BacteriasEstructuras bacterianas:

La tinción de Gram distingue dos clases principales de bacterias con base en la estructuras de su pared celular:

Grampositivas: Tienen citoplásmica única rodeada por una capa gruesa de peptidoglucano con muchos enlaces transversales. El peptidoglucano tiene actividad pirógena.

Gramnegativas: Tienen una membrana citoplásmica interna, una capa delgada de peptidoglucano, un espacio periplásmico y una membrana externa.

Existen varias estructuras importantes más que intervienen en la transmisión y la patogenia.

• Los pelos o fimbrias participan en la adhesión a otras bacterias y células hospedadoras. • Los flagelos son los principales órganos para la motilidad bacteriana: pueden ser polares o peritricos.•Las cápsulas rodean la pared celular, casi siempre son de polisacáridos y ayudan a las bacterias a escapar de la fagocitosis.•Las esporas permiten que las bacterias ingresen a un estado latente en el que resisten las influencias ambientales hostiles.

Las bacterias no tienen núcleo.

El genoma está contenido en un solo cromosoma circular.

Algunas bacterias contienen DNA extracromosómicas que se autorreplica y forma estructuras llamadas plásmidos, que contiene genes para factores de virulencia y resistencia antibiótica.

La síntesis proteica ocurre en los ribosomas 70S bacterianos, que incluyen subunidades 30S y 50S.

Crecimiento y metabolismo Las bacterias de reproducen por fisión binaria

El crecimiento consiste en 4 fases:* PAUSA* EXPONTENCIAL*ESTACIONARIA*MUERTE

Las bacterias patógenas se clasifican en aerobias, anaerobias o facultativas, según sea el mecanismo por el cual obtienen energía de diversas fuentes de carbono.

Los aerobios obligados a utilizan las vías de respiración aerobia

Los anaerobios obligados emplean vías de respiración de fermentación.

Las bacterias facultativas pueden usar ambos tipos.

Genética bacterianaMutación:

Es una fuente de variación genética que ocurre al azar y con baja frecuencia.

1 Siempre ocurre la variación genotípica.

2 Algunas veces hay variación fenotípica, pero por lo general afecta sólo un rasgo único, lo cual puede manifestarse en la forma de una pérdida o ganancia funcional.

Derivan en la adquisición de nuevo material genético, ocurren con mucha frecuencia y pueden afectar uno o varios rasgosDiferentes mecanismos:

Transformación

Conjugación

Transducción * traducción generalizada

* traducción especializada

Transposones

Mecanismo de transferencia génica

Recombinación: algún segmento del DNA que se originó en una célula bacteriana (donante) entra en una segunda célula bacteriana (receptor) y es intercambiando por in segmento de DNA del genoma del receptor. Implica la unión de varias proteínas. Después de la recombinación el DNA receptor queda con una cadena original, sin alteraciones y con un segundo fragmento de DNA donante que fue recombinado.

Recombinación Homóloga: los trozos del DNA que se intercambian por lo común tienen homología o similitudes extensas en sus secuencias de nucleótidos.

Transformación: incluye la captación por la célula receptora del DNA que queda libre en el ambiente cuando otra célula bacteriana muere y sufre lisis. Este DNA que había constituido el genoma de la célula muerta, existe en forma de fragmentos en el ambiente . Una vez que el DNA donante ingresa a la célula receptora, puede producirse la recombinación, desempeña una función esencial en el desarrollo de la resistencia a los antibióticos y en la diseminación de genes que codifican factores esenciales para que un microorganismo tenga la capacidad de causar enfermedad.

Transducción: el segundo mecanismo por el cual el DNA de dos bacterias puede unirse en una célula y permite la recombinación. Este proceso está mediado por virus que infectan bacterias (bacteriófagos). En su ciclo de vida estos virus integran su DNA dentro del cromosoma de la célula bacteriana, donde se dirige la replicación y la expresión de DNA viral. Cuando se completa la producción de productos del virus de DNA viral es escindido (cortado) del cromosoma bacteriano y luego empaquetado dentro de envolturas proteicas. Los virus se liberan después, cuando la célula bacteriana infectada se lisa.

Transducción generalizada: es cuando el DNA bacteriano puede incorporarse al azar con DNA viral

Transducción especializada: el DNA bacteriano se incorpora solo junto con el DNA viral adyacente.

