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Clase 1: Concepto de microbiología. Aplicaciones. Importancia de la microbiología en industria. Historia y evolución de la microbiología Control Microbiológico de los Medicamentos Docente: Msc. QF. Sergio Renán Quevedo Torres Correo: sergio.quevedo@uwiener.edu.pe 2021-II Somos verdaderos maestros Universidad Norbert Wiener mailto:sergio.quevedo@uwiener.edu.pe &@M® ®~ íl@ mru □~rr@@O@íl@~0@1 &@M® ®~ MITu mruO~rr@@rr~@ITu0~mru@1 -----------------Universidad Norbert Wiener Somos verdaderos maestros Microbiología Microorganismos Ciencia que estudia a los microorganismos No pueden ser detectados a simple vista Bacterias Hongos Microalgas Protozoarios Virus • o • • • Comparación de tamaños entre estructuras inanimadas y microorganismos C50 atom (fu lle rene molecule) ~ lipids O.l nm lnm protein polio virus _.,_ __ flu virus red blood m1itochondria cell smallpox virus 1 bacteria Relative sizes on a logarithmic scale animal cell plant cell ----'----- pallen human egg 10 nm 100 nm lµm 10 µm 100 µm Light microscope Electron microsco e frog egg 1mm Descomponen materia orgánica y la vuelven inorgánica Forman la base de cadenas alimentarias en océanos, ríos, lagos. Fotosíntesis Aplicaciones industriales Síntesis de vitaminas, ácidos orgánicos, enzimas, alcoholes, y otras biomoléculas Patógenos Regulan ciclos biogeoquímicos: carbono, nitrógeno, azufre, fósforo, hierro Roles de microorganismos Norbert Wiener Somos verdaderos maestros Bacterias • Unicelulares, con tamaños 0.5 – 5 µm. • Procariontes: no poseen núcleo ni orgánulos membranosos. • Formas: • Filamentos • Cocos (esferas) • Barras (bacilos) • Hélices (espirilos) • Sacacorchos (vibrios). • Algunas forman esporas de resistencia. • Pared celular: peptidoglucano • División: Fisión binaria 1 1 Vibri,o, Coco Bácillo Espiroquetas Espirilos '-'I IIV~:::::I' :>I U Norbert Wiener rnos verdaderos maestros Cocci Coccus Diplococci Sarcina Tetrad Streptococci Staphylococci Bacilli Coccobaci llus Bacillus Diplobacill1 Streptobaci lli Palisades Others Corynebacteri um Vibrios Spirochete ad er Partes de una bacteria Somos verdaderos maestros Cápsula Pared celular Membrana plasmática Citoplasma Ribosomas Plásmido Nucleoide (ADN circular) Universidad Norbert Wiener Hongos • Eucariontes, unicelulares o pluricelulares • Mohos y levaduras • Pared celular: quitina (la mayoría). • Levaduras • Forma unicelular. • Importancia: fermentación • Mohos: • Forman micelios, hifas, ramificados. • Reproducción: sexual y asexual. 1 Somos verdaderos maestros 1 Universidad Norbert Wiener Protozoarios • Eucariontes, unicelulares, microscópicos. • Movimiento: flagelos, pseudopodos, cilios. • Libres o parásitos. • Reproducción sexual o asexual. • Nutrición: • Heterótrofos • Fagótrogos • Detritívoros • Mixótrofos Giardia intestinalis Amoeba 1 Somos verdaderos maestros 1 Universidad Norbert Wiener Virus • Observable sólo en microscopio electrónico. • Con ADN o ARN • Ácido nucleico envuelto en una cubierta proteica. • Solo presentan actividad biólogica dentro de las células que infectan. • Son parásitos de otra forma de vida. • Fuera de las células son intertes. Somos verdaderos maestros Universidad Norbert Wiener Importancia de la Microbiología Salud Ambiente Industria Agricultura Ingeniería e Investigación -------.::::::: Historia de la Microbiología • Teoría Celular • Teoría de la Generación Espontanea • Teoría de la Enfermedad r Teoría celular: Inicios • Hieronymus Fracastorius, “De Contagione et Contagiosis Morbis et Curatione” (1546): “semillas de enfermedad” de Lepra, Peste, y Sífilis. • Robert Hooke (1635 – 1703): Micrographia (1665), usa “célula” por primera vez Somos verdaderos maestros Universidad Norbert Wiener A. Microscopio usado por Hooke. B. Células en el corcho.A B A verdaderos maestros Universidad Norbert Wiener Antoni van Leeuwenhoek (1673) “Animáculos” Microscopios “unilenticulares l'i,1:~ (& .:1, F~I s ., ~ ~ ! Tornillo de enfoque Soporte de muestra a examinar Somos verdaderos maestros 1 6 lTornillo de la muestra Universidad Norbert Wiener Matthias Schleiden (1837) Theodor Schwann (1839) Teoría celular: todos los seres vivos estamos compuestos de células. La célula es la unidad básica de la organización celular Somos verdaderos rnaestr Universidad Norbert Wiener Francesco Redi (1687) Generación Espontánea maestros Somos verdaderos lQJ ....... -~-- \ --------- -·.~ j ----universidad W . ner Norbert ,e Lazzaro Spallanzani (1769) Somos verdaderos maestros EXPERIMENTO DE JHON NEEDHAM Se enfrío Después de un ti.empo __ ...,) , ·vfllY~b-"< fr.asco dejado abierto microorganismos Calentó el caldo Frasco sellado Después deun dempo Fr¡1sco abierto No hay Crecimiento Crecimiento de de microorganismos n1icroorganis1no EXPERIMENTO DE LAZARO SPALLANZANI Universidad Norbert Wiener Louis Pasteur (1859) • Químico y bacteriólogo francés, 1822 – 1895 • Pasteurización • Refutó definitivamente la Generación Espontánea. • Teoría germinal de las enfermedades infecciosas • Desarrollo de vacunas, antibióticos, esterilización, higiene. Somos verdaderos maestros Universidad Norbert Wiener C el o del frasco curv do con e lo H seo e ic . 1 e o pe TI'le; nece si - . IC -o IOS . 1 Somos verdaderos maestros Ce: Ido ol o y icrob os -re n1 os do Universidad Norbert Wiener Teoría del germen de la enfermedad • Teoría teúrgica: se basó en las creencias y supersticiones que la humanidad consideraba que todos los males eran causados por espíritus divinos indignados. • Teoría miasmática: los miasmas, conjunto de emanaciones fétidas desuelos y aguas impuras, eran la causa de enfermedad. • Teoría contagium fomites: Atribuía la enfermedad a un contagio causado por objetos inanimados utilizados por una persona enferma. • Teoría contagium vivum: manifestó haber visto microbios en la sangre de víctimas de la peste bubónica. Somos verdaderos rnaestr Universidad Norbert Wiener John Snow (1854) Mapa de Soho (Londres) Y.Jr,:)s so~---º~---S~º---'º~º--- •5~º- _ __.eoo X P1m 1p • Dooths Frnm cho/era J verdaderos maestros \ Universidad Norbert Wiener Robert Koch (1843 – 1910) • Cultivo de Bacillus anthracis en sangre de ganado • 1882: descubre Mycobacterium tuberculosum • 1883: identifica a Vibrio cholerae como agente causal del cólera. • Premio Nobel de medicina en 1905. • Sus pipilos descubrieron organismos responables de: • Difteria • Tifus • Neumonía • Gonorrea • Sífilis • Tétanos • Otros… Somos verdaderos maestros Universidad Norbert Wiener Postulados de Koch Somos verdaderos maestros t - El mismo pat1ógeno debe estar presente en todos los c~os de la enfermedad. 2.- EJ patógeno debe ser aisJado de1 hués-ped enfermo y cu[tiv<1do como cu~tivo pur,o. 3.- Ei patógeno del cultivo debe "ªusar la enfermedad cuando se le inocula en un animal de laboratorio susoeptible. sano. 4.- Ei patógeno debe ser aislado del anHnc.1 inoculado y se debe demostrar que 1es e1 mf cnoor9antsmo 1orrginal. Universidad Norbert Wiener 2. El descubrimiento de la 1era vacuna 26 Antecedentes Aplicación de pus de una llaga de infectado sobre las mucosas de infantes “Variolación” (China, VI a.c.) Virus de la viruela Alta tasa de mortalidad (hasta la década del 70) Síntomas: fiebre, vómitos, llagas y erupciones cutáneas ----------~ r Somos verdaderos rnaestr r e _______ :> Universidad Norbert Wiener El principio de la vacunación: Edward Jenner (1749-1823) 27 Jenner observaba que los granjeros en contacto con vacas infectadas con la viruela vacuna o cow-pox no contraían la viruela. Jenner decidió inocular a James Phipps de 8 añoshijo de su jardinero con las costras de una granjera infectada con viruela vacuna. El niño desarrolló. Posteriormente Jenner enfrentó de nuevo a Phipps con la pus de un infectado y el niño no desarrolló. Comenzó la era de la vacunación en Europa Somos verdaderos rnaestr n1versidad Norbert Wiener Época dorada de la Microbiología Fir·st Golden Age of MICROS.IIOl OGY , E oca do ada de a Pasteur- FiermentaUon Pasteur- Ditsproved spontaneous ge11erattori Pasteur- Pasteurñza.Uon Lister- Asepttc su rgery Koclhi*-Gem, ltil.eo:ry of disease Neisser- Neisseria gonorrhoeae Koclhi*- Pure cultul'ies Finllay- Yellow fever Koch1*- M_y;co'bacte1ium tutJe1culosis Hess-Agar (sond) media Koclhi*- Vibno, cho.lera.e Metchnik.ofP- Phagocytosis Gram- Gram-stalning p1mcedure Eschericll- Esche1ichia ,col i Petr i--?etri dJSh Kitasato-C/os-tliclium tetani v,on B eriing* -Diphthe 11ia anlilo:xi n Ellrlich*- Theory of irnmunity Winogradsky- Sulrur cyar.e Sll iga- Shigella dysentenae Bllrlich*-Syphfl'iis treatrment Clhagas-Trypanoso.ma cruzi Ro11.1s*- Tumor-causrng vinus (1'966 Nobel Prize) ic obiología Louis Pasteur (1822- '1895) Demonstrated that life did not ari se spontaneously from nonliving matter. J,oseph ILister (1.8:2:7- 1912) Perlormed surgery under aseptic oonditions using pheno1. Pmved that microbes caused surg ioal wou nd infections. j Robert Koch (1843-1'9110)1 Estab I ished exp e rimernta l steps for direct ly linking a spec ifíic microbe to a specific dis,ease. 3. Alexander Fleming y el descubrimiento de la penicilina 29 Alexander Fleming (1881-1955) Gran descubrimiento en 1928 El hongo del género Penicillium genera una sustancia que inhibe el crecimiento bacteriano. Fleming aísla la penicilina y da comienzo a la antibioterapia _________ ::> Somos vwdader os maestros Pen1c1//1um colony Area of inhib1tion of bacteria! growth Normal bacteria! colony rsidad tener Importancia de la penicilina en la historia 30 Thanks to PENICIL~IN ... He Will Come ~orne. maestros Somos verdaderos PEIIIO lLIN CURES . • , .. 