Microbiología Bacteriana: Estructura, Función y Metabolismo

Respuesta Humoral: Se produce gran cantidad de anticuerpos, patógeno extracelular. Respuesta Celular: Patógeno dentro de la célula, las células atacan. Estructuras Constantes: Citoplasma, membrana celular, pared celular. Estructuras Accesorias: Cápsula, flagelos, fimbrias.

Citoplasma Bacteriano

Gel de alta presión osmótica con muchos ribosomas granulares. Mayor cantidad de agua, proteínas, lípidos y carbohidratos. Aquí se concentra el ADN.

Plásmidos

Material genético extracromosomal que confiere propiedades genéticas adicionales por medio de la conjugación (replicación autónoma). No son indispensables en la viabilidad.

Función: Resistencia a antibióticos y metales pesados, plásmidos de virulencia y producción de bacteriocinas, uso de azúcares, interacciones simbióticas y fijación de N2, uso de hidrocarburos.

• Plásmido Conjugativo: Autotransmisible, se transfieren entre cepas por medio de conjugación (promiscuos). Transferencia horizontal de información entre bacterias filogenéticamente alejadas.
• Plásmidos NO Conjugativos: Carentes de conjugación, se transfieren por los conjugativos coexistentes en la misma bacteria.

Episomas

Capacidad de integrarse reversiblemente en el cromosoma bacteriano. Se replican junto con el cromosoma.

Ribosomas

Se realiza la síntesis de proteínas. Se disocia en subunidades pequeña 30s y grande 50s cada vez que se completa la síntesis.

Inclusiones

Acúmulos de sustancias orgánicas e inorgánicas envueltas de proteínas que se originan dentro del citoplasma bajo determinadas condiciones de crecimiento. Son reservas de C, N, P y S.

Cápsula

(Tinta china) Material viscoso y pegajoso de polisacáridos (glicocálix). Puede ser fina o gruesa, rígida o flexible, conocida como Antígeno K. Ej: Pneumoniae Klebsiella, Antraxis.

Función: Evita la fagocitosis de células del sistema inmune, importante en la fijación y adherencia, factor de virulencia.

Antígeno: Toda molécula capaz de producir respuesta inmune. Cada anticuerpo es específico para el antígeno.

Flagelos

Otorga movilidad independiente a los procariotas, compuesto por flagelina (proteína de locomoción). Para ver la movilidad de la bacteria: agar semisólido MIO, tinción flagelar o microscopio. Ej: S. Typhi, E. coli.

• Gram +: 2 anillos M y S se localizan en la membrana plasmática.
• Gram -: 4 anillos P y L en el periplasma y membrana externa.
• Monotrica polar: Un solo flagelo. Ej: Vibrio Comma, P. aeruginosa.
• Lofotrica: Varios flagelos en un solo polo. Ej: P. Fluorescense.
• Peritricas: Varios flagelos por toda la bacteria. Ej: E. coli.

Antígeno H: Flagelar específico para cada especie. Ej: Salmonella.

Fimbrias

Apéndices filamentosos rectos y rígidos (Gram – principal) compuesto por pilina en la membrana citoplasmática alrededor de la célula.

• Adhesivas: Estructura para la adhesión a sustratos vivos o inertes, es factor de virulencia.
• Pelos sexuales: Más gruesas, contacto inicial en la conjugación, órgano de reconocimiento entre la bacteria donadora del pelo y la receptora carente de él (genes de localización plasmídica).

Esporas

Dan origen a forma de vida latente y resistente denominada endospora. Se origina dentro de la célula metabólicamente activa y se liberan por lisis. No es factor de virulencia. Tinción especial de esporas.

Función: Resistencia al calor, radiación, desecación (ambientes desfavorables).

Membrana Citoplasmática

Fina membrana que protege al citoplasma, bicapa fosfolipídica y proteínas integrales y periféricas.

Función: Barrera de permeabilidad, tiene componentes de la respiración celular y fosforilación oxidativa, soporte para la síntesis y traslocación de las macromoléculas extracelulares que forman la pared celular, lugar de síntesis de enzimas.

Mesosoma

Da turgencia y rigidez a la envoltura de la célula bacteriana y ayuda a resistir la presión osmótica, responsable de la forma celular.

• Gram +: Inmerso en una matriz de polímeros azucarados (peptidoglicano).
• Gram -: Rodeado por una membrana externa inmerso en un espacio periplásmico.

Peptidoglicano

Componente mayoritario de Gram + y menos en Gram-. Formados por azúcar y aminoácidos (si no se sintetiza muere la bacteria).

