INSTITUTO UNIVERSITARIO DE OPTOMETRIAASIGNATURA: MICROBIOLOGÍAProf. Marielba Velandia

CARÁCTERÍSTICAS ESTRUCTURALES Y FISIOLÓGICAS

Entre las principales características de las células bacterianas se cuenta el tamaño, la forma, la estructura y el modo de agrupación. Estos caracteres constituyen la morfología de la célula. El tamaño de las bacterias, a pesar de sus dimensiones microscópicas, puede medirse con exactitud. Las células individuales tienen forma esférica, cilíndrica o helicoidal, según las especies. Por otra parte, en ciertos géneros bacterianos, las células se asocian en grupos característicos, los más comunes de los cuales son parejas, racimos y cadenas. Es importante conocer estos modelos de agrupación porque con frecuencia son característicos de la especie.

Algunas especies de bacterias poseen, además, apéndices que pueden demostrarse mediante técnicas de tinción o por microscopía electrónica. Los caracteres morfológicos mencionados pueden considerarse como propiedades estructurales más toscas de las células bacterianas. Durante los últimos tiempos ha aparecido un nuevo horizonte en morfología bacteriana, como lo es el estudio de la estructura fina intracelular, lo cual se ha hecho posible gracias a las técnicas de microscopía electrónica y a la construcción de instrumentos que permiten seccionar la célula bacteriana en cortes sumamente finos. La expresión Anatomía Bacteriana ha llegado a ser corriente en la literatura bacteriológica.

FORMAS Y AGRUPACIONES DE LAS CÉLULAS BACTERIANAS

Las células bacterianas esféricas o elipsoidales se denominan cocos, los cuales pueden clasificarse en Diplococos: parejas de célulasEsteptococos- hileras de células, semejantes a cuentas ensartadas o cadenas.Estafilococos- grupo irregular semejante a racimos de uvas.Tétradas- cuatro células dispuestas en cuadro.Sarcinas- agrupamiento en cubo o sarcia, con ocho o más células.

1

TAMAÑO DE LAS CÉLULAS BACTERIANAS

Son pequeñísimas, es posible medir sus dimensiones con relativa facilidad y exactitud. Para ello es necesario el uso adecuado del microscopio y la unidad de medida es la micra que equivale a 1/1000 mm. La mayoría de las bacterias mide 0,5 por 2 a 5 micras (µ).

ESTRUCTURA BACTERIANA

El examen de una célula bacteriana revela ciertas estructuras dentro y fuera de la pared celular, algunas de las cuales se restringen a ciertas especies y otras son más características que otras. Ciertas partes como la pared celular y el citoplasma son comunes a todas las células.Entre las estructuras tenemos:

PARED CELULAR

Es una estructura rígida que da forma a la célula. Su pronunciada rigidez se demuestra fácilmente sometiendo bacterias de formas diferentes a condiciones físicas rigurosas, como son presiones osmóticas muy elevadas o bajas, temperaturas inferiores a la de congelación y deshielo inmediato. Las bacterias conservan su forma original. Características más importantes:

Se pone de manifiesto con la tinción de Gram, la cual permite dividir a las bacterias en dos grandes grupos: grampositivos y gramnegativos.

Está compuesta por ácidos como el murámico, peptidoglicanos, y también por aminoácidos,azúcares y grasas, entrelazadas, formando un polímero complejo.

Su espesor varia según se trate de bacterias grampositivas o gramnegativas: o En las bacterias grampositivas es una capa sólida de 50-100 moleculas de

peptidoglicanos o En las bacterias gramnegativas tiene un espesor de solo una o dos moléculas.

Por su rigidez le da su forma peculiar a la bacteria La protege de los cambios de la presión osmótica del medio que la rodea. Es el lugar donde se localizan numerosos determinantes antigénicos que permiten diferenciar

a las bacterias entre si.

2

La endotoxina de algunos grupos también se encuentra aquí.