1 . ltl4RDURS .IEl'r1Jt1JJ 011-c11111 IIIMY ""'-111-..._~~ lib- ¿ ··Uít nil -------------~. Universidad ~ Norbert Wiener Aplicaciones de la Microbiología Industria Medicina Ecología Microbiología en la Industria Levaduras: Fabricación de pan, bebidas alcohólicas. Saccharomyces cerevisiae: cerveza, vino, pan, alcoholes industriales. Kluyveromyces fragilis: fermeta la lactosa Hongos filamentosos Fermentación Enzimas comerciales: amilasas, proteasas Ácidos orgánicos (citrico, láctico) Quesos (Camembert, Roquefort) Bacterias Clostridium fermenta azúcares Steptococcus y Lactobacillus: yogurt Somos verdaderos rnaestr Universidad Norbert Wiener Microbiología en la Medicina Vacunas Antibióticos: Penicilina Tratamiento de enfermedades Epidemiología Infecciones bacterianas Investigación clínica de enfermedades Somos verdaderos maestros Universidad Norbert Wiener Microbiología en la Ecología • Interacciones de microorganismos con otros seres vivos: – Simbiosis: líquenes – Agregados con otros organismos: biocostra – Endosimbiosis • Productores primarios: lagos, lagunas, ríos • Colonizadores, heterótrofos, descomposición de materia orgánica • Ciclos biogeoquímicos: Carbono, Oxígeno, Nitrógeno • Organismos extremófilos • Investigación científica. Somos verdaderos rnaestr Universidad Norbert Wiener Nomenclatura y clasificación Taxonomía Nomenclatura Clasificación y descripción de organismos. Reglas para dar nombres a los organismos. Staphylococcus aureus Reinos según Whittaker (1969) Dominios según Woese (1977) u arieta) ,e / (m1'ticatular, Fungi e1 .. u::~rioti!) Somos verdaderos maestros , Arbol Filogenético de la Vida Bacteria Proteobacteria Cianobacteria Planct:omyces Bacteroides Cytophaga Bacteria Verde FIiamentosa Gram Thermot~og:ª~--------...... Aquifex Archaea Methanosardna Fungi Plantas Clliophora Flagelados Tricomonadas Microsporidias Diplomonadas Universidad Norbert Wiener ¡Muchas gracias! Somos verdaderos maestros Docente: Mg. Sergio Quevedo Torres E-mail: sergio.quevedo@uwiener.edu.pe 2022-1 SESIÓN N° 2 MORFOLOGÍA Y ESTRUCTURA MICROBIANA FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUÍMICA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE FARMACIA Y BIOQUÍMICA CURSO: CONTROL MICROBIOLÓGICO DE LOS MEDICAMENTOS mailto:sergio.quevedo@uwiener.edu.pe TEMARIO 2 1. Célula procariota y eucariota. Morfología microbiana. 2. Estructura bacteriana externa: cápsula, flagelo, pili y adhesinas. 3. Pared bacteriana: estructura, funciones. Gram (+), Gram (-) 4. Membrana citoplasmática: estructura y función, mesosomas, citoplasma, gránulos de reserva, ribosomas. 5. Esporas, ciclo de esporulación Somos verdaderos rnaestr Universidad Norbert Wiener Al finalizar la sesión, el estudiante tiene dominio sobre la estructura y morfología bacteriana, incluyendo la clasificación según su tinción Gram OBJETIVO DE LA SESIÓN Somos verdaderos rnaestr Universidad Norbert Wiener CONOCIMIENTO PREVIO ¿De qué forma las bacterias “regalan” sus genes? ¿Qué estructura utilizan para ello? ¿Qué explicación puede haber para explicar su resistencia a antibióticos? , HORAS MAS TARDE, EN EL INTESTINO DE TOMÁS ... Somos verdaderos maestros [ ~ ~:-;'_! ... r:: .. ~,~;v·~·ir: ~.-:.----~ • {:'.:I . :1;-v . ~•~>.4- ~-.;~~ ;:-4~ ·-~-~ Universidad Norbert Wiener 1. Célula Procariota y Eucariota. Morfología microbiana Somos verdaderos rnaestr Universidad Norbert Wiener 6 1977: Carl Woese y colaboradores, clasifican los seres vivos en 3 dominios (Bacteria, Eukarya y Archaea) utilizando el ARNr 16S. Somos verdaderos maestros CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS EN 3 DOMINIOS (WOESE ET AL. 1977) Bacteria Archaea Bactérias Ve..-de Spirochetes Filamentosas Proteobacter1a Cyanobacter1a Planctomyces Bacteroldes cyrophaga Aquffex · Grarn Methanosarcina posltl·vas Methanobacterium Thennoproteus Pyrodicticum Entamoebi dea Eukaria Plamas Ciliados Flagelados Trichomonadida Mlcrospo r1 el a Diplomonadida Universidad Norbert Wiener Microbiología General 7 ESTRUCTURA DE UNA CÉLULA PROCARIOTA Somos verdaderos maestros Cápsula Pared celular Membrana plasmática Citoplasma Ribosomas Plásm,ido Nucleoide (ADN circular) Características distintivas de una célula procariota • ADN: – No está encerrado en una membrana – No está asociado a histonas – Estructurado como un cromosoma circular. • No tiene organelas rodeadas de membrana. • Paredes celulares casi siempre contienen peptidoglucano • División usualmente por fisión binaria 8 ADN bacteriano Plásmidos o -------------------------------------- Universidad Norbert Wiener Somos verdaderos maestros • Tamaño: mayoría en 0.2 – 2.0 µm diámetro, 2 – 8 µm longitud 9 Tamaño de procariotas Tamaño pequeño →intercambio más eficiente, permite mayor velocidad metabólica Somos verdaderos maestros 0.1 nrn 1 mm IIIC1Mtt1pl111 eladr&"lca ------------ -----------,r' i'liffl~f pl'lir!JJ d •~ bi'll~nr1h!!"" Bacilos Cocos Espirales Filamentosas Pleomórficas Forma de procariotas o Coccus Rod Somos verdaderos maestros Spirochete e-~ ~ ypha Stalk Budding and appendaged bacteria Filamentous -•<::::::~ Baaa alargada f l!l~m ~----G1 V Otros ~ ()D Bastón Héilicc C0:iynebacter.iscese ~ :pylori Sacacorchos Bomüa lTmE<'!arferi Coma Viibrio Bde1lo-111l!lila EspicoqU.e1a :Fu mento Apéndices bact~iiauos ~ Hi:fa D isti.z1to.s fornu:.s r npiiuli€'-t'S M€'terianos Universidad Norbert Wiener 11 Disposición de procariotas Forma: esféricos (cocos), cilíndricos (bacilos), espiralados. Disposición: solitarios, agrupados, coloniales. Plane o1 Dlplococci (a) (b) TetradSarcinae (d} Staphylococci E:1 2.~~ 111 2.!i µJi ~ 1------l ._.. 2µm mi 1------l 1 µm (a) Single baciUus (b) DipJobacim (e) Slreplobaci li (d) Coccoba.aillus - 1 1 4µm ~ l. 1 lliiiilllll 2µm 1 µm Universidad Norbert Wiener 12 Diferentes formas y disposiciones de las células procariotas. Lado izquierdo: vibrios, espirales, espiroquetas. Lado inferior: formas estrelladas, rectangulares (a) Vibño l!f!lft 1 . 1 liiilll 4- µ.m (b}, Spiril lum P-ft 1 1 liiliil 4- µ.m (e) Spiroohete BM I 1 &.11 1 µ.m Somos verdaderos maestros (a) Sra.r-slla,ped ba.cteña. {b) Rectangular bacteria ..... 1 1 lllilllill 1 µ.m Universidad Norbert Wiener 2. Estructura bacteriana externa: cápsula, flagelo, pili y adhesinas Somos verdaderos rnaestr Universidad Norbert Wiener Estructuras externas a la pared celular 14 Glicocálix Cápsula Flagelos Filamentos axiales (Endoflagelos) Fimbria Pili Adeshinas 15 Glicocálix Estructuras extracelulares bacterianas: 1. Cápsula 2. Glicocálix 3. Biopelícula • Sustancia secretada por procariotas • Viscosa, gelatinoso, externo a pared celular. • Compuesta de polisacáridos, polipéptidos, o ambos • Funciones: evitad sequedad, protección, formación de cápsula y biopelículas. Somos verdaderos maestros Universidad Norbert Wiener 16 Cápsula • Compuesto de: Capa de polisacáridos que se encuentra fuera de la pared celular (sustancia mucosa o viscosa). Polipéptidos (solo Bacillus sp.) • Importancia: Factor de virulencia, adherencia de la bacteria a su hospedador. Previene la Fagocitosis de la bacteria, protege de desecación, protección de materiales tóxicos. Unión firme a las bacterias, rígidas. Debido a estructura fibrilar hidratada, no se tiñen con tinciones habituales: Tinción negativa o Tinta china. Somos verdaderos maestros Universidad Norbert Wiener 17 Flagelos • Apéndice largo que impulsa a la célula procariota. • Semirígido, rota como una hélice. • Bacterias alteran velocidad y dirección de la rotación flagelar. • Movimiento hacia un estímulo. Runi Huni Tumble liumble Norbert Wiener Somos verdaderos rnaestr 18 Filamentos axiales (Endoflagelos) • Son flagelos polares internos • En espiroquetas. • Treponema pallidum • Borrelia burgdorferi,. • Estructura similar al flagelo. ~ Somos verdaderos maestros 19 Adeshinas • Componentes de la superficie celular o apéndices de bacterias que facilitan adhesión a otras células. • Esencial en la patogénesis (producción de enfermedades) • Algunas veces son subunidades menores de proteínas en la punta de las fimbrias que son las adhesinas reales. • Pueden ser del tipo fimbria o pili. . FimH (bacteria! adhesín) Host monocyte Somos verdaderos maestros E. coli pili Host epithelial cell Universidad Norbert Wiener 20 Fimbria • Apéndice largo y delgado, mas cortos que un flagelo.• La mayoría de las fimbrias de bacterias Gram (-) funcionan como adhesinas. • Función: adherencia a superficies u otra bacteria. . ~@rlndigo I , .. ,,,,. ,,/ Somos verdaderos maestros indigoinsttuments.co'1/ Universidad Norbert Wiener 21 Pili • Más largo que fimbrias, y 1 – 2 por célula. • Constituido por el ensamblaje de una proteína estructural “pilina”. • Funcionan como adhesinas • Función: movilidad e intercambio génico entre bacterias (conjugación bacteriana: Pili sexual). ■ ■ ■ ~c:t .ria Nue o donante 1 • c:e;pt1JiFt 3. Pared bacteriana: estructura, funciones. Gram (+), Gram (-) Somos verdaderos rnaestr Universidad Norbert Wiener Pared celular • Estructura semirígida responsable de la forma de las células. • Función: protección, prevenir ruptura celular, punto de anclaje de flagelo, mantiene forma de la célula bacteriana. • Compuesto de peptidoglucano (también llamado mureína) • Esencial para supervivencia. • Blanco de algunos antibióticos. Microbiología General 23 Gram-positivas Gram-negativas • Capa gruesa de peptidoglucano • Capa delgada de peptidoglucano • Membrana lipídica exterior Somos verdaderos rnaestr 1-----1(....