en espiral, con más de una vuelta de hélice. Vibrio: proyectada su imagen sobre el plano, tienen forma de coma Estructura interna y externa de bacterias Cápsula: no todos los agentes bacterianos la poseen. TIENE DOS FUNCIONES: de adherencia o de protección. ESTÁ RELACIONADA CON LA VIRULENCIA DEL MO Propiedades Adhesión a células hermanas Adhesión a sustratos inertes o vivos Protección contra agentes antibacterianos Puede determinar la virulencia -> FUNCIÓN PRINCIPAL Otorga mecanismos de evasión Pared celular: le va a brindar al agente bacteriano un mecanismo de protección. Va a estar constituida por peptidoglicanos. Diferente a la pared celular de una célula vegetal o levadura, las cuales están formadas por celulosa y quitina respectivamente. Membrana citoplasmática: no se usa el término plasmática, sino citoplasmática. Su función es la de dar permeabilidad selectiva. Se encarga de capturar los nutrientes del medio externo y llevarlos al interior de la bacteria(para metabolizarlos y producir energía). Presenta proteínas de traslocación en toda su extensión para poder dar paso a aquellos componentes que sean requeridos para la función energética del microorganismo. Constituida por

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Bicapa fosfolipídica 50-70% proteínas 20-35% lípidos Rodea el citoplasma de la célula Funciones Barrera de semipermeabilidad Transporte activo Enzimas respiratorias Remoción de desechos Biosíntesis de pared celular Participa en la síntesis de ADN Síntesis quimiotáctica Sitio de acción activo para el ataca con un determinado antibiótico

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Flagelo: Algunas de las bacterias pueden presentan flagelo que le va a dar motilidad al microorganismo. Permite desplazar a la bacteria desde el punto inicial de infección a un sitio distal Las enterobacterias son las que mayormente poseen flagelo NO ES UNA ESTRUCTURA VITAL En el caso de que no haya flagelo, la motilidad se obtiene por contracción Constituidos por flagelina Tipos de flagelos Monotrico: un solo flagelo. Se mueve en contraposición “hacia adelante” Anfitrico: en cada uno de los extremos “hacia la derecha e izquierda” Lofotricas: situados en el mismo punto y conducen en una sola dirección “movimiento en una sola dirección pero mucho más veloz” Peritrico: en todas las direcciones “se mueve en todas las direcciones” Cromosomas: no presenta cromosomas perfectamente empaquetados. Presenta cromosomas circular y que allí va a presentar un nucleoide que va a estar en o con el citoplasma Citoplasma: presenta una viscosidad que supera a la de las células eucariotas. Aquí se encuentran los organelos en o con el citoplasma Presenta: Cuerpos nucleares (nucleoide) Plásmidos (no en todas las cepas bacterianas) Ribosomas Inclusiones (no en todas) Organelos (no en todas) Ribosomas: las bacterias presenta la subunidad 30S y 50S. EN EL HUMANO ES LA SUBUNIDAD 80S Nucleoide: donde reposa la información genética(ADN) Plásmido: estructura que contiene DNA EXTRACROMOSOMAL, que no tiene nada que ver con la codificación genética de la bacteria (ADN en el nucleoide). NO TODAS LAS BACTERIAS SON PORTADORAS DE PLÁSMIDO. Brinda un mecanismo de protección ante antibióticos, en momentos en alteración de temperatura, pH, presencia de metales pesados, entre otros Pilis, pilis sexual o fimbrias: es la estructura que participa en el transporte determinado elementos genéticos a otras bacterias. Transporta un “Replicón” a otras bacterias Estructuras pequeñas filamentosas Compuestas por subunidades de PILINA Visible al microscopio electrónico PILIS VS FLAGELO

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Salen del cuerpo basal de la membrana citoplasmática Presente en células móviles y no móviles Mecanismo de adherencia mas no de movilidad Fimbria: NO PARTICIPA EN EL TRANSPORTE DE MATERIAL GENÉTICO, SINO QUE PERMITEN LA ADHERENCIA CON OTRAS BACTERIAS MEDIANTE UN CANAL DE F MIN40 grabacion

5.   6.

CONJUGACIÓN BACTERIANA Plásmido conjugativo: capacidad de transferencia a otra bacteria Plásmido no conjugativo: no auto transmisibles (coexisten en la misma bacteria DIFERENCIAS ENTRE PARED CELULAR DE LAS GRAM+ Y GRAMGram + Presentan una gran pared celular conformada peptidoglicanos y demás Posterior a la pared no hay membrana externa

por

A nivel microscópico: Son de color Morado *UNIDAD FORMADORA DE COLONIAS*

 METABOLISMO Y FISIOLOGÍA BACTERIANA Conjunto de reacciones bioquímicas que permiten el crecimiento de un organismo. En bacterias conduce a la creación de nuevas células y comprende dos reacciones - Rxs de mantenimiento: energía, poder reductor, precursores metabólicos. - Rxs del metabolismo: energía y poder reductor.

