Clasificación de las BacteriasEstructura, Genética y Metabolismo
M. PazUMG-2012
Importancia de las Bacterias
– Los microorganismos colonizan todos los ambientes sobre la tierra.
– >80% de la historia de la vida fue bacteriana
– Cada ser humano pose más células bacterianas que células humanas
– Los microorganismos juegan un papel clave en la biósfera
– Los microorganismos patógenos globalmente son la causa más importante de enfermedad y muerte en el ser humano.
Importancia de la Infección
• Papel decisivo en la historia• Causa principal de muerte en el mundo• Preocupación pública
– Meningitis, Intoxicación alimenticia– Enf. de las vacas locas– Brotes epidémicos– Infecciones emergentes y re-emergentes
• Infección hospitalaria (nosocomial)– Resistencia a los antimicrobianos
Tamaño
Célula animal 1 micra
10 micras
Células Bacterianas
Célula bacteriana
Metabolismo bacteriano
Metabolismo: conjunto de reacciones químicas que tiene lugar en la célula.
Tres funciones específicas:- obtener energía química del entorno, almacenarla, para
utilizar luego en diferentes funciones celulares,- convertir los nutrientes exógenos en unidades
precursoras de los componentes macromoleculares de la célula bacteriana,
- formar y degradar moléculas necesarias para funciones celulares específicas, como por ejemplo, movilidad y captación de nutrientes.
Metabolismo bacterianoSecuencias de reacciones catalizadas
enzimáticamente, y se divide en anabolismo y catabolismo.
Anabolismo: proceso por el cual la célula bacteriana sintetiza sus propios componentes, también se denomina biosíntesis.
Catabolismo: conjunto de reacciones degradativas de los nutrientes para obtener energía o para convertirlos en unidades precursoras de biosíntesis.
Metabolismo bacteriano• La energía es obtenida de reacciones de oxido-
reducción – Transferencia de electrones o de átomos
enteros de hidrógeno, por lo que se conocen también con el nombre de reacciones de deshidrogenación.
• En las bacterias de interés médico los sistemas de oxido-reducción que transforman la energía química de los nutrientes en una forma biológicamente útil, incluyen la fermentación y la respiración.
Aerobiosis vs anaerobiosis
• Aerobios obligados– Deben vivir en ambientes donde el oxígeno está
presente• Anaerobios obligados
– Deben vivir donde no hay oxígeno.– Obtienen su energía por procesos de
fermentación.• Anaerobios facultativos
– Pueden vivir con o sin oxígeno
Nutrición Bacteriana
Desde el punto de vista biosintetico:• Litotrofas: que sólo requieren sustancias
inorgánicas sencillas (SH2 S0, NH3, NO2-, Fe, etc.)• Organotrofas: requieren compuestos orgánicos
(hidratos de carbono, hidrocarburos, lípidos, proteínas, alcoholes...).
• Autotrofas: crecen sintetizando sus materiales a partir de sustancias inorgánicas sencillas. El concepto de autotrofía se limita a la capacidad de utilizar una fuente inorgánica de carbono (CO2).
• Heterotrofas: su fuente de carbono es orgánica (si bien otros elementos distintos del C pueden ser captados en forma inorgánica).
Nutrición BacterianaFotoautótrofos:
utilizan la energía solar y producen azúcares.Quimoautótrofos:
necesitan sólo dióxido de carbono para obtener energía de elementos inorgánicos.
Fotoheterótrofos:son únicos y necesitan la luz solar para producir energía, a partir de compuestos orgánicos.
Quimoheterótrofos:utilizan moléculas orgánicas para producir su energía necesaria.
Nutrientes• Agua • CO2
– Como fuente de carbono para reducirlo (f.a) u oxidarlo (q.a.l.)
– Como aceptor de electrones (metanogénicas)– Reacciones de carboxilación
• Macronutrientes – C, H, O, N, P, S, K, Mg (reacciones enzimáticas)
• Micronutrientes o elementos traza – Co, Cu, Zn, Mo
Reproducción bacteriana
• Fisión binaria• Formación de nuevo ADN casi continuamente• Intercambio genético:
– Transformación• Genes tomados del ambiente que les rodea
– Conjugación• Genes transferidos de célula a célula (pili)
– Transducción• Genes transferidos por virus (fagos)
Crecimiento Bacteriano
• Atmósfera:– Aeróbica, anaeróbica o microaerofílica– Anaerobios facultativos u obligados
• Temperatura:– 37 grados C usualmente
• Tiempo de incubación:– La mayoría de bacterias clínicamente importantes crece en
24-48 horas– Excepciones: las micobacterias necesitan meses para
crecer y otras bacterias no pueden ser cultivadas.
Crecimiento bacteriano
• Cuando existen buenas condiciones de crecimiento, una bacteria crece ligeramente en tamaño o en longitud.
• Una nueva pared celular se forma por el centro formando dos células hijas, conteniendo cada una, el mismo material genético que la célula madre.
• Si el ambiente es óptimo, las dos células hijas pueden dividirse en cuatro en 20 minutos.
Fases del Crecimiento bacteriano• Fase LAG: El crecimiento es lento al principio,
mientras las bacterias se adaptan a los nutrientes que están en su nuevo ambiente.
• Fase LOG: Una vez la maquinaria metabólica se ha disparado, las bacterias se multiplican exponencialmente, doblando su número cada pocos minutos.
• Fase ESTACIONARIA: Al haber más y más m.o. compitiendo por el alimento y los nutrientes, el crecimiento acelerado se detiene y el número de bacterias se estabiliza.