____ _ _____..) ( ________ ) Universidad Norbert Wiener 1 Gram negativa 1 1 Gram positiva 1 l'v1 e rn b rana e ~..t.3- tT1 a ~--:s ,", . ~ _ -✓- 1'v1esosorna ~--~ J;~ e ~ •• •• ,.-.••. ·=·._· , . ' _/, ,.,, ..... ...r · : Flagelo:::: Lipopolisacaric~o . ..----_,., . :!i"'·-· -.- 1 ~ ~..,.Mi~Willlli~~ ..1J ,M,1~..u_.-- p;;embran externa y Y l / ~ iJ - . _ ~ Parnd celula, --1 ! \ ( - • ( ~ DnmJi~~[CI f''~:~~o:~!:7as~ - --. •--" ---1 _ _ ~ ~ .: ~ ' <·.~ffi.á~J.f¿[~~'i.~:.~~ :. ---Citoplasma --- ,'4";~S:::~~~J1k¡~~~~~~;~~~-f ... 25 • Membrana externa: lipopolisacáridos (LPS), lipoproteínas (porinas), y fosfolípidos. • Periplasma: capa fina de peptidoglucano y abundantes enzimas. • Sin ácidos teicoicos. • Membrana cellular. Gram negativas Citosol Somos verdaderos maestros Proteínas Espacio extrae e I ull ar P líoteí na (pormna1J Fosfo I fpi dos ll"O e f'll::li ~ e ,_ ..e :i.-Q} E ---X QJ GJI :E ti'V E VI to a. ·..::::: o, Cli:.. ~ e -fO ~ ,_ ..e ::Ji E cu <11 u .::: 26 Gram positivas • Capa gruesa de peptidoglucano (mureína) • Con ácidos teicoicos (glucopolímeros polianiónicos) o e: n:11 u :::, o o :e: -a. (1JI o... (a ) Ácido I ipote,i<loic,o de mem,lbrana Espacio extrac,e,I ull ar Po I i sac,á ri d o,s es.pecUi cos de la pared ce I u la,r Ácido tei co ico de la pared celular ~ Citosol Tinción GRAM Tipo de tinción diferencial Se debe su nombre al bacteriólogo danés Christian Gram (1853-1938), que desarrolló la técnica en 1884. Se utiliza tanto para evidenciar “morfología celular bacteriana y “diferenciación bacteriana” Cristal Violeta Lugol Alcohol acetona Safraninae App I l!(:att OILI of cry t.aE vio et (purp:te dye ) e Ap _ c,.a'tion o 1othn-e (morda'") ) ~ - -.1 (de~lor ) • Apphcalíio.n of CrysbJJ Vhl t _oa ne 1 sau.- - - n &-a1riarctl n ( co1Ju•e r st¡;•!t n ~ e ) Tinción GRAM capa FINA de peptidoglucano capa GRUESA de peptidoglucano G ram ¡positivo C1rl staf vlolet 1 UJ gol-yodo 1 l!)e--coloracion ~1cd10E -il-C!l!'iltODil 1 Coloracl on ,de contraste-- Safran~ na Somos verdaderos maestros G ram negativo 10µm Universidad Norbert Wiener 29 • En Arqueas: – Sin peptidoglucano – Hay polisacáridos diversos – Pueden tener pared celular o no – No se pueden colorear con Gram. • En Hongos – Con Quitina – Glucanos y mananos en levaduras • En Algas – Celulosa Pared Celular Somos verdaderos maestros Fungal Cell Wall Cell S Membranei_ 1&gos1,,~ S)"'tNI P1thw1,y Squalono } Mannopro1olns ~(1.6}9Iu~n P.(1,3)11I'uean } ChUln } - Phospholfpld blloyor of c~II mcmbr~no Universidad Norbert Wiener 4. Membrana citoplasmática: estructura y función, mesosomas, citoplasma, gránulos de reserva, ribosomas. Somos verdaderos rnaestr Universidad Norbert Wiener Poro Proteínas integrales Zona polar (GLICEROL) (hidrofílica) Zona no-polar (ÁCIDOS GRASOS) (hidrofóbica) 31 Membrana Plasmática • Compuesto de una bicapa de fosfolípidos y proteínas • El acido graso hidrofóbico se orienta hacia el interior y el glicerol (alcohol) hidrofílico hacia el exterior. • Carece de esteroles . • Contiene las proteínas y otros componentes de la respiración celular y fosforilación oxidativa. • Glcoproteínas, glucolípidos. • Glicoproteínas pueden jugar un rol importante en enfermedades infeccionas: cólera, influenza. FUNCIONES: o Delimita a la célula bacteriana. o Permeabilidad selectiva (regula la entrada y salida de moléculas al citoplasma y medio extracelular) o Lugar de síntesis de enzimas y proteínas. o Da lugar a los mesosomas, al plegarse hacia el interior. o Mesosomas: sitio de anclaje del cromosoide bacteriano a la membrana celular, participando en la separación postreplicación. Membrana Plasmática Somos verdaderosrnaestr Universidad Norbert Wiener Microbiología General Mesosomas • Repliegues membranosos intracitoplásmicos, y donde se encuentran las enzimas encargadas de los procesos metabólicos celulares • Funciones: Síntesis de las membranas celulares, replicación del ADN, respiración celular, metabolismo redox, formación de las endosporas. • Presente en bacterias Gram (+) y algunas Gram (-). Cápsula Pared celular Somos verdaderos maestros Membrana celular ADN Pelo Nucleoide Citoplasma Flagelo Universidad Norbert Wiener Microbiología General 34 Citoplasma • Sustancia coloidal dentro de la membrana plasmática de alta presión osmótica (80% de agua). • Contiene proteínas (enzimas), carbohidratos, lípidos, iones inorgánicos, compuestos de bajo peso molecular. • Aspecto finamente granular • Rico en ribosomas e inclusiones de material nutritivo. • Incluye al nucleoide y plásmido (material genético extra cromosómico) Plásmido Somos verdaderos maestros Cílio Nucleoide (DNA) Membrana celular Pared celular Citoplasmo Universidad Norbert Wiener 35 Nucleoide • “Cromosoma bacteriano” • ADN dispuesto circularmente, largo, continuo. • No tiene envoltura • Formas: esféricas, elongadas. • Hasta el 20% del volumen en bacterias en crecimiento. • Plásmidos: • Elementos genéticos extracromosómicos. • Se replican independientemente del Nucleoide. • En algunos casos son ventajosos: resistencia, tolerancia a metales, producción de toxinas, síntesis de enzimas. • Transferencia de bacteria en bacteria. Cromosoma Somos verdaderos maestros Plásmido Universidad Norbert Wiener 36 Ribosomas • Síntesis de proteínas • Dos subunidades: cada una con proteínas y ARN (ARN ribosomal): 70 S • Muchos antibióticos inhiben la síntesis proteica: estreptomicina, eritromicina, cloranfenicol. 5 ulbunidlad menor 40s -3 3 pro,te ~nas + ARNr18s Subunldad mayor ,60s -49 pr-0ter nas, + 28s ARNr 5,8s Subunldad meriot3:0.s 21 proteínas + ARNr 16s Sub u n1idadl mayor 50s 34 ptoteína + ARNlr 23s 5s ----------------------------------------- Universidad Norbert Wiener Somos verdaderos maestros 37 Inclusiones • Depósitos de reserva que bacteria acumula cuando hay nutrientes y usa cuando son deficientes en el medio externo. • Inclusiones principales: • Gránulos de polisacáridos • Inclusiones lipídicas • Gránulos sulfurosos: bacterias sulfurosas • Vesículas de gas • Cianoficina: gránulos de ácido aspártico y arginina en cianobacterias / 1lucogeno pollfost,to oxlsom Célula procari6tlca -----------------------------------= Universidad Norbert Wiener Somos verdaderos ros 38 Inclusiones • Carboxisomas: Son inclusiones poliédricas que contienen la enzima Rubisco (fijan CO2 durante fotosíntesis). Presente en Synechocystis sp. 5. Esporas, ciclo de esporulación Somos verdaderos rnaestr Universidad Norbert Wiener 40 Endosporas • Esporas bacterianas de resistencia • Generalmente lo desarrollan algunas bacterias Gram (+): bacilos y cocos • Entre los bacilos formadores de endosporas se encuentran las especies Bacillus (aeróbicos), Sporolactobacillus (microaerófilos), Clostridium (anaeróbicos), Desulfotomaculum (anaeróbico reductor de sulfato), Sporohalobacter (anaeróbico halófilo) y Anaerobacter (anaeróbico fijador de nitrógeno), mientras que los cocos son de la especie Sporosarcina (aeróbicos). Vegelati ve cell ~ Sporulating cell ------------------------------------------ Universidad Norbert Wiener Somos verdaderos maestros • Bajo contenido de agua • No tienen un metabolismo detectable • Carecen de compuestos de alta energía como ATP y otros nucleósidos trifosfatos • Altamente resistentes a la desecación, congelación, radiación y a la acción de ciertas sustancias químicas y radiación. • Esporulación: formación de endosporas. • Se produce en condiciones adversas. • Se libera por lisis celular. • Ejemplo: Esporas con edad promedio de 7500 años de Thermoactinomyces vulgaris germinaron cuando fueron colocadas en medios nutritivos. Endosporas Somos verdaderos maestros Vegetati ve cell ~ Spomlaling cell Universidad Norbert Wiener ¿qué aprendimos hoy? Gralm (-) Shewanella Oneidensis Somos verdaderos maestros - Gram (+) Bacillus subti/is Farmacobotánica: Introducción, importancia, célula vegetal 44 Norbert Wiener Somos verdaderos maestros ¡Muchas gracias! Somos verdaderos maestros Crecimiento, fisiología, metabolismo, nutrición y respiración microbiana Control microbiológico de los medicamentos – FB5096 Docente: Mg. Sergio Renan Quevedo Torres e-mail: sergio.quevedo@uwiener.edu.pe Facultad de Farmacia y Bioquímica 2022-1 Reflexión desde la experiencia <!l!Jall lb)cmcelt®lf'Ü<IDI $@Di) ~IP)lmce®$ cdl® IP)lf'@cdllYICCÜlf' llYI IP)ffi!P)Ü@ <ID~ÜIJiJil®lfiñt@'i' <!i!JID1 IM~irff~1 l@Dil m!P)~ce®I cdl® lf®IP)fficdllYl<eff lf$® IP)@lf' ®~ ~éal$ IIDil 0$1JiJiléal$ s' ----------------------Universidad Norbert Wiener Somos verdaderos maestros TEMARIO 3 1. Crecimiento microbiano 1. Requerimientos del crecimiento 2. Obtención de cepas puras 3. Preservación de cultivos 4. Crecimiento de cultivos 2. Metabolismo microbiano 1. Nutrición microbiana 2. Respiración microbiana 3. Actividad Somos verdaderos rnaestr Universidad Norbert Wiener Al finalizar la sesión, el estudiante resuelve un cuestionario sobre el crecimiento y metabolismo microbiano mostrando solvencia y capacidad de análisis LOGRO DE LA SESIÓN Somos verdaderos rnaestr Universidad Norbert Wiener Crecimiento Microbiano Requerimientos del crecimiento Preservación de cultivos bacterianos Obtención de cepas puras Crecimiento de cultivos bacterianos Crecimiento Microbiano 5 • Requerimientos Físicos • Temperatura pH • Presión osmótica • Requerimientos Químicos • C, N, O, P, S • Elementos Traza Factores orgánicos Requerimientos del crecimiento 6 Somos verdaderos rnaestr Universidad Norbert Wiener Temperatura • Microorganismos se clasifican de acuerdo a sus preferencias de rango de temperatura. • Psicrófilos • Psicrótrofos • Mesófilos • Termófilos • Hipertermófilos • Cada especie bacteriana crece a determinados mínimos, óptimos, y máximos de temperatura. 