Clasificación de las Bacterias Estructura, Genética y Metabolismo

1. Clasificación de las BacteriasEstructura, Genética y Metabolismo M. Paz UMG-2012

2. 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.

3. 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

4. Tamaño Células Bacterianas Célula animal 1 micra 10 micras

5. Célula bacteriana

6. 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 bacteriano

7. Secuencias 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

8. 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. Metabolismo bacteriano

9. 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

10. 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).

11. Nutrición Bacteriana Fotoautótrofos: 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.

12. 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

13. 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)

14. 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.

15. 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.

16. 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.

17. Crecimiento bacteriano

18. 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.

19. Tinción de Gram Lugol Cristal violeta Decoloración con Alcohol-acetona Gram-positivos púrpura Contraste e.g. safranina Gram-negativos Rojo o rosado

20. Cocos Gram-positivo Bacilos Gram-positivo Bacilos Gram-negativo Cocos Gram-negativo

21. Bacilos Gram-positivo Cocos Gram-positivo Anaeróbicos Anaeróbicos Gram-positive cocci Cocos Gram-negativo Bacilos Gram-negativo Anaeróbicos Anaeróbicos

22. Bacilos Gram-Negativo • Bacterias Entéricas • E. coli • Salmonella • Shigella • Yersinia • Pseudomonas • Proteus • Vibrio cholerae • Klebsiella pneumoniae

23. Bacilos Gram-Negativo • BGN fastidiosos • Bordetella pertussis • Haemophilus influenzae • Campylobacter jejuni • Helicobacter pylori • Legionella pneumophila • BGN Anaeróbicos • Bacteroides fragilis • Fusobacterium

24. Cocos Gram-Negativo • Neisseria gonorrhoeae • GONOCOCO • Neisseria meningitidis • MENINGOCOCO • Ambos son diplococos Gram-negativo intracelulares

25. Cocos Gram-positivo • Estafilococos • Catalasa-positiva • Cocos Gram-positive en racimos • Staphylococcus aureus • coagulasa-positiva • Staph. epidermidis • Y otros estafilococos coagulasa negativo.

26. Cocos Gram-Positivo • Estreptococos • Catalasa-negative • Cocos Gram-positivo cocci en cadenas y parejas. • Strep. pyogenes • Strep. pneumoniae • Viridans-type streps • Enterococcus faecalis

27. Bacilos Gram-Positivo • Clostridios • Anaerobios • C.perfringens • C. tetani • C. botulinum • C. difficile • Bacillus cereus • Aerobio • Listeria monocytogenes • Anaerobio faculativo

28. Bacterias que no se tiñen con Gram • Ocasionalmente son Gram-positivo • Espiroquetas • Bacterias intracelulares obligadas

29. 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

30. Espiroquetas • Bacterias en espiral delgadas • Observables por microscopía de contraste de fases o por coloración de plata • Treponema pallidum • Borrelia burgdorferi • Leptospira

31. Bacterias intracelulares obligadas • Rickettsia • Coxiella burneti • Chlamydias • C. trachomatis • C. pneumoniae • C. psittaci

32. 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

33. 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.

34. 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.

35. 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.

36. 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.

37. 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. Tipos de Medios de Cultivo