Conjugación: este proceso se produce entre dos células vivas, involucra el contacto celular intracelular directo y requiere la movilización del cromosoma de la bacteria donante. La cantidad de DNA transferido depende de cuanto tiempo pueden mantener las células de contacto, pero en general solo se transfieren porciones de cromosomas.

Además del DNA cromosómicos los genes codificados en elementos genéticos no cromosómicos, como los plásmidos y los transposones

Transposición: proceso por el cual estos elementos genéticos se separan de una localización genómica y se insertan en otra. Los transposones portan genes cuyos productos ayudan a mediar el proceso de transposición y otros que codifican alguna otra característica, como la resistencia a los antimicrobianos

Penicilina y cefalosporinas: son antibióticos que contiene lactamasa beta dirigido contra los enlaces transversales de peptidoglucano, al que se unen e inhiben la acción de las transpeptidasas.

Vancomicina: suprime la formación de enlaces transversales al unirse con otros precursores D-alanina-D-alanina terminales, lo que impide la transpeptidación.

Cicloserina: anula la formación de enlace D-alanina-D-alanina en el precursor de peptidoglucano.

Bacitracina: inhibe el transporte de los precursores de peptidoglucano a través de la membrana celular.

Isoniacida y Etionamida: impide la síntesis de ácido micólicos que se encuentran en las paredes celulares de las especies Mycobacterium.

Mecanismo de acción antibióticaInhibición de la síntesis de la pared celular

Penicilina: la mayoría son derivados del ácido 6-aminopenicilánico y se diferencian entre ellas en función de la cadena lateral que tengan unida a su grupo amino. La característica más importante de la molécula es el anillo B-lactámico, que es esencial para su actividad biológica, muchas bacterias de las bacterias resistentes a la penicilina producen penicilinasa una enzima que inactiva estos antibióticos mediante la hidrólisis de un enlace en el anillo B-lactámico.Las penicilinas se unen a varias proteínas periplasmáticas y también podrían destruir las bacterias activando sus propias enzimas autolíticas.

La penicilina destruye las bacterias incluso en ausencia de hidrolasas de mureína.

La penicilina puede estimular unas proteínas especiales, denominadas holinas bacterianas, para que formen poros o lesiones en la membrana plasmática, causando la desorganización de la membrana y la muerte

Cefalosporinas: son una familia de antibiótico que proviene del hongos Cephalosporium. Contiene una estructura B-lactámica muy parecida a la penicilina. La cefalosporinas inhiben la reacción de transpeptidación durante la síntesis de peptidoglicano.

Son fármaco de amplio espectro que suelen administrarse a paciente que padecen de alergia a las penicilinas.

Se dividen en cuatro generaciones:•La primera son más eficaces contra patógenos grampositivos que contra gramnegativos.

•Los de segunda generación tienen efectos mejorados contra bacterias gramnegativos.

•La tercera generación son especialmente más eficaces contra patógenos gramnegativo.

•La cuarta generación son de amplio espectro, muy eficaces contra bacteria grampositivas y gramnegativas e inhiben el crecimiento del patógeno oportunista Pseudomonas aeruginosa.

Vancomicina: es un antibiótico glucopeptídico producido por Streptonyces orientalis. La porción peptídica de la vancomicina bloquea la reacción de transpeptidación. Este antibiótico es bactericida para Staphylococcus y algunos miembros de los género Clostridium, Bacillus, Streptococcus y Enterococcus. Se administra por vía oral e intravenosa y es importante en el tratamiento de las infecciones causada por estafilococos y enterococos resistente a antibióticos.

Teicoplanina: antibiótico glucopeptídico procedente del actinomiceto Actinoplanes Teichomyceticus, similar en estructura y mecanismo de acción a la vancocimina, tiene menos efectos secundarios, es activa contra los estafilococos, entercocos, estreptococos, clostridios, listeroa y muchos patógenos grampositivos.

Inhibición de la síntesis proteicaInhiben la síntesis de proteínas al unirse con el ribosoma procariota. Pueden alterar varios etapas en la síntesis de proteínas: la unión de aminoacil-tRNA, la formación del enlace peptídico, la lectura del mRNA y la translocación .