7 Thermophiles Mesophiles Psychrotrophs / P ychrophiles .e ~ o :i.. e, -o Q) -~ a: - 10 o 10 20 30 40 50 60 70 Temperature (ºC) Somos verdaderos maestros Hyperthermop iles 80 90 100 Universidad Norbert Wiener 11 O pH • Mayoría de bacterias crecen muy bien en Ph 6.5 – 7.5. • Bacterias acidófilas: tolerantes a pH ácido. • Hongos y levaduras pueden crecer a pH mayores a los de bacterias, pero crecimiento óptimo se da entre 5 – 6. Presión Osmótica Plasmólisis 8 ¿Bacterias halófilas? Somos verdaderos maestros Plasma membrane NaCI 0.85% Cell wan Cytoplasm NaCI 10% Universidad Norbert Wiener C, O, N, P, S • Fosfatos: ADN, ARN, ATP • Proteínas: N, S • Estructuras: C, P. 9 ADN os maestros Somos verdader Bases nitrogenadas _ Adenina _ Guanina -Timina - Citosina o o º1 11 11 1 0- P~ O- P- 0 HO-~- 1 1 OH OH OH ATP o N~N ( Jt~,J N N Norbert Wiener Elementos traza • Esenciales pero en pocas cantidades • Algunos son: Cu, Co, Mn, Fe, Zn, Mo. • Algunas bacteria necesitan mas que otras. Diatomeas 1 0Somos verdaderos maestros Universidad Norbert Wiener Factores de crecimiento orgánicos • Son compuestos orgánicos que son esenciales para organismos pero que no pueden sintetizar por ellos mismos. • Ejemplos: • Vitaminas • Aminoácidos • Purinas • Pirimidinas • Ejemplo: Neisseria spp. requiere para su crecimiento al menos 40 ingredientes adicionales, incluyendo 7 vitaminas y todos los 20 aminoácidos. Neisseria 1 1Somos verdaderos rnaestr Universidad Norbert Wiener Crecimiento de cultivos bacterianos División bacteriana Tiempo generacionalFases de crecimiento Medición de crecimiento Estimación de número de bacterias por métodos indirectos Somos verdaderos rnaestr Universidad Norbert Wiener División bacteriana Fisión binaria, gemación (pocas), conidiosporas Crecimiento Microbiano 13 3 • • 4 • 1 • • • o· • • Somos verdaderos rnaestr 6 • ♦ .... • • • • o • • • Universidad Norbert Wiener Tiempo generacional Tiempo requerido para que la célula se divida en dos (población se duplique) • Varía de acuerdo a cada organismo y variables ambientales. • Mayoría de bacterias: entre 1 a 3 horas. • E. coli: cada 20 minutos en condiciones favorables. 3(0) [i®lfil®W~©~(Q)lfil~~ 1 M~~~(Q)ln} 24 ltn@W~~~ 1l(O)ift ©®~lU1~~~ Somos verdaderos maestros Generation Number o 5, 10 15, 16 17 18 191 20 • •• •••• •••••••• ............ , .... •••••••••••••••••••••••••••••••• Log,o of Number of Cells Number of Cells ,p - 1 o ~ - 32 1.51 2 10 = 11024 3.01 2 1s = 32768 1 4.52 2 16 = 651536 4.B2 2 17 = 1311072 5.12 2 18 = 2621144 5.42 2 19 = 5241288 5.72 2 20 = 1,0481576 6.02 un1vers1aaa Norbert Wiener Fa se s de cr ec im ie nt o Crecimiento Microbiano 15 co ..... L.. (l) .¡...J u co ..e \+--o V> L.. (l) ..e E ::, e \+--o on o _J Somos verdaderos rnaest Lag phase Exponential phase Stationary phase ~,..~ -~¡s ~#~ §t~o (lj 1/ o;, ~ ... Íllllllll--llllllillll.. Death phase Time Fases de crecimiento • Sin división o poca división. • Duración: 1 hora a varios días. • Células están activas, con intensa actividad metabólica: producción de enzimas, y otras moléculas. • Periodo de crecimiento, escala logarítmica. • Reproducción celular activa. • Preferido para procesos industriales. • Gran número de bacterias, el crecimiento se ralentiza. • Estabilidad poblacional: Nuevas células se balancean con células muertas. • Número de células muertas excede al número de células nuevas (por división). • Población reducida a pequeña fracción. Crecimiento Microbiano 16 1. Fase Lag 4. Fase de muerte Sornosv maestros wdaderos ----·dad Univers1 t Wiener Norber ¿Preguntas? • Somos verdaderos maestros Universidad Norbert Wiener ANABOLISMO CATABOLISMO METABOLISMO Síntesis de compuestos complejos a partir de más sencillos. Requiere de energía. Degradación de compuestos complejos formando otros más simples. Libera energía. Energía ATP (Adenosin Trifosfato) = Anabolismo Somos verdaderos maestros Catabolismo o o • o o 0 o o . ,o . Norbert Wiener ¿Qué compuestos serían degradados? ¿Qué compuestos serían sintetizados o formados? ¿De donde saldría esa energía para realizar las actividades metabólicas? ¿Cuántas rutas metabólicas existirían para formar o degradar compuestos? 1 9Somos verdaderos maestros ✓ ¿ Qué compuestos serían deg1,.adados? ✓ ¿ Qué compuestos se1 .. ían sintet·zados o fo1,.mado,s? ✓ ¿De donde saldría esa energía para 1,.ea iza1,. las actividades metabólicas? ✓ ¿ Cuántas rutas metabólicas existirían para formar o degradar compuest s--- Universidad Norbert Wiener Metabolismo Microbiano 5 Rutas Metabólicas Gl)can B101:>ynttu,s,s and MetabOl1sm ll]Proi.o,l-,c-111 fl lYOl'ltaftd bYonol 1ttosyruns111 Btu!>yntl t,~•~ JÍ IBIGI Secondary Metabc 1 ~ 1 hn:Mferaq s • "I • :, '- E()<'• ,' J,11 n '-' _: t .:'ci -'~ 1 ::,r• - !lhylffn¡.,.. dooradalioe ........ deerHsüon • • • 1 • Fot•'• n• ... .,. ............. ~JOlyllll'lalil .__.......__. Metc1bül ~~ ot í:rf;irt,r. ;inr 'J t,71'7 n, Enzimas Moléculas que aceleran la velocidad de una reacción química, y por lo general son de naturaleza proteica. 1 2 3 4 Sustrato Enzima Sitio activo Complejo Enzima-Sustrato Productos Enzima Nota: Todos los nombres de las enzimas terminan en –asa. Ejemplos: catalasa, carboxilasa, ATPasa, oxidasa, etc. • • • • --------------------- Universidad Norbert Wiener Somos verdaderos maestros Cofactor Algunos cofactores de enzimas: • Vitamina B1: parte de coenzima carboxilasa • Vitamina B2: coenzima de flavoproteinas • Biotina: en fijación de dióxido de Carbono • Ácido fólico: Usada en síntesis de purinas y pirimidinas Inhibidor Algunos inhibidores de enzimas: • Arsénico • Mercurio • Cianuro • Productos de la reacción enzimática • Otros cofactor apoenzyme (nonproteín portien) (protein portion) (b n I itio lnhibitor Enzym substrate h a;loenz:yme {whole ent2yme) Enzyme binds inhibitor Cofactor lnhibitor competes with substrate ---------------------------------------- ---- Somos verdaderos maestros Universidad Norbert Wiener Catabolismo de Carbohidratos • Mayoría de microorganismos oxidan a los carbohidratos para obtener energía • Carbohidratos: primer recurso de obtención de energía • Glucosa: carbohidrato más común usado por células. • Dos procesos de obtención de energía de Glucosa: • Respiración celular • Fermentación. • Paso previo a obtención de energía: Glucólisis. Somos verdaderos maestros Glucosa Cart)ono úxígeno Htdrógeno H, ,o e 1 H-C-OH 1 HO-C-H 1 H.-C~OH 1 H-C-OH 1 CH2,0H Forma llinea~ o H H Forma cfcUca Norcer't w,ener \. H Glucólisis 1 2 3 4 5 6 o o ATP ~ ADP ATP ~ ADP ,glucose highenergy fowenergry ,glucose - 6-phosphate fructose - 6-phosphate fructose - o o 2 G3P 2P~ 2 NAO+ ~ 2 NADH . ,6--efpt-lre~~tTMe,--~ ~---P-' G3P , fructose - 1,6-bi phosp hate, glyceraldehyde 3-phospate Glucosa Piruvato Piruvato 8 9 7 2 ADP 2 ATP o o 2 ADP 2 ATP o 1,3-biplhospo- glycerate plhospho- glycerate plhospho- en ol pyruvate Glucosa o Piruvato o Piruvato "------;::.,-y,1-tl, al~ ----------------- Universidad Norbert Wiener 26 Fosfoenolpiruvato Enolasa Mg++ 2-fosfoglicerato Leyendas Hidrógeno Carbono CD Oxígeno O.. Grupo fosfato v:.::y · ·co PO Fosfato inorgarn ~ Adenosina ~ trifosfato Adenosina ADP difosfato 'ón irreversible Hz 4 esio (cofactor) ++ Ión magn . . Mg + . · t·do de nicot1nam1da NAD Dinu~leo ' r~~r~xergónica) Hexoq adernna maestros Somos verdaderos eacc1on revers1 e Glucosa Hexoquinasa Mg++ 3-fosfoglicerato Fosfoglucosa (f1 . ~ PO! Glucosa 6-fosfato .......... - -- Fructosa 6-fosfato - - - 1 6-bisfosfato Fructosa , ------ 1 ---- Fosfogliceratoquinasa - - - - - - - -., . ldehíd~ 3-fosfato Gl1cera , .2 I P03 h·do fosfato Gliceralde 1 deshidroenasa ++ Mg • . fil Triosafosfato iso; rasa 1111( ~--~na fosfato uih1drox1& a Un1vers1 bert Wiener Nor Respiración celular Proceso generador de ATP en el cual las moléculas son oxidadas y el aceptor final del electrón proviene del exterior de la célula y es, por lo general, una molécula inorgánica. Respiración aeróbica • El aceptor final de electrones es el Oxígeno Respiración anaeróbica • El aceptor final de electrones es una molécula inorgánica diferente al Oxígeno, a rara vez una molécula orgánica. Respiración celular Somos verdaderos maestros CE&.J.JJLAa. R.~~PHLATlOM_ F~ e.o .. C.1-1-r.OM ~ ,&0 M~I-I -••■~ x-_- ~ o (¡LOGOSE" , \VATE Universidad Norbert Wiener • Piruvato es convertido en Acetil-CoA • Acetil-CoA entra al Ciclo de Krebs I{espiración aeróbica Molecu/1).. receftora ele cua.fro carbo11or {rege1;i,erl)..cla e1;i, Acetyl C(IA ~ Cl)..c/a ~ cic/tJ) <XXX) OxAlacetAtfl CXX) OC>@) liV'\.\V~ff.. _..;,.