MEMBRANA CITOPLASMATICAEsta membrana se encuentra directamente debajo de la pared celular. Esta membrana tiene una gran importancia funcional, por ser semipermeable, selectiva, que controla el paso de los elementos nutritivos dentro de la célula y la salida de los productos de desecho.

Está formada por fosfolípidos y proteínas, y a diferencia de las eucariotas, no contiene esteroles.

Las enzimas del transporte electrónico se encuentran aquí (produce energia). Componentes de la cápsula y la pared celular son sintetizados aquí. Es una barrera osmótica, selectiva y activa:

o Actúa como barrera osmótica para la célula. o Contiene sistemas de transporte para los solutos y regula el transporte de productos

celulares hacia el exterior. Las bacterias gramnegativas tienen dos membranas: una interna y otra externa, mientras que

las grampositivas, solo poseen una membrana (interna). Es sitio de acción de detergentes y antibióticos polipeptídicos como la polimixina (Por ejemplo:

colistin).

CITOPLASMAEs el material celular contenido dentro de la membrana citoplasmática. Se puede dividir en tres partes:

Región citoplasmática- de apariencia granular, la cual es rica en ARN Región Nuclear- o cromatínica- la cual es rica en ADN

Parte líquida- que contiene disueltos los elementos nutritivos. Formada por 85% de agua.El ARN, combinado con con proteínas, forma partículas o corpúsculos macro moleculares, de unas 200µ de diámetro, que forman un adensa masa y compacta en todo el citoplasma,

3

llamadas ribosomas, y son equivalentes en las bacterias a los microsomas o partículas que se encuentran en las células animales y vegetales.

RIBOSOMAS Compuestos por ARN ribosómico. Su importancia radica en ser el sitio de acción de numerosos antibióticos: Aminoglucósidos, tetraciclinas, cloranfenicol, macrolidos y lincosamidas.

INCLUSIONES CITOPLASMÁTICASEn algunas bacterias, así como en hongos, algas y protozoos, se encuentran gránulos de volutina o gránulos metacromáticos. Muchas bacterias contienen también gotitas de grasa, que aparecen como glóbulos, que se hacen más grandes a medida que las células envejecen. También se encuentran gránulos de polisacáridos, de almidón o glicógeno.

NUCLEOIDE O CROMOSOMA BACTERIANO Llamado también equivalente nuclear. No posee membrana nuclear (de allí el término nucleoide). Esta formado por un único filamento de ADN apelotonado (superenrollado). Confiere sus peculiaridades genéticas a la bacteria. Regula la síntesis proteica.

CÁPSULA Algunas células bacterianas están rodeadas de una sustancia viscosa que forma una capa que cubre o envuelve a la célula. Esta formación se den9omina cápsula o cubierta mucilaginosa. No se conoce la relación anatómica exacta entre la cápsula y el resto de la célula. Se supone que la sustancia capsular es materia segregada por la propia célula, y a causa de su viscosidad, no puede difundirse no puede difundirse con facilidad en el medio circundante. Su estructura es polisacarida. Su importancia está en que provee a la bacteria de una cubierta protectora, de un depósito de alimento de repuesto y como lugar de eliminación de sustancias de desecho. Por otra parte,la presencia de la cápsula aumenta la capacidad infecciosa en algunas bacterias patógenas, y la pérdida de la cápsula, puede derivar en una pérdida de virulencia. FLAGELOS Estructuras proteicas, de mayor longitud que los pili. De estructura helicoidal y locomotores (responsables de la motilidad bacteriana). Según la posición de los flagelos tenemos bacterias: Monotricas: un flagelo en un extremo o ambos. Logotricas: varios flagelos en un extremo o ambos. Peritricas: flagelos en toda la superficie.

