estructura y clasificación bacteriana // antecedentes históricos // genética y metabolismo...
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ESTRUCTURA Y CLASIFICACIÓN DE
LAS BACTERIAS
MUÑOZ AHUATZIN NOE
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD, LICENCIATURA EN MÉDICO CIRUJANO.
MICROBIOLOGÍA IDR. ATENÓGENES MENESES CÓRDOVA
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE TLAXCALA
3A
INTRODUCCIÓN
La Bacteriología es una disciplina de la Microbiología, es la ciencia que estudia las características morfológicas y fisiológicas de las bacterias.
El origen etimológico del términoes latín en el que “Bacterios” quieredecir -Animales Pequeños- y“Logos” es –Estudio o tratado-.
4.1 ANTESCEDENTES HISTÓRICOS DE LA BACTERIOLOGÍA
Anthon Van Leeuwenhoek en 1683, observó las primeras bacterias en una gota de agua de estanque, las nombro como ‘animalículos’.
Pero fue hasta 1828 cuando Christian Gottfried Ehrenberg introduce el término de ‘bacteria’.
LOUIS PASTEUR
DESCUBRE EL
ORIGEN
BACTERIANO
DEL CÓLERA
EN POLLOS.
1861
ROBERT KOCH DISEÑÓ UN
PROCEDIMIENTO DE
INOCULACIÓN DE BACTERIAS
PARA CULTIVARLAS Y ESTUDIARLAS.
1875
JULIUS
RICHARD
PETRI
CONSTRUYO
LA CAJA
PETRI
1877
1870
•Ernest Heackel
•Crea el taxón ‘Monera’ para las bacterias
1879
•Louis Pasteur
•Desarrollo la vacuna antirrábica, descubrió que los animales inoculados con estas bacterias debilitadas eran resistentes a la infección.
1885
•Christian Gram
•Desarrollo su método de tinción de bacterias, Gram + y Gram -
1910
•Paul Ehrlich
•Desarrolló el primer antibiótico, Esto por medio de unos colorantes capaces de teñir y matar selectivamente a las espiroquetas de la especie Treponema pallidum, la
bacteria causante de la sífilis.
1968
•Las bacterias fueron oficialmente catalogadas como Procariontas, debido a su ausencia de nuvleo, juntos con las algas azul verdosas y las arqueobacterias por
Murray, Stanier y Van Niel.
4.2 FORMAS DE LAS BACTERIAS
Las múltiples formas bacterianas pueden estar determinadas por distintos factores, siendo la rigidez de la pared celular, la más importante de ellas.
Por lo general, las bacterias presentan 4 formas básicas: las bacterias esféricas se denominarán COCOS, las alargadas serán BACILOS, las que tienen forma de espiral serán los ESPIRILOS y las curvadas, VIBRIOS.
COCOS
Pueden presentar y tomar diversas formas,
gracias a dos factores importantes como la
tendencia de las células a mantenerse unidas,
una vez sucedida la división y el plano de
división celular.
El tamaño de los cocos
oscila entre los 0,8 a 1,0
m.
Estas bacterias presentan
formas casi esféricas y
sus agrupaciones son
homogéneas
Los cocos formas pueden agruparse en pares y se llama diplococos, puedenconglomerarse en cuatro y se denomina tétradas; dos tétradas puedenpermanecer unidas y se les conoce como sarcinas; también pueden formarcadenas y se llama estreptococos, y finalmente, pueden permanecer enforma de racimo y se les denomina estafilococos.
BACILOS
Estas bacterias forman agrupaciones bastante heterogéneas por su variedad de subtipos morfológicos. Tienen forma de bastón y pueden ser cilíndricos.
BASTÓN
Largo Corto Pequeño Delgado
Pueden presentar variaciones en sus
extremos pudiendo ser:
Rectos Afilados Redondeados
Los bacilos cuando permanecen dos bacilos se les conoce como diplobacilos. En caso de estar unidos tres o mas se les denomina estreptobacilos, y pueden formar empalizadas, pueden llegar a parecer letras chinas. En los bacilos el eje de división es perpendicular al eje de la bacteria.
Dentro de este tipo de bacterias
Aquellas que en su forma presentan una
o más curvaturas
Algunas pueden presentar forma de
hélices.