- Ja:\y\ C.01' NNt' lN~~1 Porta.dor reducido de e11erg,~ ------- ~Íht,1/a.r ().. NADH Q Molécula. de teir ca.rbohtJf forma.da. ele a.cetíl Ct1A + :J Óx.a.lrueta.to Citrato ~ Un Cl)..rbtJ110 ferclido COht,fJ coz Ñ~\)"° f ~ \N~O~\ ~@ oa:x:x:> ~egundo Cl)..rbtJnO Ñ~\)"° perdido corntJ COZ {NA\m\ °" @ ';? G-t>~, ® Molécula. fortl)..dtJra. ele c,,,1 ~ ·enertj,~ e1uiva./en te a. ATP • Los NADH y FADH2 provenientesdel Ciclo de Krebs van hacia la cadena transportadora de electrones. • Último receptor de electrones: Oxígeno • Se genera moléculas de ATP Por Respiración Aeróbia: 1 molécula de glucosa genera 38 ATPs 29 ef pacio ~ ._ ¡,,,._ terme'h'l,bY()..y¡ ()./ ~------------------____/ rnos v os maestros ¡------- Universidad Norbert Wiener Respiración anaeróbica • El aceptor final de electrones es una sustancia inorgánica diferente al Oxígeno. • Pseudomonas, Bacillus: aceptor es el ion nitrato 3 2(𝑁𝑁𝑂𝑂−), y es reducido a nitrito (𝑁𝑁𝑂𝑂−), óxido nitroso (𝑁𝑁2𝑂𝑂), o nitrógeno gaseoso (𝑁𝑁2) 4• Desulfovibrio: usa sulfato (𝑆𝑆𝑂𝑂2−), y forma hidrógeno de sulfuro (𝐻𝐻2𝑆𝑆) • Algunas arqueas usan dióxido de carbono (𝐶𝐶𝑂𝑂2), para formar metano (𝐶𝐶𝐻𝐻4) Pseudomonas Somos verdaderos maestros Universidad Norbert Wiener • No requiere oxígeno (pero puede ocurrir en su presencia) • No requiere el Ciclo de Krebs ni tampoco la cadena transportadora de electrones • Usa una molécula orgánica sintetizada en la célula como aceptor final del electrón • Produce pocas cantidades de ATP • Ventaja: Producción muy rápida de ATP • Dos productos finales: Ácido láctico o Alcohol Fermentación Láctica Fermentación Alcohólica 2 NADH COOH 1 CHOH 1 CH3 2 Lactic acid Glycolysis Glucose 2. ATP OR ~ 2 CO:! CHO 1 CH3 2 Acetaldehyde CH20H 1 CH3 2 Ethanol NADH +2 H• 1 t r 18 Organismos Streptococcus, Lactobacillus, Bacillus Saccharomyces Clostridium Escherichia,Salmonella Enterobacter Productos de la fermentación Ácido láctico Etanol y dióxido de carbono Ácido butírico, butanol, acetona, alcohol isopropílico, dióxido de carbono Etanol, ácido láctico, ácido succínico, ácido acético, dióxido de carbono, hidrógeno Etanol, ácido láctico, ácido fórmico, butanoediol, acetona, dióxido de carbono, hidrógeno Ácido PirúvicoFermentación Somos verdaderos rnaestr n1vers1 a Norbert Wiener 19 Catabolismo de Lípidos y Proteínas Lípidos • Triglicéridos: ácidos grasos + glicerol • Lipasas: descomponen ácidos grasos y glicerol. • Cada uno es metabolizado por separado. • Entran en la glucólisis (Glicerol), y producción de Acetil-CoA (Ácidos grasos). Proteínas • Proteasas y Peptidasas: enzimas extracelulares que degradan proteínas y polipéptidos a aminoácidos. • Aminoácidos cruzan membrana celular • Aminoácidos pierden grupo amino, que es convertido en ión amonio (𝑁𝑁𝐻𝐻4) • Además aminoácidos se descarboxilan y desulfurizan, entrando al Ciclo de Krebs. MetabolismoMicrobiano Proteins Amino ac ids Somos verdaderos maestros Carbohydrates Sugars Glucose 1 . Glycolys1s ~ G lyceraldehyde 3-phosphate i Pyruvic acid Acetyl CoA Kreb s cyc~e, Lipids Glycerol Fatty acids Fotosíntesis • Conversión de la energía lumínica en energía química. • Reacciones dependientes de luz, y reacciones independientes de luz. • Reacciones dependientes de luz: Fotofosforilación. • Reacciones independientes de luz: Ciclo de Calvin-Benson Fotosíntesis Oxigénica 6𝐶𝐶𝑂𝑂2 + 12𝐻𝐻2𝑂𝑂 + 𝐿𝐿𝑢𝑢𝑧𝑧 → 𝐶𝐶6𝐻𝐻12𝑂𝑂6 + 6𝐻𝐻2𝑂𝑂 + 𝟔𝟔𝑶𝑶𝟐𝟐 Fotosíntesis Anoxigénica 6𝐶𝐶𝑂𝑂2 + 12𝐻𝐻2𝑆𝑆 + 𝐿𝐿𝑢𝑢𝑧𝑧 → 𝐶𝐶6𝐻𝐻12𝑂𝑂6 + 6𝐻𝐻2𝑂𝑂 +12S Plantas Algas Cianobacterias Bacterias sulfurosas púrpura Bacterias sulfurosas verde Somos verdaderos rnaestr Universidad Norbert Wiener Ciclo de Calvin - Benson molécula de Glucosa • A partir de Dióxido de Carbono se llega a formar G3P, el cual forma a la Glucosa • Esta reacción usa los productos de la fase lumínica • 2 moléculas de Gliceraldehído-3- fosfato forman 1 3 3 [ R.€6€N€RACIÓN \ 5 C:,3P ~011 recic!Ado~ l FIJACIÓN D€ CAR.BONO \ ( R.€DUCCIÓN \ 1 P.~~ ----- ---------------'Ylt.:Al-fpil.iA<é.tA~VAt_p,pr!::tlo,d,d/J.Ut.ctc.c,ia.·Ókllo-4dee..,g~liu.,;'lC:aO"~l.l'-----::: Universidad Norbert Wiener Somos verdaderos maestros Chlorobium – bacterias verdes del azufre Usan el pigmento verde clorofila Usan H2S (sulfuro de hidrógeno), S (azufre), Na2S2O3 (tiosulfato de sodio) and H2 como donadores de e-. Chromatium – bacterias púrpura del azufre Usan un pigmento carotenoide púrpura, con los mismos donadores de e- Rhodospirillum – bacterias púrpura no del azufre Usan H2 y otros compuestos orgánicos como isopropanol, etc. como donadores de e-. Reacción: CO2 + 2H2A -----> CH2O + H2O +2A …donde A no es el oxígeno Fotosíntesis Anoxigénica Chlorobium Rhodospirillum ,¡ , ,, . ' , i'(' ,, ' -1 ,l 1/ Universidad Somos verdaderos rnaestr Norbert Wiener Metabolismo Microbiano 27 Diversidad metabólica de organismos Fuente de Energía Luz Fuente de carbono Inorgánico (C02) - -1111 - lito - Fotolitotrofos ¡ Pfantas B·acterias y arqueas fotos,ntétic.as Somos verdaderos maestros Quimioíit ot~ofios l Bacterias ~rgueas Quimio - Enfa.ces Orgánico .,. .. ( , I' .d - organo - +- azucares, , p1 os, FoToorr onotrofos · Bacterias . 'Ar.gueas aminoácidos) Quimioorganotrofos ! Bacterias, Arqueas, Hongos y Animales MetabolismoMicrobiano Rutas metabólicas de uso de energía Biosíntesis de polisacáridos 38 Somos verdaderos Glycolysis Glucose ! Glucose 6-phosphate Fructose 6-phosphate + Pyruvic acid ADPG UDPNAc Biosíntesis de polisacáridos Glycogen (in bacteria) Glycogen (in animals) Peptidog1 lycan (in bacteria) Universidad Norbert Wiener MetabolismoMicrobiano Biosíntesis de lípidos 39 ;... Gtycolyala Glucosa ' Gtyceraldehyde Dih'ydroxyacelone 31)hosphate -=~1 phosphate ~ Ac::elylCoA Acetyt CoA Kmbs cycJe Glycem1 Slmple lipids e ___ ~ Universidad Norbert Wiener Biosíntesis de aminoácidos Metabolismo Microbiano 40 Pentose phosphate pathway Acetyl CoA Krebs cycle Entner-Doudoroff pa.thway (EDP) Aminatíon or t ra n sami na t1 on Biosíntesis de aminoácidos Amino acids MetabolismoMicrobiano Biosíntesis de nucleótidos 41 Glycolysis Glucose Glucose 6-phosphate ¡ Phosphoglyceric acid Pyruvic acid Acetyl CoA Krebs cycle ___ ...,. • .,.. Pentose phosphate pathway or Entner-Ooudoroff pathway Glycine Purine nucleotides Somos verdaderos maestros Pentose {five-carbon sugar) Pyrimidine nucleotides Universidad Norbert Wiener MetabolismoMicrobiano La integración del metabolismo 42 .,_,. Nucleolld• Glucoae Cll'bohycntn f.s"-:U9M--curying J \\ 't!■hr ~~....-::-,.___,..-. (Pepttd~. glyoogen) j nuol801Jdes _J =i:======== BluCDN ~ ==::::::5= .____...oc,_dn_ llN _ __. r=...•sel~lphoaphate ~ G(ycefa~ Dlh)'droxyacetona 3-phospt,D phoepnate Amino Hfdl ==:t===Phosphog~ 1101d , u da j Amino IIClda = ~ ---= Pholphoenolpyruvlc actd AmN aclda ;::::::=======!~ Acet)'tCoA =t=====~ ~ acJds Amino aclda .:.== KNb8 cycla Suocfnyl CoA Cittleadd c-Ketogtutartc add ' ® ====== AmMo aCka .idad ener APLIQUEMOS LO APrEndIdO Actividad • Resolver de manera grupal las siguientes preguntas: – ¿Qué factores pueden afectar directamente el crecimiento de las coliformes (como E. coli) en medios de cultivo? Fundamente sus respuestas. – ¿Cuál de los métodos de medición de crecimiento microbiano explicados en clases consideras que es el mejor? ¿Por qué? – ¿Qué microorganismos fermentadores son usados en las industrias farmacéuticas o alimenticias? Somos verdaderos rnaestr Universidad Norbert Wiener ¿QUé APrEndIMOS hOy? ~ ·¡: QJ +.J u ~ .e '+- o VI 1,.. a, .e E :J e '+-o on o ....J Lag phase Exponential phase Stationary phase 'ir;/ ·-Si¡S qj ~ § t,..o q_; to;¡ ,(:'.-;,.---.... Death phase 1 mi 1 mi 1 mi 1 mi 1 mi Time ~~~~~ Original inoculum 9 mi broth in each tube 1:100 1 mi 1:100 (10~) Somos verdaderos maestros 1:1000 1:1000 (10-3) 1:10,000 1:10,000 (10-4) 1:100,000 (104 Cnoti,~■IN [Sugar~il'l!l1(Pept~. glycogen) l_n~leo4ldes _J Amlnoeclda Alln,ICllda Amlnoeclda Anfiiicldi Mal110 acld Fumaric aeitt GluCOla ·Gume~ Frucloee 1,6-cllpholphale A Givcer■klehvde ~,_ 3-phoephaie l)hOlphali Pholphogplc ál l'tl0lphoenolpy ■cid lsoc:itric ac:id F■tty ■cld11 a.f<etoglutarlc acid - Amino IClda Suoeinyl CoA ( @i) Universidad Norbert Wiener ¿Preguntas? Somos verdaderos rnaestr Universidad Norbert Wiener ¡Muchas gracias! Somos verdaderos maestros Principales grupos bacterianos Gram (+) y Gram (-) Control microbiológico de los medicamentos – FB5096 Docentes: Mg. Leonardo Humberto Mendoza Carbajal Mg. Sergio Renan Quevedo Torres e-mail: sergio.quevedo@uwiener.edu.pe Facultad de Farmacia y Bioquímica mailto:sergio.Quevedo@uwiener.edu.pe Reflexión desde la experiencia • ¿Qué es una bacteria oportunista? • Luego de ver el vídeo. ¿Considera a E.coli como una bacteria oportunista?¿Qué tipo de patologías produce? Somos verdaderos maestros Universidad Norbert Wiener TEMARIO 3 1. Bacterias Gram (+) no esporuladas: Cocos y Bacilos no esporulados 2. Bacterias Gram (+) esporuladas: Bacilos esporulados aerobios y anaerobios. 3. Bacilos Gram (-) fermentadores: 3.1. Enterobacterias patógenas: E. coli, Salmonella, Shigella y Yersinia. 3.2. Enterobacterias oportunistas: Enterobacter, Serratia, Proteus, Klebsiella. 