Aminoglucósidos: se unen en forma irreversible a las proteínas blanco en la subunidad 30S de ribosoma. Ej. Estreptomicina, neomicina y kanamicina.

Tetraciclinas: también establecen una interacción reversible con las subunidades ribosómicas 30S.

Cloranfenicol y Macrólidos: se dirigen contra la subunidad 50S del ribosoma. Ej. Eritromicina, azitromicina y claritromicina.

Aminoglucósidos: contiene un anillo ciclohexano y aminoazúcares. Se unen a la subunidad ribosómica 30S e interfieren con la síntesis proteica inhibiendo directamente el proceso de síntesis y causando errores en la lectura del mRNA. Estos antibióticos son bactericidas y suelen ser más eficaces contra patógenos gramnegativos. Los aminoglucósidos pueden ser bastante tóxicos y pueden causar sordera, daño renal, pérdida del equilibrio, náuseas y reacciones alérgicas.

Tetraciclinas : son una familia de antibióticos con una estructura común formada por cuatro anillos a la que se unen diversas cadenas laterales. Son similares a los aminoglucósidos. Ellos al unirse al subunidad 30S inhiben la unión de moléculas de aminoacil-tRNA en el sitio A del ribosoma. Son antibióticos de amplio espectro activas contra las bacterias gramnegativas, grampositivas, rickettsias, clamidias y microplasmas. La administración elevada puede causar diarrea, náusea, dientes amarillos.

Macrólidos: contiene anillos de lactona de 12 a 22 átomos de carbonos unidos a uno o más azúcares. Suelen ser bacteriostática y se une al rRNA 23Sse la subunidad 50S para inhibir la elongación de la cadena peptídica durante la síntesis proteica. Se utiliza en pacientes alérgicos a las penicilinas para tratar la tos ferina, la difteria, la diarrea y la neumonía .

Cloranfenicol: se une al rRNA 23S de la subunidad 50S para inhibir la reacción de la peptidil transferasa. Tiene un espectro de acción muy amplio pero es bastante tóxico. Es frecuente observar reacciones alérgicas o neurotóxicas. El efecto secundario más frecuente es la alteración de la función de la médula ósea causando una anemia aplásica y una disminución de número de glóbulos blancos.

Inhibición de ácido nucleicos

Inhiben la síntesis de ácidos nucleídos actúan inhibiendo la DNA polimerasa y la DNA helicasa o la RNA polimerasa, bloqueando así los procesos de replicación o transcripción.

Quinolonas y Fluoroquinolonas: inhiben la síntesis bacteriana de DNA mediante la desactivación de la girasa de DNA. Girasa: enzima que cataliza la rotura, el paso de la cadena y la nueva fusión del DNA. Ej. ciprofloxacina y levofloxacina

Rifampicina: suprime la poplimerasa de RNA dependiente de DNA

Metronidazol: tiene actividad contra anaerobios y produce roturas en el DNA

Quinolonas: son fármacos sintéticos que contiene el anillo 4-quinolona. Son agentes antimicrobianos importantes que inhiben la síntesis de ácidos nucleídos.

Las quinolonas actúan inhibiendo la DNA girasa bacteriana y la topoisomerasa II. La DNA girasa introduce giros negativos en el DNA y contribuye a la separación de sus hebras. Inhiben la DNA girasa e inhiben procesos como la replicación del DNA

Las quinolonas son antibióticos de amplio espectro. Son muy eficaces contra bacterias entéricas como E. coli y Klebsiella pneumoniae. También puede usarse contra Haemophilus, Neiserria, P. aeruginosa y otros patógenos gramnegativos. Las quinolonas también son activas contra bacterias grampositivas como S. aureus y Mycobacterium tubertulosis. Se emplean en tratamientos de infecciones como del tracto urinario, gastrointestinales, respiratoria, cutáneas, para la osteomielitis y ETS.

Las quinolonas son eficaces cuando se administran de forma oral pero a veces puede causar efectos secundarios, en concreto, alteraciones gastrointestinales

Alteraciones de las membranas celulares

Antimetabolitos

Polimixina: aumenta la permeabilidad de la membrana célula, sobre todo la membrana externa de los microorganismos gramnegativos.

Bloquean el funcionamiento de las vías metabólicas inhibiendo competitivamente el uso de metabolitos por enzimas claves.