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Métodos usados por las bacterias para generar este ATP Fosforilación a nivel del sustrato (en las fermentaciones) Fosforilación oxidativa (en las respiraciones) Fotofosforilación (durante la fotosíntesis)

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Tipos de energía que captan las procariotas Si la energía procede de radiaciones -> bacterias fototrofas A) fotolitotrofas: captan energía lumínica en presencia de sustancias inorgánicas B) fotorganotrofas: captan energía lumínica con requerimiento de sustancias orgánicas

Gram Presenta una deficie peptidoglicanos Posterior a la pared externa A nivel microscópico

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Si la energía se desprende a partir de moléculas químicas en reacciones biológicas de óxido-reducción -> bacterias quimiotrofas A) quimiolitotrofas: captación de energía química a partir de sustancias inorgánicas B) quimiorganotrofas: captación de energía química a partir de sustancias orgánicas

 Tipos Nutricionales

Fotoautotrofas

Fuente de energía Luz

Fotoheterotrofas Luz Quimioautotrofas o Litotrofas

Quimioheterotrofa s o heterótrofas

Químic a

Químic a

interés

clínico?

->

Fuente de carbono

Ejemplos

CO2

Algas y cianobacteria s Algas y bacterias fotosintéticas

Compuesto s orgánicos Compuesto inorgánico: H2, NH3, NO2, H2S, CO2 Compuesto orgánicos: glucosa

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Pocas bacterias

La mayoría de las bacterias

 Relaciones de los procariotas con el oxígeno o Dependen de la disponibilidad de las enzimas eliminadoras de peróxidos y superóxidos  Aerobios: Necesitan O2 para crecer  Anaerobios: crecen en ausencia de oxígeno. Por ejemplo: Clostridium en donde produce una cápsula para producir el ambiente anaerobio 

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¿Dónde están las bacterias de Quimioheterótrofas o heterótrofas Tipo

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Genética bacteriana: El genoma procariota puede contener plásmidos, prófugos y elementos transposables además del cromosoma Estructura del cromosoma procariota Cromosoma circular Molécula sencilla de DNA continuo Cromosoma (molécula covalentemente cerrada) La circularidad establece una estructura superenrrollada (giro superhelicoidal) Topoisomerasas Encargada de controlar la densidad superhelicoidal de las moléculas de DNA alternando el número de uniones Es necesaria puesto que es imposible que una cadena de varios millones de pares de bases gire sobre su eje longitudinal Significado genético de la replicación La replicación función del cromosoma es replicarse (producir copias de sí mismo) Transmitirse de una célula a otra

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Generar a la siguiente célula la habilidad de expresarse la información que contiene Modelos de replicación propuestos Semiconservativo: se originan dos moléculas de ADN. Donde la hebra se elonga, se comienza a formar la otra hebra; pero en el proceso de separación se forma una hebra que va a ser original y otra que se va a formar por determinados procesos enzimáticos Conservativo: se produce un ADN completamente nuevo durante la replicación Dispersivo: ruptura de las hebras de origen Replicación del DNA bacteriano La replicación del ADN bacteriano se ajusta al modelo Semiconservativo (experimentos de meselson y Stahl) (1958) DNA bacteriano es circular con un punto de origen para la replicación. CAIRNS (1963) Característica

Eubacteria

Arqueobacteria

Eucariota

Cromosoma circular Origen de replicación DNA no codificante

Si

Si

No

1

1

Muchos

Poco

Poco

mucho

División bacteriana Fisión binaria A diferencia de la mitosis en la fisión binaria, no hay centriolos ni fibras del huso. Durante la fisión binaria, se duplica ADN bacteriano, después empieza a crecer una membrana entre el ADN duplicado y se divide la pared celular para formar dos bacterias Se puede completas la fisión binaria en tan solo unos 20 minutos Etapas del crecimiento bacteriano Fase de latencia: durante las 2 primeras horas luego de la entrada del microorganismo en el huésped. No genera ciclo de infección, ni reproducción. Fase exponencial (logarítmica): cuando logra conseguir disponibilidad de sustrato se activa metabólicamente, hay baja replicación y libera toxinas Fase estacionaria o meseta: disminución en el metabolismo bacteriano, por lo tanto disminuye la división del microorganismos Fase de muerte: disminuye el número de organismos Resistencia codificada por plásmidos bacterianos Replicación autónoma Fertilidad (autotransferencia) Movilización Recombinación, transposición de genes Fusión de replicones Resistencia a ATB, metales pesados, bacteriocinas, fagos, temp.