Función: Dan rigidez, contrarresta las fuerzas osmóticas, permite flexibilidad, condiciona la forma celular.

Gram +

• Ácido Teicoico: Anclado al peptidoglicano, función de adhesión a superficies, producen respuesta inmune.
• Ácido Lipoteicoico: Anclado a la membrana, función de adhesión, todas las gram+.

Gram -

• Membrana Citoplasmática
• Membrana Externa: Bicapa lipídica asimétrica, posee proteínas, fosfolípidos y LPS (parte externa), unida al peptidoglicano por enlaces iónicos, hidrófobos y covalentes.

LPS (Lipopolisacárido)

Responsable de las características biológicas de Gram- (endotoxina), factor de virulencia.

• Lípido A: Fiebre, inflamación (más importante), porción proximal hidrofóbica se ancla a la membrana externa, indispensable para la viabilidad, responsable de los efectos biológicos función endotóxica.
• Oligosacárido medular: Core, región media formado por azúcares.
• Antígeno Somático O: Induce respuesta inmune, región distal a base de repetición de azúcares, condiciona la virulencia, es esencial.

Función: Papel estructural, menos soluble a detergentes y más resistente a disolventes orgánicos, menos permeable a moléculas hidrofóbicas incluyendo antibióticos, estimula efectos defensivos del hospedador incluyendo activación del complemento que causa la lisis de la bacteria.

Metabolismo Bacteriano

Fermentación a nivel de sustratos, fosforilación oxidativa (respiración), fotosíntesis (durante la fotosíntesis).

Enzimas Bacterianas

• Exoenzimas: Hidrolíticas, vierten al medio externo, rompen enlaces.
• Endoenzimas: Participan en la síntesis y en la liberación de energía (oxidación biológica o respiración).

Tipos de Enzimas

• Hidrolizantes:
  • Amilolíticas: Amilasa, maltasa (actúan sobre azúcares, Salmonella, E. coli).
  • Proteolíticas: (Obtención de N2 para el crecimiento bacteriano, actúan sobre proteínas o aminoácidos, Clostridium, Bacillus).
  • Lipolíticas: (Producción de mantequilla y ácidos grasos).

• Aerobios obligados: Necesita O2, la glucosa se oxida (libera H+) completa a CO2.
• Microaerófilos: Requiere poco O2.
• Anaerobios facultativos: En presencia de O2 la glucosa se oxida completa a CO2 y H2O y en ausencia de O2 hay glicólisis de glucosa a ácido pirúvico y da lugar a la fermentación.
• Anaerobios obligados: Glicólisis.

Respiración Anaerobia

Procariotas 38 ATP (membrana citoplasmática). Eucariotas 36 ATP (membrana mitocondrial interna).

Fosforilación Oxidativa

Combustión de un sustrato con liberación de H y electrones.

• Aerobia (último aceptor es el O2).
• Anaerobia (último aceptor nitrato, fumaratos, sulfatos o carbonatos).

Fermentación

El ácido pirúvico acepta electrones del NADH para formar ácido láctico, etanol, etc. No produce ATP más que los 2 ATP formados en la glicólisis.

Temperatura

• Psicrófilos: 15°C
• Psicrótrofas: 20-30°C
• Mesófilos: 25-40°C
• Termófilos: 50-60°C

Presión Osmótica

• Hipotónico (plasmólisis, la célula se hinchara por entrada de agua al interior).
• Isotónico.
• Hipertónico (plasmoptisis, la célula pierde agua y se arruga).

Requerimientos Químicos

Adaptación, crecimiento, equilibrio, muerte.

Agentes Físicos

Temperatura, desecación, ondas sonoras, filtración, radiaciones.

Agentes Químicos

• Desinfectantes: Físico o químico, germicidas, matan micro patógenos de un material, pueden presentar efectos tóxicos, impide crecimiento de patógenos en fase vegetativa.
• Quimioterapéuticos: Toxicidad baja, se administra en fluidos corporales, eficaz en el organismo.
• Antisépticos: Sustancias químicas antimicrobianas, baja toxicidad hacia los tejidos vivos.

Esterilización

Físico o químico, inactivación total de todas las formas microbianas: autoclave, calor seco, radiaciones, filtración.

Agente Etiológico

Características biológicas y químicas, patogenicidad, virulencia y capacidad invasora, diseminación y reservorio contagiante.

Huésped

Variación individual, estructura genética, inmunidad, edad, nutrición, vacunas.

Ambiente

Mecanismo de transmisión, vía de infección, fuente infectante, probabilidad de contagio.