4. Bacilos Gram (-) no fermentadores: Pseudomonas, Moraxella, Acinetobacter. Somos verdaderos rnaestr Universidad Norbert Wiener Al finalizar la sesión el estudiante conoce los principales grupos bacterianos y aplica los conocimientos adquiridos en su aislamiento e identificación, en función de su comportamiento bioquímico. LOGRO DE LA SESIÓNLOGRO DE LA SES Ó ------------------ Universidad Norbert Wiener Somos verdaderos maestros DEFENSAS ESPECÍFICAS (Inmunidad Adaptativa) • La respuesta humoral • Antígeno y anticuerpo • La reacción antígeno-anticuerpo • La respuesta celular • Tipos de células del sistema • Mecanismo de acción • Comunicación entre las células del sistema DEFENSAS INESPECÍFICAS (Inmunidad Innata) • Barreras externas • Piel • Mucosas • Secreciones • Células fagocitarias • Micrófagos • Macrófagos Barreras de defensa del cuerpoBarreras de defensa del cuerpo --------------------- Universidad Norbert Wiener Somos verdaderos maestros • El término PATOGENICIDAD se refiere a la capacidad de un organismo parásito de causarle daño al huésped, mientras que VIRULENCIA es el grado de patogenicidad. • VIRULENCIA: Grado de capacidad de un microorganismo para producir una enfermedad. Principios de enfermedad y epidemiología --------------------- Universidad Norbert Wiener Somos verdaderos maestros 1. Bacterias Gram (+) NO ESPORULADOS: 1.1. Cocos: . Staphylococcus sp. . Streptococcus sp. 1.2. Bacilos: . Corynebacterium sp. . Listeria sp. . Nocardia sp. Somos verdaderos rnaestr Universidad Norbert Wiener 8 1.1. COCOS GRAM (+) NO ESPORULADOS Staphylococcus sp. Streptococcus sp. Staphylococcus importantes y sus enfermedades: MICROORGANISMO ORIGEN HISTORICO Staphylococcus Staphylé, racimo de uvas; coccus, grano o baya S. aureus Aureus, dorado (dorado o amarillo) S. epidermidis Epidermidis, porción externa de la piel S. lugdunensis Lugdunum, denominación latina de Lyon, Francia, donde el microorganismo se aisló por vez primera S. saprophyticus Sapros, pútrido; phyton, planta (saprofito o que se desarrolla en tejidos muertos) Somos verdaderos maestros TABI.A 22-2. Especies de Staphylococcus y sus enfermedades Mícroorganismo Staphylococcus aureus staphylocoocus epidermidis Staphylococcus saprophyticus Staphylococcus lugdunensis Staphylococcus haemolyticus Enfemledades Cutáneas {carbuncos. foliculltls . forúnculos, ¡mpéügo infección de heridas); mediadas por toxinas (intoxicación alimentaria, sí:oorome de la piel escaldada, síndrane del shock. tóxioo); otras { artritis séptica, bacteriemia, empiema, endocarditis, osteomieli1lis, neumonía) Bacteriemia; endocardiliis; hendas quirúrgicas; infeociones del tracto urinario; infecciones oportu11istas de los ,catéteres. anastomosis, prótesis y dispositivos de d iális is peritoneal lnfeociones del tracto lllrinario; infecciones oportunistas Artrit is, bacteriemia, e11docarditis, infecciones deil aparato genitourinario e infecciones oportunistas Bacteriemia, endocarditis, infoociál de heridas,, lnfeociones óseas y articu lares, Infecciones oportunistas e infecciones del tracto urinario ~~~~ Universidad Norbert Wiener 10 Diferenciación de especies de Staphylococcus sp. Especie Manitol Coagulasa Novobiocina DNA asa S. aureus + + Sensible + S. saprophyticus Variable - Resistente - S. epidermidis - - Sensible - (*) La Novobiocina permite diferenciar S. epidermidis de S. saprofiticus (*) S. epidermidis Incapaz de fermentar el manitol S. aureus, es capaz de fermentar manitol i ere e· e· ón de sp cies de Staphylococcus s . + Resistente • Producción de coagulasa • Fermentación de manitol• Hemólisis beta Características de Staphylococcus aureus •Producción de catalasa Carac erís ·cas de Staphylococcus aureus http://images.google.co.ve/imgres?imgurl=http://cienciasbiologicas.uniandes.edu.co/lema/archivos/uploads/211.jpg&imgrefurl=http://cienciasbiologicas.uniandes.edu.co/lema/nodo.php?id%3D124&h=1200&w=1600&sz=554&hl=es&start=1&um=1&tbnid=1Jm8u17S-vXNBM:&tbnh=113&tbnw=150&prev=/images?q%3Dbeta%2Bhemolisis%26um%3D1%26hl%3Des%26sa%3DN 12 Staphylococcus aureus Virulencia Factores de virulencia Tipo de factor de virulencia Efectos biológicos Cápsula Componentes estructurales Inhibe fagocitosis, facilita adherencia a cuerpos extraños Ácido teicoico Se une a fibronectina Proteina A Inhibe la acción de Inmunoglobulinas: antifagocítica Citotoxinas Toxinas Tóxicas para muchas células (leucocitos, eritrocitos, macrófagos, fibroblastos). Rompen o alteran membrana celular Exfoliativas Rompen puentes intercelulares del estrato granuloso de la epidermis Enterotoxinas “Superantígenos”, aumentan las sensaciones de náuseas y vómitos Coagulasa Enzimas Convierte al fibrinógeno en fibrina Hialuronidasa Hidroliza ácidos hialurónicos en tejido conectivo Catalasa Cataliza la conversion de peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno Virulencia 13 Staphylococcus aureus Enfermedades • Enfermedades producidas por toxinas • Intoxicación alimentaria • Síndrome del shock tóxico • Síndrome de la piel escaldada • Enfermedades piógenas • Impétigo: piel • Foliculitis: folículos • Forúnculos: folículos y tejido cutáneo • Infecciones de heridas • Otras: • Neumonía: pulmones • Artritis séptica: articulaciones • Osteomielitis: huesos • Endocarditis aguda: endocardio • Bacteriemia relacionada con el catéter Forúnculos Síndrome de la piel escaldada e Enfermedade ) Bacterias de importancia médica 14 Staphylococcus aureus Diagnóstico Tratamiento, control. prevención • Microscopía • S. aureus crece rápido en medios no selectivos. • Antibióticos: Oxacilina o Vancomicina (para aquellas cepas resistentes a Oxacilina). • Se debe identificar y drenar foco de infección. • Curación de heridas, usar desinfectantes. • Lavado de manos, cobertura de la piel expuesta. • Tratamiento es sintomático en pacientes con intoxicación alimentaria. Diagnóstico Oxacilina [fil 10 Unidades f Vitali PDLVO EST[lllL PAR.l RECONSTITUIR A SOLUCIÓN INYECTAE 1,M, / Somos verdaderos maestros Oxacilina: ma V.italis Tratamiento, control. prevención 15 Especie / Grupos Clasificación serológica Patrón de hemólisis S. pyogenes Grupo A β S. agalactiae Grupo B β, o rara vez γ S. dysgalactiae Grupo C, G β Grupo S. anginosus A, C, F, G, no agrupables β, rara vez α o γ S. bovis Grupo D α, γ; rara vez β Grupo viridans No agrupable α o γ S. pneumoniae No agrupable α Clasificación( asificacir ) Somos verdaderos maestros Universidad NorbertWiener 16 Microorganismo Sensibilidad Hidrólisis hipurato Reacción CAMP Solubilidad en bilisBacitracina Optoquina S. pyogenes S R - - - S. agalactiae R R + + - S. anginosus R R - - - S. dysgalactiae R R - - - S. pneumoniae R S - - + Grupo viridans R R - - - Identificación bioquímica de los estreptococos más frecuentes R: resistente; S: sensible 17 Streptococcus pyogenes Fisiología y estructura • Cocos gram (+), catalasa (-) • β-hemolítico • Cepas más virulentas tienen cápsula • Anaerobios facultativos • Sensible a bacitracina (el resto de especies sin resistentes a esta droga) • Resistente a Optoquina (S. pneumoniae es el único sensible del grupo a esta droga) • Carbohidrato específico del grupo A • Antígenos específicos de tipo (proteinas M y T) en pared cellular. Streptococcus pyogenes Somos verdaderos rnaestr F 1siología y estructura Universidad Norbert Wiener 18 Streptococcus pyogenes Enfermedades • Infecciones supurativas o Faringitis: faringe o Escarlatina: fiebre, manchas de color rojo en la piel, dolor de garganta o Pioderma: infección cutánea, sin síntomas sistémicos o Erisipela: infección cutánea con dolor, síntomas sistémicos o Celulitis: tejidos subcutáneos o Fascitis necrosante: destrucción de capas musculares y tejido adiposo o Síndrome del shock tóxico estreptocócico: infección multiorgánica. Mayor parte de pacientes con bacteriemia y fasciitis (dolor de talon) o Otras Escarlatina Síndrome del shock tóxico estreptocócico Streptococcus pyogenes e Enfermedade ) Bacterias de importancia médica 19 Streptococcus pyogenes Diagnóstico Tratamiento, control. prevención • Microscopía • Pruebas antigénicas directas • Cultivo: muy sensible • Prueba de la catalasa, prueba de PYR, sensibilidad a bacitracina • Presencia de antígeno específico (Antígeno del grupo A) • Prueba de ASLO: para fiebre reumática y glomerulonefritis aguda. o PYR: I-pirrolidonilarilamidasa • Penicilina • Eritromicina y Cefalosporinas orales en alérgicos a Penicilinas • Pacientes con faringitis: tratamiento en primeros 10 días previene aparición de fiebre reumática Streptococcus pyogenes Tratamiento, control. prevención Diagnóstico ------------------------------------------ Universidad Norbert Wiener Somos verdaderos maestros 20 1.2. BACILOS GRAM (+) NO ESPORULADOS Listeria sp.Corynebacterium sp. 21 Corynebacterium • Bacilos Gram (+) no esporulados • Pared celular: arabinosa, galactosa, ácido micólico • Aerobias o anaerobias facultativas • Inmóviles • Catalasa (+) • Forma: corineforme (forma de raqueta) • Más de 60 especies • Ubicuas en plantas y animales. • En el ser humano: en la piel, aparato digestivo, respiratorio, genitourinario • Especie más conocida: Corynebacteroum diphtheriae Corynebacterium L.__ _______________________ _ ---- Somos verdaderos maestros Universidad Norbert Wiener 22 Fisiología y estructura • Bacilos Gram (+) no esporulados • Conocido como “bacilo de Klebs-Löffler” • Pleomorfo (0.3 – 0.8 x 1– 8 µm) • Inmóvil • Anaerobio facultativo • Fermenta hidratos de carbono • La toxina diftérica es el principal factor de virulencia de C. diphtheriae. • C. diphtheriae es sensible a muchos antibióticos, como la Eritromicina (bacteriostático) o la Penicilina G Procaína (bactericida). Corynebacterium diphtheriae COLORACION DE ALBERT Gránulos metacromáticos r ,.. • -? ~ , Somos verdaderos rnaestr • 9"'. , .. • • ., • Universidad Norbert Wiener Bacterias de importancia médica - II 23 Corynebacterium diphtheriae Tipo Características Virulencia Toxina diftérica: exotoxina A-B Cuadros clínicos Difteria (respiratoria, cutánea), faringitis y endocarditis (cepas no toxigénicas) Epidemiología En el hombre, transmisión persona – persona (gotas respiratorias, contacto cutáneo), indirecto (a través de elementos contaminados). Población Susceptible: no vacunados Diagnóstico Cultivo en agares selectos, y demostración de endotoxinas (PCR) Tratamiento Antitoxina diftérica, antibióticos (Penicilina, eritromicina) Control Vacuna diftérica (DPT) Bacterias de importancia médica - II 24 Corynebacterium diphtheriae Enfermedades Difteria Una película de una sustancia espesa y gris cubre la parte posterior de la garganta y dificulta