• Fase de MUERTE: Se forman productos tóxicos de desecho, la comida se agota y las bacterias comienzan a morir.
Procedimiento de la coloración de Gram
Desarrollada en 1884 por el médico danés Hans Christian Gram
Ha sido una herramienta importante en la taxonomía bacteriana
Puede aplicarse a cultivos puros de bacterias, o a muestras clínicas.
Cristal violeta
Lugol
Decoloración con Alcohol-acetona
Contrastee.g. safranina
Gram-positivos púrpura
Gram-negativos Rojo o rosado
Tinción de Gram
Bacilos Gram-positivo
Bacilos Gram-negativo
Cocos Gram-positivo
Cocos Gram-negativo
Gram-positive cocci
AnaeróbicosBacilos Gram-positivo
AnaeróbicosBacilos Gram-negativo
AnaeróbicosCocos Gram-positivo
AnaeróbicosCocos Gram-negativo
Bacilos Gram-Negativo
• Bacterias Entéricas– E. coli– Salmonella– Shigella– Yersinia– Pseudomonas– Proteus– Vibrio cholerae– Klebsiella pneumoniae
Bacilos Gram-Negativo
• BGN fastidiosos– Bordetella pertussis– Haemophilus influenzae– Campylobacter jejuni– Helicobacter pylori– Legionella pneumophila
• BGN Anaeróbicos– Bacteroides fragilis– Fusobacterium
Cocos Gram-Negativo
• Neisseria gonorrhoeae– GONOCOCO
• Neisseria meningitidis– MENINGOCOCO
• Ambos son diplococos Gram-negativo intracelulares
Cocos Gram-positivo
• Estafilococos– Catalasa-positiva– Cocos Gram-positive en
racimos• Staphylococcus aureus
– coagulasa-positiva• Staph. epidermidis
– Y otros estafilococos coagulasa negativo.
Cocos Gram-Positivo
• Estreptococos– Catalasa-negative– Cocos Gram-positivo
cocci en cadenas y parejas.
• Strep. pyogenes• Strep. pneumoniae• Viridans-type streps• Enterococcus faecalis
Bacilos Gram-Positivo
• Clostridios– Anaerobios– C.perfringens– C. tetani– C. botulinum– C. difficile
• Bacillus cereus– Aerobio
• Listeria monocytogenes– Anaerobio faculativo
Bacterias que no se tiñen con Gram
• Ocasionalmente son Gram-positivo• Espiroquetas• Bacterias intracelulares obligadas
Gram-positivo: (inusuales)
• Micoplasmas– Organismos más
pequeños de vida libre– No hay pared celular– M. pneumonia, M.
genitalium• Micobacterias
– Bacilos alcohol-ácido resistentes, se tiñen con Ziehl-Neelsen
– M. tuberculosis– M. leprae– M. avium
Espiroquetas
• Bacterias en espiral delgadas
• Observables por microscopía de contraste de fases o por coloración de plata– Treponema pallidum– Borrelia burgdorferi– Leptospira
Bacterias intracelulares obligadas
• Rickettsia• Coxiella burneti• Chlamydias
–C. trachomatis–C. pneumoniae–C. psittaci
Medios de Cultivo
• solución acuosa (líquida o incorporada a un coloide en estado de gel) en la que están presentes todas las sustancias necesarias para el crecimiento de determinado(s) microorganismo(s).
• Los medios de cultivo se pueden clasificar, en primera instancia, en tres grandes tipos: – Complejos o indefindos– Sintéticos o definidos– Semisintéticos
Medios de Cultivo: complejos• Se desconoce su composición química exacta, ya
que son producto de realizar infusiones y extractos de materiales naturales complejos.
• Ejemplos:– Digeridos crudos de extracto de carne – Digeridos de extracto de levadura – Digeridos de peptona de carne o de soya – Digeridos de caseína (de la leche).
• Con ellos se logra un tipo de medio rico nutricionalmente, aunque indefinido químicamente.
• Ideales para obtener un buen crecimiento bacteriano.
• Sin embargo, con ellos no podemos tener un control nutricional preciso.
Medios de Cultivo: sintéticos• Se obtienen disolviendo en agua destilada
cantidades concretas de distintas sustancias químicas puras, orgánicas y/o inorgánicas.
• La composición concreta de un medio sintético dependerá de la bacteria que queramos cultivar
• Un medio definido para una bacteria con grandes capacidades biosintéticas será más sencillo que el medio definido de otra bacteria con menores posibilidades biosintéticas.
Medios de Cultivo: sintéticos• Se obtienen disolviendo en agua destilada
cantidades concretas de distintas sustancias químicas puras, orgánicas y/o inorgánicas.
• La composición concreta de un medio sintético dependerá de la bacteria que queramos cultivar
• Un medio definido para una bacteria con grandes capacidades biosintéticas será más sencillo que el medio definido de otra bacteria con menores posibilidades biosintéticas.
Medios de Cultivo: semisintéticos
• "mezcla" de los anteriores• llevan algunas sustancias químicas cuya
naturaleza y cantidad conocemos, junto con sustancias de naturaleza y composición indefinidas.
Tipos de Medios de Cultivo
• Líquidos• Sólidos
– Origen líquido y se agrega un coloide– Gelatina– Agar-agar: más utilizado– Sílica gel
• Selectivos– permiten seleccionar un tipo
(o unos pocos tipos) de microorganismos. S
– Inhiben el crecimiento de ciertas bacterias, pero permiten el crecimiento de otras.
• Diferenciales– permiten distinguir a simple
vista dos o más tipos de bacterias en función de su distinto comportamiento respecto de algún nutriente del medio.
