MICROBIOS Y SISTEMAS DE DEFENSA

Enfermedad (-)

Microorganismos (bacterias, virus, hongos patógenos) Útiles en biotecnología (+) (Ingeniería genética) sistemas defensivos obj.• Piel, sudor, Mejorar la calidad de vida de las

• Secreciones estomacales personas.• Sistema inmunológico.

LAS BACTERIAS

Características Formas Nutrición (variable)

Procariontes unicelulares -Bacilos (bastón) -Absorción de nutrientes de reproducción asexual -Cocos (esféricos) : -Autótrofos ( foto o pueden agruparse en quimiosíntesis). Colonias o filamentos. cadenas (estreptococos) o en racimos (estafilococos) -Espirilos (helicoides) -Vibriones (comas)

ESTRUCTURA BACTERIANA Depende de la interacción con el huéspedhuésped (organismo en el cual actúa) ¿Qué las hace ser tan resistente? ¿Por qué algunas pueden alterar nuestro estado de salud? ¿Qué hace a algunas tan dañinas que las han utilizado como “armas bacteriológicas?

Participa en:

• Adherencia a los tejidos del huésped• Evasión de la respuesta inmune• Induce respuesta inflamatoria• Permite el diagnostico microbiano en laboratorio• Sus componentes permiten el sitio blanco de antibióticos y vacunas

ESTRUCTURA BACTERIANA características:

• El material genético esta representado por una molécula de ADN circular y no esta asociado a proteínas.

• Algunas poseen ADN extracromosomal formado por plasmidio y episoma que lo dotan de resistencia a los antibióticos.

• No tienen citoesqueleto ni organelos membranosos como los eucariontes, pero sí una pared celular rígida que es químicamente diferente a la de vegetales y hongos.

• Citoplasma denso con ribosomas y gránulos de glucógeno, lípidos, compuestos fosfatados.

• Enzimas: - metabólicas, en el citoplasma.

- respiración celular y fotosíntesis, adheridas a la membrana plasmática.• Estructuras, pueden ser constantes (esenciales para la vida

bacteriana: citoplasma, cromosoma, membrana y pared celular), y otras accesorias (no esenciales para la vida bacteriana: cápsula, flagelos, fimbrias)

BACTERIA GRAM + Y GRAM – pared celular bacteriana importante para:

Forma celular Criterio de clasificación Christian Gram (1884) tinción específica

Se tiñe No se tiñe Gram + Gram – Pared cel. Formada x Peptidoglicano Peptidoglicano + + Ácido teicoico Memmbrana externa con lipoproteínas y conocimiento lipopolisacáridos importancia: Tratamiento contra las bacterias patógenas (se desarrollan vacunas,

antibióticos y otros mecanismos contra ellas)

Paredes celulares bacterianas. Arriba: Bacteria Gram positiva. 1-membrana citoplasmática, 2-pared celular, 3-espacio periplásmico.

Abajo: Bacteria Gram negativa. 4-membrana citoplasmática, 5-pared celular, 6-membrana externa, 7-espacio periplásmico.

REPRODUCCION BACTERIANA

• En condiciones óptimas (nutrientes tº, luminosidad)= exponencial (1, 2, 4, 8,16, etc).

• Tiempo: generalmente menos de una hora (excepciones: lepra, tuberculosis son de más tiempo).

• Simple división (fisión binaria): ocurre duplicación del ADN y luego un reparto equitativo del ADN entre las células hijas, como también de los otros componentes celulares.

• Si una bacteria se divide por fisión binaria a intervalos de 20 min, al cabo de 10 h se originarían más de mil millones de bacterias ¿es importante el cepillado de dientes antes de dormir?

• ¿Por qué las bacterias pueden mutar con tanta rapidez?

• Indica ejemplos de alta capacidad de mutación bacteriana.

CARACTERÍSTICAS DEL CRECIMIENTO BACTERIANO etapas o fases

1.LATENCIA 2. EXPONENCIAL 3. ESTACIONARIA 4. DECLINACIÓN

Adaptación a las Multiplicación bac- Reducción del Aumento soste- condiciones am- teriana acelerada, crecimiento, debi- nido de la morta-bientales debido a las con- do a falta de nu- lidad y extinción.(síntesis de diciones óptimas. trientes y acumu- proteínas y de lación de sus pro-y de enzimas). pios desechos metabólicos.