la respiración. Los síntomas son dolor de garganta (amigdalitis), fiebre, inflamación de los ganglios linfáticos y debilidad. Difteria healthy tonsils Somos verdaderos maestros gray furry tongu~ ~wollen uvula / whllush ~pots inflammation of the tonsils Universidad Norbert Wiener 25 Listeria • Bacilos Gram (+) no esporulados, móvil • 10 especies, dos patógenos en humanos: • L. monocytogenes • L. ivanovii • Producen la Listeriosis • Capaces de crecer a 4°C y a elevadas concentraciones de sal Listeria monocytogenes • Cocobacilos dispuestos en parejas • Anaerobio facultativo • Móviles a T° ambiente, débilmente β-hemolíticos. Bacterias de importancia médica - II 26 Listeria monocytogenes Diagnóstico Enfermedades Tratamiento, prevención, y control • Cultivo con incubación de 2 a 3 días, 4°C, o con medios enriquecidos. • En agar sangre: β-hemolíticos • Bebés y niños: meningitis • Comienzo del embarazo: aborto espontáneo • En adultos: infección al corazón, cerebro o líquido cefaloraquídeo, pulmones, sangre, gastrointestinal • Forma mas lave: conjuntivitis, lesión cutánea • Antibióticos: Penicilina o Ampicilina • Personas de riesgo: evitar consumo de alimentos de origen animal crudos o parcialmente cocidos, quesos no curados, verduras crudas sin lavar. Somos verdaderos rnaestr niversidad Norbert Wiener 2. Bacterias Gram (+): - Bacilos esporulados aerobios (Bacillus sp.) - Bacilos esporulados anaerobios (Clostridium sp.) Somos verdaderos rnaestr Universidad Norbert Wiener 28 BACILOS GRAM (+) ESPORULADOS Bacillus sp. Clostridium sp. Bacterias de importancia médica - II 29 Microorganismo Enfermedades B. anthracis Carbunco (cutáneo, gastrointestinal, por inhalación) B. cereus Gastroenteritis, Infecciones oculares, sepsis relacionadas con catéter, infecciones oportunistas B. mycoides Gastroenteritis, infecciones oportunistas B. thuringiensis Gastroenteritis, infecciones oportunistas Otras especies Infecciones oportunistas Bacillus Somos verdaderos rnaestr Universidad Norbert Wiener Bacterias de importancia médica - II 30 Bacillus anthracis Enfermedades Carbunco cutáneo • Pápula indolora_ Escara necrótica • Pueden aparecer linfadenopatía dolorosa, edema, signos sistémicos • Tasa de mortalidad de carbunco cutáneo no tratado: 20% Somos verdader os maestros Bacterias de importancia médica - II 31 Bacillus anthracis Enfermedades Carbunco gastrointestinal • Úlceras en el lugar de invasión (boca, esófago, intestino) • Síntomas: Vómitos, anorexia, fiebre, diarrea sanguinolenta • Evolución rápida a enfermedad sistémica • Mortalidad cercana al 100% Septicemia: infección generalizada Linfadenopatía: Inflamación de ganglios linfáticos \ . .... - Somos verdaderos rnaestr Gastrointestinal I ( Anthrax smsH ~ il'Hl ma~ J11,a;"Jne- Universidad Norbert Wiener Bacterias de importancia médica - II 32 Bacillus anthracis Tratamiento, prevención, y control • Ciprofloxacino, penicilina, eritromicina, clorafenicol • Bacterias son resístentes a sulfamidas y cefalosporinas • Vacunación del ganado y de personas de la zona: para controlar enfermedad • Esporas difíciles de erradicar en tierra contaminada Somos verdaderos rnaestr 1 La sante Ciprofloxacino soo rng Universidad Norbert Wiener Bacterias de importancia médica - II 33 Bacillus cereus Virulencia • Enterotoxina termoestable; vómitos • Enterotoxina termolábil: síndrome diarreico • Esporas sobreviven en la tierra • Enzimas citotóxicas: fosfolipasa C; destruyen tejidos. Somos verdaderos maestrosUniversidad Norbert Wiener Bacterias de importancia médica - II 34 Bacillus cereus Tratamiento, prevención, y control • Infecciones gastrointestinales: se tratan de forma sintomática • Infecciones oculares u otras enfermedades invasivas: retirada de cuerpos extraños y tratamiento con Vancomicina, clindamicina, ciprofloxacino. • Enfermedad gastrointestinal: prevención mediante preparación adecuada de la comida. Mantenga Use agua y Separe crudos Controle la Reallce cocción la limpieza materia prima y cocinados temperatura compl·eta segura Somos verdaderos maestros Universidad Norbert Wiener Bacterias de importancia médica - II 35 Clostridium • Bacilos Gram (+) esporulados • Anaerobio estricto (aunque pocas especies aerotolerantes) • Incapaces de reducir sulfato a sulfito • Mayoría de cepas de importancia médica dentro de pocas especies • Ubicuos en suelo, agua, aguas residuales • En microbiota normal de aparato digestivo de animales y ser humano • Algunos saprófitos, otros patógenos Clostridium --------------------- Universidad Norbert Wiener Somos verdaderos maestros 36 Especie Enfermedad humana Frecuencia C. difficile Diarrea asociada a antibióticos, colitis F C. perfringens Infecciones a tejidos blandos (p.e. celulitis), intoxiación alimentaria, septicemia F C. septicum Gangrena gaseosa, septicemia I C. botuiinum Botulismo I C. tetani Tétanos I C. tertium Infecciones oportunistas I C. baratii Botulismo R Principales clostridios patógenos y sus enfermedades humanas asociadas F: frecuente; I: infrecuente; R: raro .. ~---------_J .. Somos verdaderos rnaestr Universidad Norbert Wiener Bacterias de importancia médica - II 37 Clostridium perfringens Fisiología y estructura • Bacilos Gram (+), esporulados • Uno de los patógenos de mayor distribución en medio ambiente • Doble zona de hemólisis (α y β) • Produce muchas toxinas y enzimas hemolíticas • Produce lecitinasa (Fosfolipasa C) • Se subdivide en 5 grupos (A-E) según la producción de toxina Clostridium perfringens '.:..:~~~~~~~~~!) ' \ ( I Somos verdaderos maestros ' I / ' \ { </ '( I ' \~ \ ' I /// V / I Universidad Norbert Wiener Bacterias de importancia médica - II 38 Clostridium difficile Fisiología y estructura • Bacilo Gram (+), formador de esporas • Anaerobio estricto Virulencia Factor de virulencia Actividad biológica Enterotoxina (toxina A) Hipersecreción de fluidos, diarreas. Produce necrosis hemorrágica Citotoxina (toxina B) Pérdida del citoesqueleto celular. Factor de adhesión Unión a las células colónicashumanas - I I I _ , .... _, . <.Y. ·' ~ ..\- r / ' '"'° l, ., I J Somos verdaderos rnaestr ....... 1 ......... --- ._¡ '-V,.~~ Universidad Norbert Wiener Bacterias de importancia médica - II 39 Clostridium tetani Fisiología y estructura • Bacilos Gram +, con esporas terminales prominentes (da aspecto de “palito de tambor”) • Anaerobio estricto • Difícil de aislar en muestras clínicas Without Sporc I Rod-Shaped Body With Spore I Rod-Shaped Body Terminal Spore Spore alone Germ Cell Wall Coat Cortex Somos verdaderos rnaestr 40 Clostridium tetani Enfermedades • Tétanos generalizado Espasmos musculares, afectación del SN autónomo (arritmias cardiacas, sudoración, deshidratación, fluctuación de tensión arterial) • Tétanos neonatal Afecta al muñón umbilical. Mortalidad elevada • Tétanos localizado Espasmos musculares limitados a un área de infección primaria Somos verdaderos rnaestr Universidad Norbert Wiener Bacterias de importancia médica - II 41 Clostridium tetani Tratamiento, prevención, y control • Eliminar tejidos muertos • Terapia antibiótica (metronidazol) • Inmunización pasiva con antitoxina y vacunación con toxoide tetánico • Prevención: vacunación, tres dosis seguidas y dosis de recuerdo cada 10 años. Somos verdaderos maestros Universidad Norbert Wiener Bacterias de importancia médica - II 42 Clostridium botulinum Fisiología y estructura • Bacilo Gram (+) esporulado • Anaerobio estricto • Requerimientos nutricionales exigentes • Pueden producir una de siete toxinas botulínicas diferentes (A – G): solo A, B, E, y rara vez F producen botulismo humano. Clostridium botulinum Somos verdaderos maestros Bacterias de importancia médica - II 43 Clostridium botulinum Enfermedades • Botulismo alimentario Visión borrosa, estreñimiento, sensación de sequedad bucal, dolor abdominal. Puede llegar a tener parálisis flácida. • Botulismo infantil Síntomas inespecíficos, evoluciona a parálisis flácida y paro cardiorrespiratorio • Botulismo de las heridas Igual a Botulismo alimentario, pero menor síntomas digestivos. • Botulismo por inhalación Inicio súbito de síntomas (parálisis flácida, insuficiencia pulmonar). Elevada mortalidad Clostridium botulinum ------------------------------------ Universidad Norbert Wiener Somos verdaderos maestros Bacterias de importancia médica - II 44 Clostridium botulinum Tratamiento, prevención, y control • Metronidazol o Penicilina • Antitoxina botulínica trivalente y la ventilación asistida • Comida en pH ácido, alto contenido de azúcar, o en 4°C o menos: evita germinación de esporas • Al calentar la comida: toxina se destruye • Consumo de miel en lactantes: botulismo Clostridium botulinum CAUSAS POSIBLES Ingerir alimentos mal procesados, crudos o no calentados antes del consumo PERIODO DE INCUBACIÓN De 12 a 3 6 horas Conservas caseras de hortalizas , 1 ' Puede llegar hasta 8 días RAZONES DE MUERTE • • Insuficiencia respiratoria ~ • Obstrucción de la entrada de aire en la tráquea Somos verdaderos maestros Frutas Embutidos Mariscos TRATAMIENTO • Eliminación de la toxina del tubo digestivo • Neutralización de la toxina con suero antitóxico • Eliminación del microorganismo • Tratamiento sintomático Universidad Norbert Wiener 3. Bacilos Gram (-) fermentadores: 3.1. Enterobacterias PATÓGENAS: . Escherichia coli . Salmonella sp. . Shigella sp. . Yersinia sp. 3.2. Enterobacterias OPORTUNISTAS: . Enterobacter sp. . Serratia sp. . Proteus sp . Klebsiella sp. Somos verdaderos rnaestr Universidad Norbert Wiener 46 