Sulfonamidas: anulan la síntesis de ácido fólico.

Trimetoprim: inhibe la reductasa de dihidrofolato

Sulfonamidas :cuando la sulfanilamida u otro sulfonamida entra en una célula bacteriana, compite con el PABA por el centro activo de una enzima que participa en la síntesis del ácido fólico, lo que causa una disminución de la concentración del folato esa disminución afecta a la bacteria ya que es el precursor de las purinas y pirimidas provoca el cese de la síntesis proteica y la replicación del DNA y muerte del patógeno. . Las sulfonamidas son selectivamente tóxicas para muchos patógenos ya que estas bacterias sintetizan su propio folato y no son capaces de captar este cofactor de forma eficaz mientras que los seres humanos no sintetizan folato. Sus efectos secundarios son fiebre urticaria y erupciones.

Trimetoprim: es un antibiótico sintético que interfiere con la síntesis del ácido fólico. Se une a la dihidrofolato reductosa, enzima responsable de la conversión de ac. dihidrofólico a ac. tetrahidrofólico. Cuando se une con un fármaco sulfa ocurre la interacción farmacológica sinérgica y aumenta el bloqueo de dos etapa clave en la vía del ácido fólico. Es un antibiótico de amplio espectro que a menudo se utiliza para tratar infecciones respiratorias y del oído medio, infecciones del tracto urinario y la diarrea viajero. Los efectos secundarios más frecuente son dolor abdominal, sentido del gusto alterado, pérdida de apetito, náuseas, hinchazón de la lengua y vómitos.

Resistencia antibióticaLa desactivación del antibiótico puede ocurrir por hidrólisis.

La desactivación del antibiótico puede producirse por modificación química mediante acetilación, fosforilación o adenililación.

Las mutaciones o adquisiciones génicas pueden derivar en la alteración de los blancos del antibiótico.

La modificación de la permeabilidad, disminución de la entrada o aumento de la salida de la célula bacteriana impiden la acumulación del antibiótico en el sitio de acción.

Mecanismos patógenosLas bacterias patógenas producen diversos factores de virulencia que facilitan el proceso patógeno.

Los cuatros mecanismos por los cuales los factores de virulencia contribuyen a evadir el sistema inmunitario de hospedador son:

* Prevención de la fagocitosis (ej. cápsulas=)* Facilitación de la supervivencia en los fagosomas (ej.

listeriolisina)*Destrucción de las moléculas o células inmunitarias (ej.

leucocidinas)*Evasión de la eliminación inmunitaria (ej. Variación

antigénica variación de fase o variación intracelular)

Los factores de virulencia que facilitan la adhesión, invasión y diseminación incluyen flagelos, pelos, proteínas relacionadas con la pared celular, capas de limo y diversas enzimas.

La producción de toxinas bacterianas es un mecanismo patógeno frecuente.

ANTIBIÓTICOSLos antibióticos inhiben o destruyen al patógeno dañando al huésped lo menos posible. Los antibióticos son productos microbianos o sus derivados, que pueden destruir microorganismos susceptibles o inhibir su crecimiento.

Los agentes quimioterapéuticos son agentes químicos que se utilizan para tratar enfermedades.

Algunas bacterias o hongos son capaces de producir de forma natural muchos antibióticos de uso común.

Hay varios agentes quimioterapéuticos que son sintéticos, fabricados mediante procedimientos químicos independientes de la actividad microbiana.

Características generales de los fármaco antimicrobianos

+ Toxicidad selectiva: debe destruir o inhibir el patógeno microbiano causando el menor daño posible al huésped. Tres grados de toxicidad:

Dosis terapéuticas: el necesario para el tratamiento clínico

Dosis tóxica: los niveles del fármaco se vuelve demasiado tóxico para el huésped

Índice terapéutico: es el cociente entre la dosis tóxica y terapéuticas.

+ El espectro de eficacia de los fármaco:#Espectro reducido: sólo son eficaces contra una gama

limitada de patógenos#Espectro amplio: atacan muchos tipos distintos de

patógenos.

+Los fármaco pueden clasificarse en función del grupo microbiano general sobre el que actúan: &Antibacterianos

&Antifúngicos&Antiprotozoarios&Antíviricos