ESPIRILOS
4.3 ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE SUS COMPONENTES CELULARES
Las bacterias son consideradas dentro del reino PROCARIOTA ya que poseen no poseen una membrana nuclear que proteja el material genético, no tienen nucléolo y no tienen organelos diferenciados como el aparato de Golgi, la mitocondria, etc.
Las bacterias miden de 1 a 6 micras en promedio, pueden llegar a medir de 40 a 50 micras a menos de una micra.
El genoma de estos de estos organismos esta formado por ADN de doble cadena conformado de forma circular sin extremos, asentado en proteínas del citoplasma. La reproducción de hace de forma directa, duplicando su número en cada generación.
CÁPSULA
Estructura formada por el acumulo de sustancias excretadas por el
metabolismo de la bacteria y por la interacción con el hospedero. La
capsula es construida por polisacáridos y polipéptido (glucosa y glucosamina) ; protege y participa en
la adhesión, evita la desecación y forma el glucocalix.
• Es el estrato rígido que le
confiere la forma de la
bacteria. Protege contra
efectos mecánicos
Pared bacteriana
• Son dos capas de
lipoproteínas, es la barrera
osmótica de la célula
Membrana
citoplasmica •Espacio entre la membrana
citoplasmica y la membrana
externa, se localiza las enzimas
hidroliticas para romper
moléculas grandes mediante las
permeasas y las lipoproteínas,
Espacio periplasmico
Mesosomas
Mesosomas
Septales
Mesosomas
Laterales
Son
repliegues de
la membrana
ML: Participan en la secreción de proteínas
MS: Participan en la formación del tabique
Estos dos están asociados con la replicación del crosoma y los quimiorreceptores de membrana
INCLUSIONES.-
Son estructuras de almacenamiento de energía.
VACUOLAS.-
Guardan materiales gaseosos
RIBOSOMAS.-
Organelos donde se lleva a cabo la síntesis proteica, con función del
ARN ribosomal
MONÓTRICAS: Un solo
flagelo
LOFÓTRICAS: Un
mechón de flagelos
ANFÍTRICAS: Un mechón
de flagelos en cada polo
PERÍTRICAS: Flagelos
alrededor
ÁTRICAS: No tiene
flagelos
Flagelos
Son filamentos muy largos formados por flagelina, se originan en cuerpo basal
FIMBRIA O PILIS
Estructura que realiza la
adherencia; pili son los
puentes para la conjugación.
Son adhesinas.
CITOPLASMA
Material proteicos contenido
por la membrana
citoplasmica
Plásmidos
• Cadenas dobles de ADN en forma circular. Son susceptibles de transferirse a otras bacterias transmitiendo las características biológicas que contienen
Las bacterias se clasifican bajo diversos criterios:
Por su forma
Agrupamiento
Por su afinidad tintorial
Por su forma de respiración
Por sus características metabólicas
Por análisis antigénico
Por susceptibilidad a bacteriografos
Por análisis del ADN
Por grado de hibridación
4.4 CLASIFICACIÓN BACTERIANA
Por su Morfología
Cocos
Bacilos
Espirilos
Vibrios
Por su agrupación
DIPLOCOCOS TRETADAS
SARCINAS ESTAFILOCOCOS
COCOS
BACILOS
Empalizadas
Diplobacilos
Estreptobacilos
Por afinidad Tintorial
Gram +
Gram -
Acido- Alcohol resistentes
NO Acido- Alcohol resistentes
Tinción de Gram
Ziehl- Neelsen
POR SU RESPIRACIÓN
Aerobias estrictas
Anaerobias estrictas
Aerobias y anaerobias facultativas
Microaerofilicas
POR SUSEROLOGÌA
Serotipo Numérico
Serotipo Alfabético
POR SUS RELACIONES INTERESPECIFICAS
Parásitos
Comensalismo
4.5 Genética Bacteriana
Las bacterias poseen un genotipo que
por herencia y un fenotipo que depende de las
circunstancias que les rodean.
Las bacterias sufren variaciones en sus
caracteres.
Fenotípicas o adaptaciones y genotípicas ( mutaciones,fenómenos de transferencia,
elementos transponibles, integrones).