TRANSFERENCIA DEL MATERIAL GENETICO BACTERIANO

fragmento de ADN

(transferencia) 3 mecanismos:

TRANSFORMACIÓN TRANSDUCCIÓN CONJUGACIÓN

Inserción de fragmento Transferencia de un La transferencia del frag-ADN libre de bacterias fragmento de ADN de mento ADN de una bact.destruidas, provocando bact. A otra, se reali- a otra se realiza a través cambio genético en la za a través de partici- de un puente proteico o bacteria receptora. pación de virus. Pili. Puede ser el plasmi- dio como el cromosoma.

Bacteria donante Bacteria receptora

CONJUGACIÓN

• PLASMIDIAL:

La hebra del plasmidio se abre y se transfiere a la bact. Receptora. luego se duplica la hebra transferida, y por lo tanto, ambas tienen plasmidio y pueden tranferir sus genes.

• CROMOSOMAL:

Una hebra del cromosoma se abre, el que previamente ha integrado su plasmidio, y es transferida a la bacteria receptora (generalmente no se transfieren todos los genes) y luego se replica.

– Esquema de la conjugación bacteriana– . 1-La célula donante genera un pilus. 2-El pilus se une a la célula receptora y ambas células se aproximan. 3-El plásmido móvil se desarma y una de las cadenas de ADN es transferida a la célula receptora. 4-Ambas células sintetizan la segunda cadena y regeneran un plásmido completo. Además, ambas células generan nuevos pili y son ahora viables como donantes.

RESISTENCIA BACTERIANA A LOS ANTIBIOTICOS

Alexander Fleming (1920) Penicillum (moho): penicilina ¿Cuál es la razón de la resistencia de muchas bacterias a la penicilina?

Transferencia de ADN

Mayor variabilidad genética le confiere

Ventaja adaptativa “en los plasmidios están los genes que produce: producen resistencia a los antibióticos”Bacterias NO sensibles a determinados antibióticos (EVOLUCIÓN)

¿Cómo se relaciona el consumo inadecuado de antibióticos con la resistencia bacteriana?

Actividad 4, pág. 66

¿Son importantes las bacterias para el ser humano y el ecosistema?

• Industria alimentaria: fermentación bacteriana en yogurt, quesos, etc

• Control de plagas: insecticidas en base a productos bacterianos

• Descontaminación: tratamiento de aguas residuales, en rellenos sanitarios, descontaminación biológica.

• Flora bacteriana normal: en el intestino existen bacterias que producen vit. K, formas de vit. B y ácido fólico, otras evitan que ciertas bacterias patógenas causen enfermedades.

• Descomposición en los ecosistemas: importantes en el rol ecológico como descomponedores en las cadenas y trama alimentaria.

BIOTECNOLOGIA Y BACTERIAS

Manipulación genética

Técnicas del ADN recombinante

Se generan especies de bacterias con genes foráneos ejemplo: Insulina, Hormona del crecimiento,

Actividad 6, pág.: 68 y 69

FIN

LOS VIRUSLOS VIRUS

Complejos supramolecularesComplejos supramoleculares, considerados como parásitos , considerados como parásitos intracelulares submicroscópicos.intracelulares submicroscópicos.

Formados por Formados por :- ADN o ARN:- ADN o ARN .Puede estar abierto o cerrado; como .Puede estar abierto o cerrado; como

hebra simple o doble.hebra simple o doble.

- Cápside viral proteica- Cápside viral proteica . De formas definidas y . De formas definidas y

regulares: regulares: helicoidalhelicoidal (virus del tabaco) o (virus del tabaco) o icosahedricaicosahedrica

(casi esférica, como el virus de poliomielitis).(casi esférica, como el virus de poliomielitis).

- Pueden tener manto- Pueden tener manto (= similar a la membrana celular. (= similar a la membrana celular.

Comparación de los virus sin envoltura (A) y con envoltura (B): 1-cápside, 2-ácido nucleico, 3-capsómero, 4-nucleocápside, 5-virión, 6-envoltura, 7-espículas.