FIMBRIAS O PILI Muchas bacterias tienen apéndices filamentosos, denominadas fimbrias, más pequeños y más cortos y más numerosos que los flagelos. No forman ondulaciones regulares como hacen éstos. Sólo se pueden ver por microscopía electrónica. Se supone que sirven como órganos de adherencia. Se ha observado que algunas especies bacterianas poseen fimbrias que tienen propiedades adhesivas hacia las células animales o vegetales y otras hacia la superficies inertes como el vidrio o la celulosa. Esta capacidad de adherencia de las fimbrias puede ser importante para la ecología bacteriana en su medio natural, porque permite su fijación a los tejidos de que extraen elementos nutritivos. Los poseen fundamentalmente las Gramnegativas. Intervienen en la adherencia de las bacterias al huésped. Facilitan el intercambio de ADN durante la conjución bacteriana. Tienen capacidad antigénica.ESPORASAlgunas bacterias pueden transformarse en pequeños ovoides o esferas, que son formas celulares muy resistentes, denominadas esporas o endosporas, porque se producen intracelularmente. Las bacterias capaces de esporular pueden crecer y reproducirse en forma de células vegetativas durante muchas generaciones. Las esporas le permiten a la célula sobrevivir en condiciones extremadamente duras. El material genético de la célula se concentra y es rodeado por una capa protectora, que hace que la célula sea impermeable a la desecación, al calor y numerosos agentes químicos. Se coloca en una situación metabólica de inercia. Puede permanecer meses o años así. Cuando las condiciones son más favorables se produce la germinación, con la formación de una célula única que después se reproduce con normalidad. El esporo no se tiñe con los colorantes habituales y se identifica como una zona clara, redondeada u ovalada, que contrasta con el resto de la bacteria que aparece coloreada.

4

PLASMIDOS Y TRANSPOSONES

Los plásmidos (plasmidios) son elementos extracromosómicos compuestos por ADN de doble cadena, con frecuencia circular, autoreplicativos y autotransferibles. Los transposones (genes saltarines o móviles) son elementos compuestos de ADN que pueden moverse de forma autosuficiente a diferentes partes del genoma bacteriano. No poseen la capacidad de autoreplicarse pero pueden transferirse a través de plásmidos. El transposón al cambiar de posición puede arrastrar una secuencia de ADN contigua y originar cambios fenotípicos en la bacteria.

RESUMEN:

5

CLASIFICACIÓN DE LAS BACTERIAS POR SU ORIGEN:

6

CLASIFICACION BACTERIANAPor su tinción

Bacterias GRAM (+) Bacterias GRAM (-)

Citrobacter FreundilCitrobacter DiversusCorynebacterium DiptheriasDiplococcus PneumoniaEnterococcus AerogenesListeria MonaestaensMyxobacteria Spp.Staphylococcus AlbusStaphylococcus AereusStaphylococcus CitrensStaphylococcus EpidermisStreptococcus PyogenesStreptococcus ViridansStreptococcus Faecalis

Enterobacter AerogenesEscherichia ColiKlebsiella PneumoniasNisseria GonorrheaProteus MirabilisProteus MorganiiProteus VulgarisProvidence Spp.Pseudomonas AeurinosaPseudomonas FragiPseudomonas PseudomalleiSalmonella CholeraesuisSalmonella EnteritidesSalmonella GallinariumSalmonella ParatyphiSalmonella ShotmulleriSalmonella TyphimuriumSalmonella TyphosaSerratia MarcesensShigella Flexneri Tipo IIShigella SonneiVibrio Cholerae

7

CLASIFICACIÓN SEGÚN SU NUTRICIÓN:

8

9

10

11

Bacterias que causan enfermedades humanas

Sólo una pequeña parte de los miles de especies de bacterias causan enfermedades humanas conocidas. Las infecciones bacterianas se evitan destruyendo las bacterias con calor, como se hace en las técnicas de esterilización y pasteurización. Cuando se producen, las enfermedades bacterianas se tratan con antibióticos. Pero el abuso de estos compuestos en los últimos años ha favorecido el desarrollo de cepas de bacterias resistentes a su acción, como Mycobacterium tuberculosis, que causa la tuberculosis.

