ESTRUCTURA BACTERIANA 2024.pdf

Microorganismos ◼ EL ARBOL DE LA VIDA (postulado de Carl Woese en 1976) ◼ MANTENIENDO LA VIDA EN LA TIERRA (5x1031 células microbianas existen en el planeta) ◼ VITALES PERO PELIGROSAS PARA LA SALUD HUMANA (Más del 90% de las células en nuestro cuerpo son microorgan...

Microorganismos ◼ EL ARBOL DE LA VIDA (postulado de Carl Woese en 1976) ◼ MANTENIENDO LA VIDA EN LA TIERRA (5x1031 células microbianas existen en el planeta) ◼ VITALES PERO PELIGROSAS PARA LA SALUD HUMANA (Más del 90% de las células en nuestro cuerpo son microorganismos, bacterias y hongos habitan nuestra piel, boca y otros sitios anatómicos. ◼ UTILES A LA INDUSTRIA Y A LA MEDICINA (Biotecnología)  EL ORIGEN ◼ De acuerdo al Arbol de la Vida de Woese, microbiólogo creador de la nueva taxonomía molecular basada en la comparación entre especies de la fracción 16s del ARN ribosomal, existen 3 dominios celulares Archaea Bacteria Eucarya Árbol de la vida según Carl Woese. J. Deacon. University of Edinburgh  PROCARIOTES BACTERIA ARCHAEA  Eucariotes ◼ Células Plantas Animales Hongos Protistas  CLASIFICACION El dominio Bacteria abarca a las bacterias típicas, y bacterias con características poco usuales: rickettsias, clamidias, micoplasmas, actinomicetales y micobacterias. Tinción de Gram y posterior observación de la muestra mediante el microscopio de luz para registrar la presencia de bacterias, su forma, tipo de agrupación y color: Gram positivas o Gram negativas. Características fisiológicas: requerimiento de oxígeno, temperatura de crecimiento pH, etc. Propiedades genéticas utilizadas para definir algunas características de las cepas, como los serotipos y biotipos, determinación de especies en algunos grupos de bacterias, producción de toxinas. Análisis del material genético.  Célula procariote (versus Célula Eucariótica ) ◼ No compartamentalizada ◼ Membrana celular sin esteroles(colesterol) ◼ Un cromosoma circular ◼ Ribosomas 70S subunidades ▪ 30S (16S rRNA) ▪ 50S (5S & 23S rRNA)  Célula Eucariótica Célula Procariótica (e.g. animal) Flagelo retículo endoplásmico membrana celular Nucleoide Pared celular rugoso Núcleo Gram + Pili Gram - Granulos Cápsula Citoplasma Membrana celular Membrana externa interna Mitocondria Ribosomas Pared celular  Procariotes (Bacteria) ◼ Eubacter ,bacterias verdaderas Patógenos humanos  CÉLULA BACTERIANA  Cápsula y glicocálix Envoltura externa Bien definida: cápsula No definida: glicocálix Polisacáridos Frecuentemente se pierden en cultivos in vitro Cápsula: Protege a la célula bacteriana de la fagocitosis.  La pared celular Tinción de Gram Gram Positivos Gram Negativos  GRAM POSITIVA Acido Lipoteicoico Peptidoglicano- ácido teicoico Membrana Citoplásmica Citoplasma GRAM NEGATIVA Porina Lipopolisacárido Membrane externa lipoproteína Membrana interna Citoplasma  Membrana externa Bacteria Gram negativa ◼ Barrera ◼ Existencia de un espacio entre la membrana interna y la membrana externa- Espacio periplásmico ❖Almacenamiento de enzimas degradativas ◼ Bacterias Gram positivas ◼ No existe el espacio periplásmico L-alanina Acido D-glutámico L-lisina/Acido Diaminopimélico D-alanina D-alanina Peptidoglicano Acido murámico Glucosamina  GRAM NEGATIVA ENVOLTURA CELULAR Membrana externa (Barrera permeable) Lipopolisacárido Porina lipoproteina Enzimas Degradativas Proteína en el espacio periplásmico Membrana citoplásmica Permeasa Citoplasma  Lipopolisacárido Antigeno O Altamente variable n Centro Heptosas Acido Ketodeoxyoctonico Lipido A Glucosamina disacárido Acidos grasos beta hidroxi  GRAM POSITIVA Enzima Degradativa Peptidoglicano-+acido teicoico Acido Lipoteicoico Membrana Citoplásmica Citoplasma  Bacterias sin