Variaciones fenotípicas o adaptaciones
Se producen por la presión ambiental sobre las
bacterias, pero no afecta al genoma.
Son de alta frecuencia. Afectan a toda la
población bacteriana sometida a la modificación
ambietal.
Son reversibles ; cuando cesa la causa,retornan
al estado primitivo.
No son hereditarias, porque no se modifica el ADN.
Tipos
Morfológicas: Bacilos cortos y
móviles se convierten en bacilos
largos e inmóviles debido al
agotamiento de nutrientes).
Enzimáticas: algunas bacterias
producen enzimas en presencia
de determinados sustratos, por
ejmplo, penicinilasa en presencia
de penicilina.
Patogénicas: Bacterias que
producen toxinas según el
ambiente en el que crecen.así
Corynebacterium sólo lo hace si
dispone de hierro en el medio..
Sensibilidad a antibióticos. hay
bacterias que son sensibles en
determinadas condiciones pero
no lo serán en otras
Genotipo bacteriano, Variaciones genéticas.
El material genético
bacteriano está
formado por ADN.
Este ADN conforma
el genoma
bacteriano, pero
también posee
plásmidos,
transposones e
integrones.
Las dos funciones
del material
genético son
replicación
(duplicar su
material genético
para posterior
herencia a su
progenie) y
expresión (
determina las
características
observables, el
fenotipo).
Poseen ARN de
tranferencia y
ribosomal también.
Características del genoma bacteriano
El cromosoma es cientos de veces más largo que el diámetro de la célula, se acomoda al citoplasma por el
"superenrollamiento" que sufre.
Hay bacterias con ADN lineal y bacterias con ADN lineal y circular
La mayoria de las bacterias tienen un solo cromosoma circular con ADN de doble cadena.
El tamaño del genoma bacteriano es variable.
Expresión del material genético:Transcripción
Síntesis de ARN a partir de
información del ADN.
Una hebra de ADN sirve como molde para la síntesis de
ARN.
Los nucleótidos que conforman el ADN
están distribuidos en CODONES
Para iniciar la transcripción , debe de unirse la RNA polimerasa a la región promotora
Cada codón determina un aminoácido y la secuencia dentro de la proteína que
se va a traducir.
Los genes pueden estar organizados de
varias maneras
Operones: grupos de uno o más genes
estructurales).
Islas de patogenicidad:agrupación de genes de
virulencia.
Traducción
Síntesis de proteínas a partir de ARNm que
transporta la información codificada en genes.
Elementos extracromosómicos:
Plásmidos
* Son unidades de información quecodifican información no esencial parala viabilidad de la bacteria y que sereplica de forma independiente del
cromosoma.* Algunos determinan resistenciaantibiótica
Bacterifagos
*Elementos que pueden invadir bacterias y llevar material genético
exatrcromosómico.
Transposones
Son secuencias de ADN que llevaninformación para una transposasa y enlos extremos secuencias repetidas y enmedio de esta secuencia puedeencontrarse la inserción de genes devirulencia ,como toxinas o genes deresistencia a antibióticos.
Intercambio y variabilidad genética:
Mutación
Cambio transmisible en el
genoma bacteriano, que es transmisible
Estas mutaciones pueden ser puntuales y suficientes
para dar lugar.Pueden ser mutaciones de
Segmentos del DNA sustituciones de nucleótidos y microinserciones, o
por el contrario provocar alteraciones en regiones más
grandes.
Transferencia de genes
Movimiento de material
genético entre bacterias.
Transmisiónvertical:
Una bacteria transmite sus información
genética a través de la división
celular.
Transmisión horizontal:
Transmisión de material genético de una bacteria a
otra.
La variabilidad genética es interesante desde el punto de vista de que muchas de estoscambios genéticos aportan resistencia a estas bacterias a ciertos medios, antibióticos.
TRANSFORMACIÓN
Las bacterias se transmiten material genético a través de DNA libre en el medio
La bacteria receptora tiene mecanismos para captar el DNA a través de sus envolturas externas
e introducirlo en su cromosoma.
Los genes intracrosomales se recombinan dando lugar a genes mosaico.
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TRANSDUCCIÓN
Transferencia de información genética de una célula a otra a través de un virus.