TIPO ESPECIE ENFERMEDAD

Bacilo Bacillus anthracisBacillus cereusClostridium botulinumClostridium perfringensClostridium tetaniCorynebacterium diphtheriaeEscherichia coliKlebsiella pneumoniae

ÁntraxIntoxicación alimentaria por Bacillus cereusBotulismoMionecrosis clostridial (gangrena gaseosa)TétanosDifteriaDiarreaBronconeumoníaEnfermedad del legionarioLepra

12

Legionella pneumophilaMycobacterium lepraeMycobacterium tuberculosisSalmonella sp.Salmonella typhiSalmonella typhimuriumShigella dysenteriaeShigella sp.Yersinia enterocoliticaYersinia pestisYersinia pseudotuberculosis

TuberculosisSalmonelosisFiebres tifoideasGastroenteritis por SalmonellaDisentería bacilarSigelosisYersiniosis, gastroenteritisPesteLinfadenitis mesentérica

Clamidia Chlamydia trachomatis

Tracoma, uretritis, cervicitis, conjuntivitis

Cocobacilo

Bordetella pertussisBrucella sp.Haemophilus influenzaeHaemophilus pertussis

Tos ferinaBrucelosisMeningitis, neumonía bacterianaTos ferina

Coco

Neisseria gonorrhoeaeNeisseria meningitidisStaphylococcus aureus

Streptococcus pneumoniaeStreptococcus pyogenesStreptococcus sp.

Gonorrea, enfermedad inflamatoria pélvicaMeningitisNeumonía, síndrome de shock tóxico, infecciones de la piel, meningitisNeumonía, infecciones del oído, meningitisInfecciones de garganta, fiebre reumáticaEscarlatina, fiebre puerperal

Listeria Listeria

monocytogenes

Listeriosis, septicemia perinatal, meningitis, encefalitis, infecciones intrauterinas

Micoplasma Mycoplasma pneumoniae

Neumonía

Rickettsia Rickettsia prowazekiiRickettsia rickettsiiRickettsia typhi

Tifus epidémico, enfermedad de Brill-Zinsser (transmitida por piojos)Fiebre de las montañas Rocosas (transmitida por garrapatas)

13

Tifus endémico (tifus murino, transmitido por la pulga de la rata)

Espirilo Campylobacter fetus

jejuni Spirillum minor

Campilobacteriosis (diarrea bacteriana)Fiebre producida por mordedura de rata

Espiroqueta Treponema pallidum Sífilis

Vibrio

Aeromonas hydrophila

Plesiomonas shigelloidesVibrio cholerae 01Vibrio cholerae no-01Vibrio parahemolyticusVibrio vulnificus

Gastroenteritis, septicemia, celulitis, infecciones de heridas, infecciones de las vías urinariasGastroenteritis, diarreaCólera epidémicoGastroenteritisGastroenteritis por Vibrio parahemolyticusInfecciones de heridas, gastroenteritis, septicemia primaria

EVALUACIÓN

1) Definir el término MICROBIOLOGÍA2) Definir y describir las funciones de las siguientes estructuras de la célula bacteriana

Flagelo, fimbria, cápsula, espora, pared celular, membrana citoplasmática.3) Dibujar una bacteria típica e identificar sus partes.4) Explicar cómo se clasifican las bacterias según su origen y de un ejemplo de cada una de ellas.5) Diga cómo es la clasificación de las bacterias según su forma de nutrición.6) Nombra y explica el mecanismo de genética bacteriana que se muestra a continuación.

7)

14

Rellena el siguiente cuadro comparativo entre Cocos y Bacilos:

COCOS BACILOS

8) ¿En qué se basa la clasificación de las bacterias en GRAM (+) y GRAM (-) ? Explica. 9) Dibuja esquemáticamente los siguientes microorganismos:

a. Diplococos

b. Estreptococos

c. Bacilos

d. Espirilos

10) ¿Cuáles son las funciones de relación de las bacterias?

11) Explique cómo es la reproducción de las bacterias por bipartición.12) Explique en qué consiste el intercambio genético por transformación.