pared celular Resultan de la acción de – Enzimas líticas que actúan sobre la pared celular – Antibióticos que inhiben la síntesis de peptidoglicano Usualmente no son viables Bacterias sin pared celular (no se multiplican) – Esferoplastos (Con membrana externa) – protoplastos (sin membrana externa). Bacterias sin pared celular que se multiplican – Formas L  La fosforilación oxidativa se lleva a cabo en la membrana celular (no existen mitocondias). Pared celular Citoplasma Membrana celular La pared celular es una estructura externa a la membrana celular – rígida, protege a la bacteria de los cambios osmóticos  FLAGELOS Algunas bacterias son móviles Organelos de locomoción Responden a alimentos y venenos – Quimiotaxis  Flagelos – Insertados en la membrana celular – Se proyectan sobre la superficie – Flagelina, unidades proteícas – Dan movimiento a la células  Filamentos axiales – Espiroquetas – Funciones ssimilares a los flagelos – Presentes en toda la células – Movimiento similar a “serpiente”  Pili (fimbrias) Proyecciones sobre la célula, “cabellos” Conjugación sexual Participan en los mecanismos de adherencia  Endosporas (esporas) Fase vegetativa Se producen bajo condiciones adversas Estructura resistentes - Altas temperaturas - Solventes orgánicos Contienen dipicolinato de calcio Bacillus y Clostridium  Elementos genéticos extracromosómicos ◼ Definición: Segmentos de DNA que son capaces de moverse de un lado a otro. ◼ Características – Movimiento al “azar” – No se autoreplican – La transposición es mediada por sitios de recombinación específicos. ▪ Transposasa – La transposición puede ir acompañada por duplicación.  Material genético extracromosómico ◼ Secuencias de inserción (IS) – Definición: Elementos que sólo tienen la información para su transposición. – Nomenclatura - IS1 – Estructura – Importancia ABCDEFG Transposase GFEDCBA Mutatión Inserción de Plasmidos Variación de fase  Material genético extracromosómico ◼ Transposones (Tn) – Definición: Elementos que llevan otros genes excepto los involucrados en la transposición. – Nomenclatura- Tn10 IS Gene(s) de resistencia IS – Importancia IS Gene(s) de resistencia IS Reistencia a antibióticos  Plásmidos ◼ Definición:Elementos genéticos extracromosómicos que son capaces de replicación autónoma (replicón) ◼ Episoma- un plásmido que puede integrarse dentro del cromosoma.  Bacteria Plásmidos DNA extracromosómico Copias múltiples Codifican para factores de virulencia y resistencia a antibióticos Se replican de manera independiente al cromosoma bacteriano  Clasificación de Plásmidos ◼ Propiedades de transferencia – Conjugativa – No conjugative ◼ Efectos fenotípicos – Fertilidad – Plásmidos bacteriocinógenos – Plásmidos de Resistencia (Factor R )  Morfología bacteriana ◼ Cocos ◼ Bacilos ◼ Espirilos ◼ Vibrio ◼ Espiroquetas  Agrupamiento ◼ Cadenas ◼ Racimos de uvas ◼ Tetrádas ◼ Sarcinas  Agrupamiento ◼ Cadenas ◼ Racimos de uvas ◼ Tetrádas ◼ Sarcinas Crecimiento bacteriano  Requerimientos para el crecimiento bacteriano Oxígeno Fuentes de energía Nutrientes Temperatura óptima pH óptimo  Aerobios Crecimiento en presencia de oxígeno No fermentación Fosforilación oxidativa  Anaerobios estrictos No fosforilación oxidativa Fermentación El oxígeno es letal Falta de ciertas enzimas superoxido dismutasa O2-+2H+ H2O2 catalasa H2O2 H 2 0 + O2 peroxidasa H2O2 H20 /NAD NADH  Anaerobios Facultativos Fermentación Respiración aeróbica Sobreviven en presencia de oxígeno  Microaerofílicos Crecimiento – Bajas tensiones de oxígeno Mueren – Altas tensiones de oxígeno  Temperatura óptima de crecimiento ◼ Mesófilos: – Temperatura humana corporal * Patógenos * oportunistas – Psicrófilos :Temperaturas bajas ◼ Termófilos – Cercanas a ebullición  pH Neutrófilos Acidófilos Alcalófilos Requerimientos de nutrientes Carbono Nitrógeno Fósforo Sulfuros Iones metálicos, fierro. Medida de masa bacteriana (vivas + muertas) en cultivo líquido Turbidez Curva de crecimiento bacteriano Tiempo de generación ◼ Tiempo requerido para que la masa bacteriana se duplique ◼ Ejemplo: 100 bacterias presentes al tiempo 0 Si el tiempo de generación es 2 hr Después de 8 hr masa = 100 x 24  Catabolismo de azúcares ◼ Glicólisis – Vía Embden Meyerhof Parnas – La mayoría de las bacteria ◼ Otras vías para catabolizar azúcares: ◼ Vía de la Pentosa fosfato (hexosa monophosphato. – generaNADPH – común en plantas y animales ◼ Vía Entner Doudoroff – Pocas especies bacterianas TRANSFERENCIA DE INFORMACIÓN GENÉTICA ENTRE BACTERIAS  Mutaciones en Bacterias ◼ Las mutaciones en bacterias ocurren: – Al ser inducidas – De manera espontánea ◼ Las mutaciones son poco frecuentemente expresadas: – Bacterias haploides – Tasa rápida de crecimiento ◼ Mutantes con ventajas selectivas ◼ Transferencia de genes entre bacterias  Características generales de la transferencia de genes en Bacterias ◼ Unidireccional – Donador a receptor ◼ Donador no da el cromosoma entero ◼ La transferencia de genes puede ocurrir entre especies.  Transformación ◼ Definición: Tranferencia de genes que resulta de una célula donadora sin contacto físico entre las bacterias. ◼ Factores que afectan la transformación: – Tamaño de DNA y estado: ▪ Sensible a nucleasas – Competencia del receptor (Bacillus, Haemophilus, Neisseria, Streptococcus) ▪ Factores de competencia ▪ Competencia inducida  Transformación ◼ Pasos – Captura de DNA ▪ Gram + ▪ Gram - – Recombinación ▪ recA, recB and recC genes Significante – Fase de variación en Neiseseria – Tecnología de DNA recombinante  Transducción ◼ Definición: Transferencia de genes de un donador a un aceptor con la participación de un bacteriófago. ◼ Generalizada ◼ Especializada  Bacteriófagos ◼ Composición – Acido nucleico Cápside ▪ Tamaño del genoma – Proteínas ▪ Protectión Estructura Cola ▪ Infección contráctil ◼ Estructura (T4) – Tamaño (80 X 100 Espículas nm) – Cabeza o cápside Placa – Cola basal  Infección de la célula hospedera por fagos Adsorción – El receptor es LPS para T4 ◼ Adherencia irreversible – Placa basal ◼ Contracción ◼ Inyección de ácido nucleico ◼ Captura de DNA  Transducción generalizada Infección del donador Replicación del fago y degradación del DNA del huésped ◼ Ensamble de partículas del fago ◼ Liberación del fago ◼ Infección de una célula receptora ◼ Recombinación homóloga Potencialmente algunos genes del donador pueden ser transferidos.  Transducción especializada Fago lisogénico ◼ Excisión del gal bio profago ◼ Replicación y liberación del fago gal gal ◼ Infección del bio bio aceptor ◼ Lisogenización en el aceptor gal bio bio  Conjugación ◼ Definición: Transferencia de genes entre bacterias a través del contacto físico. ◼ Características Donor – Donador ▪ Factor F ( factor de fertilidas) – F (pilis sexuales) – Célula aceptora ▪ Carece del factor F Recipient  Estados del factor F ◼ Autónomo (F+ ▪ F- se convierte en F+ y F+ permanece F+ ▪ Baja transferencia de genes cromosomales del donador F+  Estados del Factor F ◼ Integrado (Hfr) – Características de Hfr y F- ▪ F- rara vez se convierte en Hfr mientras Hfr permanece Hfr ▪ Alta transferencia F+ Hfr de ciertos genes cromosomales del donador.  Mecanismo de F+ x F- Contacto – Puente de conjugación F+ F- F+ F- ◼ Transferencia de DNA F+ F+ F+ F+  Conjugación ◼ Importancia – Bacterias Gram - ▪ Resistencia a antibióticos ▪ Rápida diseminación – Bacterias Gram + ▪ Producción de material para la adherencia