Estos virus se denominan bacteriófagos o fagos.
Penetran las membranas y la pared celular de la bacteria para inyectarle su material genético.
Durante la replicación del fago, éste puede llevarse material genético de la bacteria huésped, tanto
plásmidos como material cromosómico. Luego salen de la bacteria, e infectan a otras, a las cuales les
transmite e integran el DNA que llevan.
Resistencia a antibióticos
Las mutaciones espontáneas
y mecanismos de
intercambio genético
(conjugación y transducción)
son responsables de la
multirresistencia a los
antibioticos entre otros.
4.6 Metabolismo Bacteriano
– Anabolismo:
Síntesis o bioformación de
moléculas con requerimiento
energía.
– Catabolismo:
Transformación de moléculas
orgánicas o biomoléculas y
almacenamiento de energía en
forma de ATP.
Conjunto de procesos por los cuales un microorganismo obtiene la energía y los nutrientes que necesita para vivir y reproducirse • Los procesos básicos de transformaciones químicas en las células:
Particularidades del metabolismo bacteriano
El metabolismo de la bacteria está adaptado para el crecimiento veloz y transcurre
entre 10 y 100 veces más rápido que en las células humanas
La bacteria tiene mayor versatilidad en cuanto al tipo de nutrientes que puede utilizar
para obtener energía
La bacteria tiene una mayor versatilidad en la utilización de oxidantes y no están
limitadas al sólo uso del O2
Existe una gran diversidad de requerimientos nutricionales entre las bacterias debido a
que ellas no poseen todos los caminos biosintéticos
Tipos de metabolismo
Autótrofo.
El carbono se obtiene
del dióxido de carbono
(CO2).
Heterótrofo.
El carbono se obtiene
compuestos orgánicos
(glucosa, por ejemplo).
Los distintos tipos de metabolismo microbiano se pueden clasificar según tres criterios distintos:
1.Según la forma en la que el organismo obtiene el carbono para
construcción de la masa celular:
2.- Según la forma en la que el organismo obtiene los equivalentes
reductores para la conservación de la energía o en las reacciones
biosintéticas:
Litotrofo.
Los equivalentes
reductores se obtienen
de compuestos
inorgánicos.
Organotrofo.
Los equivalentes
reductores se obtienen
de compuestos
orgánicos.
3.- Según la forma en la que el organismo obtiene la energía
para vivir y crecer:
Quimiotrofo.
La energía se obtiene
de compuestos
químicos externos.
Fototrofo.
La energía se obtiene
de la luz
Fermentación
Una vez que la glucosa ha sido
degradada a ácido pirúvico, éste
compuesto puede experimentar
una degradación completa
durante la respiración, se puede
convertir en un producto
orgánico durante la fermentación.
La fermentación se puede definir como un proceso que
1- Libera energía a partir de azúcares u otras moléculas orgánicas como aminoácidos, ácidos orgánicos, purinas, pirimidinas.
2- No necesita oxígeno pero a veces puede ocurrir en su presencia
3- No necesita recurrir al Ciclo de Krebs ni a una cadena de transporte electrónico
4- Utiliza una molécula orgánica como aceptor final de los electrones
5- Sólo produce pequeñas cantidades de ATP.
Flora Bacteriana
Se conoce como flora
bacteriana al conjunto de
microorganismos que conviven
en nuestro organismo sin
causarnos enfermedad.
La flora bacteriana
generalmente se asocia a
aquella ubicada en el tracto
gastrointestinal, pero en
realidad también habita otros
órganos y sistemas, como la
piel, las vías respiratorias, la
vagina y el oído.
La función de la flora bacteriana Defender la zona del colon
del asentamiento de
especies patógenas de
bacterias.
Descomponer los residuos
alimenticios que aun no han
sido digeridos completamente.
Producir algunas
vitaminas como B2,
B6, B12 y K.
Mantener el ambiente óptimo
para el buen funcionamiento del
sistema inmunitario intestinal.
Controlar el colesterol
de la zona.
BIBLIOGRAFÍA
Romero Cabello Raúl, Microbiología y Parasitología Humana: Bases etiológicas de las enfermedades infecciosas y parasitarias, 3°edición, Editorial Médica Panamericana, 2008.