PARTE PRÁCTICA- CULTIVO DE LAS BACTERIAS

15

El estudio adecuado de los microorganismos exige, como requsito previo, poder cultivarlos en condiciones de laboratorio. Para lograrlo es preciso conocer los elementos nutritivos y las condiciones físicas que necesitan para su crecimiento, para lo cual es necesario conocer los medios artificiales de cultivo, ya que existen variaciones de una bacteria a otra. Algunas bacterias crecen por debajo de 0 oC, otras requieren temperaturas superiores a los 40 grados, unas necesitan oxígeno y otras no, etc.

Medios BacteriológicosLos medios que se emplean en el laboratorio para las bacterias heterótrofas como la Escherichia coli o lactobacilus, son medios complejos por ejemplo con peptona, extracto de carne, o extracto de levadura, que pueden facilitar el crecimiento de gran variedad de bacterias y otros microorganismos. Cuando hay que utilizar medios sólidos se añade Agar a los medios líquidos, como agente coagulante o solidificante.

Tipos de MediosAunque muchos organismos heterótrofos crecen bien en Agar o en caldos nutritivos, otros lo hacen con dificultad y algunos no se desarrollan. Ciertos heterótrofos necesitan un suministro complejo de nutrientes especiales como vitaminas y otras sustancias estimulantes del crecimiento. Estos organismos se designan como heterótrofos exigentes, así que los medios se pueden clasificar de la siguiente manera:

Medios Enriquecidos- Se preparan por la adición de ciertos componentes como sangre, suero o extractos de tejidos vegetales o animales complementarios, a las fórmulas normales de caldo y Agar.

Medios selectivos- Se añaden al Agar nutritivo, ciertos productos especiales, que pueden impedir el desarrollo de algunos grupos bacterianos sin inhibir otros.

Medios diferenciales- Permiten apreciar diferencias entre tipos bacterianos, por incorporación al medio de algunos reactivos o productos químicos. Estos permiten determinar cambios o modalidades en el crecimiento, después de la siembra e incubación.

Medios para ensayo- Son medios de composición determinada, empleados para el análisis de vitaminas, aminoácidos y antibióticos. También se emplean medios de composición especial para el ensayo de los desinfectantes.

Medios para contar las bacterias- Para determinar el contenido bacteriano de algunas sustancias como la leche y el agua, se utilizan medios cuya composición está adaptada a ciertas prescripciones.

Condiciones Físicas Necesarias para el CrecimientoUna vez determinados los elementos nutritivos apropiados para el cultivo de las bacterias, es preciso establecer las condiciones físicas más favorables para su crecimiento óptimo. Del mismo modo que varían mucho con respecto a sus exigencias nutritivas, las bacterias presentan diverso comportamiento frente a las condiciones ambientales.

Temperatura- Dado que todos los procesos del crecimiento dependen de reacciones químicas y la intensidad de estas reacciones está condicionada por la temperatura, es natural que la pauta del crecimiento bacteriano esté profundamente influída por esta variable. La temperatura determina, en parte, el índice y la magnitud total del crecimiento, así como el metabolismo bacteriano.Cada especie bacteriana crece a temperaturas determinadas dentro de ciertos intervalos. Según este criterio, las bcterias se pueden dividir en los siguientes grupos:

1. Psicrófilas- las que crecen a 0 oC o menos.2. Mesófilas- crecen entre 25 oC y 40 oC.3. Termófilas- Las que crecen entre 45 y 60 oC. Dentro de este grupo tenemos a las

Termófilas facultativas y las termófilas verdaderas que crecen a más de 60 oC.Necesidades gaseosasLos gases también tienen su importancia para el cultivo de las bacterias, como son el oxígeno y el dióxido de carbono, de ahí que se clasifiquen en:

Aerobios- Los que crecen en presencia de oxígeno libre. Anaerobios- Los que crecen en ausencia de oxígeno. Anaerobios Facultativos- Los que crecen en presencia o ausencia de oxígeno libre.

16

Microaerófilos- los que crecen en presencia de cantidades mínimas de oxígeno libre.

Acidez o alcalinidad

17

18

19

20

21

22

23