Sección transversal del VIH, el virus del SIDA. Contiene dos segmentos de ARN (en rojo) y enzimas (bolitas anaranjadas). A continuación se encuentra la cápside (capa interior de bolitas azules) y la envoltura (capa exterior negra).

CICLO DE VIDA VIRALCICLO DE VIDA VIRALPara proliferar necesitan parasitar células; los ciclos virales son diferentes y Para proliferar necesitan parasitar células; los ciclos virales son diferentes y

dependen del tipo de material genético y del tipo de célula infectada (pro o eu)dependen del tipo de material genético y del tipo de célula infectada (pro o eu)

VIRUS ADN VIRUS ARNVIRUS ADN VIRUS ARN Pueden utilizar una vía: Pueden utilizar una vía: a) Lítica.a) Lítica. El ciclo de vida viral produce Presentan ciclos de vida diferentes El ciclo de vida viral produce Presentan ciclos de vida diferentesdestrucción de la célula huésped, al acti- Por ejem: el ciclo del virus del destrucción de la célula huésped, al acti- Por ejem: el ciclo del virus del varse el material genético viral, sus genes sida difiere al poseer la enzimavarse el material genético viral, sus genes sida difiere al poseer la enzimase transcriben y traducen activamente para se transcriben y traducen activamente para transcriptasa reversa transcriptasa reversa participa enparticipa endirigir el ensamble de nuevos virus provo- la síntesis de ADN a partir de ARNdirigir el ensamble de nuevos virus provo- la síntesis de ADN a partir de ARNcando la lisis de la célula huésped. cando la lisis de la célula huésped. ARNv ADN ARNv ADN ARN viralARN viral (molde en cit.)(molde en cit.) b) Lisogénica.b) Lisogénica. No se destruye la c. hués- No se destruye la c. hués- ped, solo se forma una pequeña cantidad de (algunas se traducen enped, solo se forma una pequeña cantidad de (algunas se traducen enviriones que abandonan la célula. Se produ- viriones que abandonan la célula. Se produ- proteínas estructuralesproteínas estructuralesce la integración del material genético viral y otras en ce la integración del material genético viral y otras en transcriptasatranscriptasacon el ADN de la c. huésped, existiendo una con el ADN de la c. huésped, existiendo una reversareversa))mínima expresión de los genes virales.mínima expresión de los genes virales.

Ciclo reproductivo genérico de los virus. 1-Adsorción, 2-Penetración, 3-Desnudamiento, 4- Multiplicación (4a-transcripción, 4b-traducción, 4c-replicación), 5-Ensamblaje, 6-Liberación.

DEFENSA CONTRA LOS MICROBIOSDEFENSA CONTRA LOS MICROBIOS

VACUNACIÓN VACUNACIÓN

EDUARD JENNEREDUARD JENNER, 1798, observó intrigado a mujeres ordeñadoras que no , 1798, observó intrigado a mujeres ordeñadoras que no enfermaban de varicela…?enfermaban de varicela…?

Diseñó un procedimiento experimental: inoculó a un niño sano (8 años de edad) Diseñó un procedimiento experimental: inoculó a un niño sano (8 años de edad) una muestra del fluido de pústula de varicela bovina. Luego infestó al niño con una muestra del fluido de pústula de varicela bovina. Luego infestó al niño con varicela humana y el niño NO desarrollo la enfermedad.varicela humana y el niño NO desarrollo la enfermedad.

LOUIS PASTEURLOUIS PASTEUR, aisló y cultivó la bacteria que causa el cólera. Inyecto a pollos y , aisló y cultivó la bacteria que causa el cólera. Inyecto a pollos y estos desarrollaron la enfermedad. Después de un tiempo (vacaciones), vuelve a estos desarrollaron la enfermedad. Después de un tiempo (vacaciones), vuelve a inyectar el cultivo bacteriano antiguo a los pollos, estos enfermaron y se recu- inyectar el cultivo bacteriano antiguo a los pollos, estos enfermaron y se recu- peraron quedando completamente protegidos de la enfermedad (inmune = estar peraron quedando completamente protegidos de la enfermedad (inmune = estar libre de). Por tanto, “el envejecimiento de las bacterias disminuye su potencial de libre de). Por tanto, “el envejecimiento de las bacterias disminuye su potencial de producir la enfermedad “(= virulencia). Es una variedad atenuada y a la cual dio el producir la enfermedad “(= virulencia). Es una variedad atenuada y a la cual dio el nombre de nombre de vacunavacuna. .

SISTEMA INMUNE SISTEMA INMUNE (Todos los vertebrados la poseen en defensa de agentes patógenos. Existen 2 (Todos los vertebrados la poseen en defensa de agentes patógenos. Existen 2

tipos: Inmunidad innata y la inmunidad adaptativa)tipos: Inmunidad innata y la inmunidad adaptativa)

1.-INMUNIDAD INNATA O NATURAL1.-INMUNIDAD INNATA O NATURAL-Mecanismos o componentes que posee el organismo para combatir al -Mecanismos o componentes que posee el organismo para combatir al microbio antes de que ocurra la infección. Es la primera línea defensiva.microbio antes de que ocurra la infección. Es la primera línea defensiva.-Los principales componentes son: -Los principales componentes son:

1.1. Barreras físicas o mecánicas:1.1. Barreras físicas o mecánicas: Los epitelios que forman la Los epitelios que forman la pielpiel (excepto cuando hay heridas o (excepto cuando hay heridas o

quemaduras) y los quemaduras) y los tejidos mucosostejidos mucosos (producen mucus que lubrica y (producen mucus que lubrica y atrapa microbios) que cubren internamente al tubo digestivo y vías atrapa microbios) que cubren internamente al tubo digestivo y vías respiratorias.respiratorias.

1.2. Barreras químicas: 1.2. Barreras químicas: Secreciones que afectan el desarrollo del microbio, produciéndole la Secreciones que afectan el desarrollo del microbio, produciéndole la

muerte, como las muerte, como las lágrimaslágrimas y y salivasaliva (contienen lisozima, enzima que (contienen lisozima, enzima que destruye la pared celular bacteriana y, muerte), destruye la pared celular bacteriana y, muerte), jugo gástrico jugo gástrico (ácido), (ácido), sebosebo de las glándulas sebáceas (tiene ác. grasos) y de las glándulas sebáceas (tiene ác. grasos) y sudorsudor de las glándulas sudoríparas (lisozimas ,y los saca fuera del cuerpo).de las glándulas sudoríparas (lisozimas ,y los saca fuera del cuerpo).

1.3. Células fagocitarias (leucocitos):1.3. Células fagocitarias (leucocitos): Línea defensiva representada por las células fagocitarias como los Línea defensiva representada por las células fagocitarias como los macró- macró- fagos fagos (= derivados de monocitos que al llegar a ciertos tejidos se diferencian en (= derivados de monocitos que al llegar a ciertos tejidos se diferencian en macrófagos con formas diferentes, pero todos fagocitan aquello que les resulta macrófagos con formas diferentes, pero todos fagocitan aquello que les resulta ajeno y pueden actuar en la inmunidad adaptativa), ajeno y pueden actuar en la inmunidad adaptativa), neutrófilosneutrófilos y las y las células células NK (=también fagocitan. Las NK fagocitan células infectadas por virus, NK (=también fagocitan. Las NK fagocitan células infectadas por virus, células tumorales y complementa la inmunidad adaptativa). células tumorales y complementa la inmunidad adaptativa).

1.4. Proteínas plasmáticas:1.4. Proteínas plasmáticas: Última barrera de inmunidad natural, formadas por Última barrera de inmunidad natural, formadas por citoquininas, citoquininas,

interleuquinas o linfoquinas. F: interleuquinas o linfoquinas. F: inducción de la respuesta inducción de la respuesta inflamatoria, regulación de producción de leucocitos y de anticuerpos.inflamatoria, regulación de producción de leucocitos y de anticuerpos.

Los Los interferonesinterferones y las y las proteínas del sistema complementario proteínas del sistema complementario son también proteínas sanguíneas participantes en la inmunidad.son también proteínas sanguíneas participantes en la inmunidad.

Los interferones son liberadas por células que han sido infectada por Los interferones son liberadas por células que han sido infectada por virus, macrófagos y otros tipos celulares. Estos son captados por cél. virus, macrófagos y otros tipos celulares. Estos son captados por cél. específicas que responden secretando péptidos que inhiben la repli- específicas que responden secretando péptidos que inhiben la repli- cación viral; En cambio, las proteínas del complemento (veintena) son cación viral; En cambio, las proteínas del complemento (veintena) son inactivas, pero cuando se activan inactivas, pero cuando se activan complementancomplementan y potencian y potencian reacciones inmunes alérgicas e inflamatorias como medidas reacciones inmunes alérgicas e inflamatorias como medidas defensivas.defensivas.

2. INMUNIDAD ADAPTATIVA2. INMUNIDAD ADAPTATIVA

- Se encuentra sólo en vertebrados , a diferencia de la i. innata. - Se encuentra sólo en vertebrados , a diferencia de la i. innata. - Surge como respuesta a la exposición de la infección e incrementa en magnitud y - Surge como respuesta a la exposición de la infección e incrementa en magnitud y capacidad con cada exposición del patógeno (adaptación a ella). capacidad con cada exposición del patógeno (adaptación a ella).- Presenta alta especificidad de responder a un mismo microbio (“memoria”).- Presenta alta especificidad de responder a un mismo microbio (“memoria”).

2.1. Inmunidad adaptativa humoral:2.1. Inmunidad adaptativa humoral:

-Mecanismo defensivo contra microbios extracelulares y sus -Mecanismo defensivo contra microbios extracelulares y sus toxinas.toxinas.

-Representada por los -Representada por los anticuerposanticuerpos generados en respuesta a generados en respuesta a un antígeno especial. un antígeno especial.

Los anticuerpos son generados por Los anticuerpos son generados por linfocitos Blinfocitos B. Son . Son inmunoglobulinas que circulan en la sangre y en otros fluidos inmunoglobulinas que circulan en la sangre y en otros fluidos reconociendo antígenos. Neutralizan la capacidad de infectar del reconociendo antígenos. Neutralizan la capacidad de infectar del microbio, otros promueven la fagocitosis y algunos la secreción microbio, otros promueven la fagocitosis y algunos la secreción de mediadores químicos y también la activación de las proteínas de mediadores químicos y también la activación de las proteínas del sistema complementario.del sistema complementario.

2.2. Inmunidad adaptativa celular2.2. Inmunidad adaptativa celular

- Caracterizada por la participación de - Caracterizada por la participación de linfocitos Tlinfocitos T..- Promueve la destrucción de microbios residentes en fagocitos (intracelular) o- Promueve la destrucción de microbios residentes en fagocitos (intracelular) o la destrucción de la célula infectada. la destrucción de la célula infectada.- La respuesta inmune celular se desarrolla en 3 fases:- La respuesta inmune celular se desarrolla en 3 fases:

Reconocimiento del antígeno:Reconocimiento del antígeno: Cada linfocito reacciona con un antígeno determinado, porque Cada linfocito reacciona con un antígeno determinado, porque ciertas proteínas del linfocito actúan como receptores para el antígeno.ciertas proteínas del linfocito actúan como receptores para el antígeno.

Activación de linfocitos:Activación de linfocitos: Requiere de 2 señales diferentes: Requiere de 2 señales diferentes: presencia del antígenopresencia del antígeno o de o de componentes de respuesta inmune innatacomponentes de respuesta inmune innata a los microbios (ambas a los microbios (ambas permiten una respuesta inmune específica y oportuna). Los linfocitos permiten una respuesta inmune específica y oportuna). Los linfocitos responden con síntesis proteínas específicas, proliferación celular y responden con síntesis proteínas específicas, proliferación celular y diferenciación de células efectoras y de memoria.diferenciación de células efectoras y de memoria.j)j) Efectora o eliminación del antígeno:Efectora o eliminación del antígeno: Los linfocitos activados por un antígeno proceden a la eliminación:Los linfocitos activados por un antígeno proceden a la eliminación:Los anticuerpos a los microbios extracelulares y los linfocitos T a los Los anticuerpos a los microbios extracelulares y los linfocitos T a los intracelulares. Ambos mecanismos requieren los componentes de la intracelulares. Ambos mecanismos requieren los componentes de la inmunidad innata.inmunidad innata.