3.1. BACILOS GRAM (-) FERMENTADORES PATÓGENOS Escherichia Familia Enterobacteriaceae Salmonella Shigella Yersinia • Theodore von Escherich (1884) • Escherichia: 5 especies • E. coli especie más frecuente y relevante • En intestino del hombre Bacterias de importancia médica - III 47 Escherichia Características generales Adhesinas • Capacidad de adherencia a las células para evitar ser eliminado (p.e. en orina) Exotoxinas • Más conocidas: Shiga (Stx-1, Stx-2), termoestables (STa, STb), termolábiles (LT-I, LT-II) Factores de Virulencia • Bacilos gram (-) mas frecuentes en tubo digestivo • Mayoría de infecciones son endógenas • Defensas bajan, E. coli actúa • Mayoría fermentan Lactosa Epidemiología • Bacteriemia • Infección del aparato urinario • Gastroenteritis (varios tipos de E. coli) • Meningitis neonatal • Infecciones intraabdominales Enfermedades • Tratamiento sintomático, excepto cuando enfermedad es diseminada • Antibióticos: depende de susceptibilidad • Buenas condiciones de higiene • Cocinar bien la carne de ganado vacuno Tratamiento, prevención, control • Crecimiento en medios de cultivo • Patógenos entéricos se detectan únicamente en laboratorios de investigación Diagnóstico Bacterias de importancia médica - III 48 Escherichia E. coli Enterotoxigenica (ETEC) Factores de colonización de adherencia (CFAs) Endotoxina Enterotoxinas (LT, Sta) Diarrea acuosa E. coli Enteropatogénica (EPEC) Pili tipo 1 Pili formador de manojos Endotoxina Diarrea acuosa E. coli Enteroagregativa (EAEC) Aglutinador de mucus Pili tipo 1 Endotoxina Citotoxina Diarrea persistente E. coli Enteroinvasiva (EIEC) Pili tipo 1 Adhesinas Endotoxina Disentería E. coli Enterohemorrágica(EHEC) Pili tipo 1 Adhesinas Endotoxina Toxina Shiga Diarrea con sangre Factores de adherencia Toxinas Enfermedad Tipos de E. coli que producen Gastroenteritis…Escherichia Tipos de E col, que producen Gastroenter t s. '-'T 'II v~I .;,1Uc:a-U- Norbert Wiener Somos verdaderos maestros Bacterias de importancia médica - III 49 Salmonella • Anaerobios facultativos • Susceptible a desecación • Más de 2500 serotipos O • Especie más conocida: S. typhi Características generales • Invaden y se replican en células M (en placas de Peyer, Intestino delgado) Factores de Virulencia • Infecciones causadas por comer alimentos contaminados • Transmisión directa feo-oral en niños • Personas de riesgo: inmunodeprimidos, o los que comen huevos mal cocidos Epidemiología • Colonización asintomática • Fiebre entérica: Tifoidea • Enteritis: fiebre, náuseas, vómitos, diarreas. • Bacteriemia Enfermedades • Selección de antibiótico con pruebas de sensibilidad in vitro. • Mayoría de infecciones se pueden controlar preparando correctamente las aves y huevos • Vacunación (S. typhi) Tratamiento, prevención, control • Aislamiento de muestras de heces: medios selectivos Diagnóstico Bacterias de importancia médica - III 50 Shigella • Cinco especies. La más común: S. dysenteriae. Características generales • Endotoxina • Factores de adherencia, invasión, replicación • Barrera de permeabilidad de membrana externa • Exotoxina (Shiga): producida por S. dysenteriae • Shiga: interrumpe la síntesis de proteínas Factores de Virulencia • Ser humano es único reservorio. • Enfermedad se transmite de persona a persona por vía feco- oral • Pacientes de riesgo: niños en jardines, guarderías, sus famiiares; cárceles; personas LGTBQ Epidemiología • Gastroenteritis (Shigelosis) • Forma mas frecuente: diarrea acuosa, progresa con espasmos y sangrados. • Disenteria bacteriana Enfermedades • Selección de antibiótico con pruebas de sensibilidad in vitro. • Se establecen medidas de control de infección y para evitar diseminación de microorganismos Tratamiento, prevención, control • Aislamiento de muestras de heces: medios selectivos Diagnóstico Bacterias de importancia médica - III 51 Yersinia • Y. pestis: cubierta de cápsula proteica • Algunas especies pueden crecer a bajas temperaturas Características generales • Cápsula de Y. pestis: antifagocítica • Y. pestis resiste al efecto bactericida del suero • Con genes de adherencia, actividad citotóxica, inhición de migración fagocítica Factores de Virulencia • Y. pestis: causa infección zoonótica. Ser humano es hospedero accidental. • Y. pestis: ratas, ardillas, conejos • Enfermedad transmitida por picadura de pulgas Epidemiología • Y. pestis: Peste bubónica, Peste pulmonar, con tasas de mortalidad elevadas • Gastroenteritis (diarrea acuosa) • Sepsis • Aumento de tamaño de ganglios linfáticos • Apendicitis Enfermedades • Estreptomicina, tetraciclinas • La pese se controla con reducción de población de roedores y vacunación de las personas de riesgo Tratamiento, prevención, control • Microorganismos crecen en mayoría de medios de cultivo • Crecen bien a 4°C Diagnóstico Bacterias de importancia médica - III 52 12 casos 29casos conf irmados con sospecha • • • • • • de peste La ff fff 2 Libertad ttttti muertes • t .. .. PROPAGACION DE LA PESTE BUBONICA Aparecen bubones (pequeños bultos) en las axilas, cuello e ingle. Pest e neumónica: las bact erias atacan a los pulmones. Pest e septicémica: el organismo es cont aminado a través de la sangre por las bacterias. Deno detenerse fa peste en La Libertad, podría llegar a Áncashy luego a Lima. FOCOS DE PROPA- GACIÓN Debe saber que: ► Las pulgas de estos roe- dores se convierten en agentes de transmisión a las personas. ► No es conveniente matar a las ratas porque eso ocasionaría que se mult ipliquen las bacterias. -. ' ' ' ' ' ' -._ . La quema de basura y cañaveraJes Se recomienda que el Ministerio de Agricultura y las • azucareras eviten la contaminación porque sería un espacio para las ratas infectadas. · Para combatir la ! propagación de la i peste requieren del ) pesticida Carbaryl. Los lugares de crianza de cuy o conejos Se requiere que estos · roedores estén alejados de ambientes sucios donde puede haber pulgas infectadas. Fuente: C iro Maguiña1 decano del Colegio Médico del Perú / Elaboracion propia. LA REPÚBLICA Bacterias de importancia médica - III 53 Familia Enterobacteriaceae 53 3.2. BACILOS GRAM (-) FERMENTADORES OPORTUNISTAS Familia Enterobacteriaceae Enterobacter Serratia Proteus Klebsiella Bacterias de importancia médica - III 54 Enterobacter Serratia • Ambas especies están en el tubo digestivo del hombre, animales, suelo, vegetales y agua • Patógenos oportunistas • Los aislamientos hospitalarios presentan resistencias a antibióticos rratia Proteus mirabilis Bacilo Gram negativo SENSIBLE A: Ampicilina Cefalosporinas Aminoglucósidos Quinolonas Causa el 90% de todas las Infecciones urinarias por Proteus Ureasa: positivo Neumonía Nosocomial Patogeno Oportunista Forman biofilms cristalinos RM/VP: Negativo Ataca a pacientes inmunodeprimidos RESISTENTE A: Polimixina y Tetraciclina -----------------------------------------1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ~----------------------------------------- r--------------1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ~--------------~ ~------------------- ~------------------· 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 •------------------~ ~-------------------------. 1 1 1 1 L-------------------------• I -----------------------, 1 1 1 1 1 1 1 L----------------------• ---------------------. : 1 1 1 , ____________________ j ------------------1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 •-----------------· r--------------------, 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ---------------------~ Bacterias de importancia médica - III 56 Klebsiella • K. pneumoniae muy expandida en la naturaleza • En heces de hombre y animales Características generales • Cápsula: más de 70 capsulas diferentes • Cápsula le otorga aspecto mucoide a colonias Factores de Virulencia • K pneumoniae aparato digestivo de animales • También en agua, vegetales, alimentos • Patógenos oportunistas Epidemiología • Infecciones urinarias • Bacteriemias • Neumonías • Infecciones hepatobiliares Enfermedades • Antibióticos, de preferencia no betalactámicos, aminoglucósidos. • Pueden ser resistentes • Tener control en higiene Tratamiento, prevención, control • Crecen en medios no selectivos Diagnóstico Klebsiella pneumoniae I 4. Bacilos Gram (-) no fermentadores: . Pseudomonas sp. Somos verdaderos rnaestr Universidad Norbert Wiener Pseudomonas Pseudomonas aeruginosa Bacilo Gran (-) recto o ligeramente curvo de 0.5 – 1,0 um por 3 a 4 um. La mayoría posee un solo flagelo polar pero algunos pueden tener dos o tres flagelos. T° óptima de crecimiento: 35°C (10 - 42°C), con colonias planas y extendidas, de bordes aserrados y brillo metálico. Pared celular muy parecida a enterobacterias con lipopolisacáridos. Poseen capa mucosa extracelular (glicocálix) Se consideran aerobios “estrictos”, pero a veces usan el nitrato (aceptor de e-) con crecimiento en condiciones anaerobias A veces beta hemolisis por producción de hemolisinas Importante patógeno intranosocomial (después de S. aureus y E. coli) Estas infecciones pueden afectar a muchas partes del cuerpo, pero típicamente afectan las vías respiratorias, causando 50 % de las neumonías bacterianas nosocomiales. Pseudomonas Pseudomonas aeruginosa a. Nombrar 2 patologías causadas por microorganismos anaerobios b. ¿Cuáles son las diferencias entre neumonía por neumococo y la tos ferina? c. ¿Qué reflexión me trae la clase del día de hoy? ----------------- Universidad Norbert Wiener Somos verdaderos maestros 60 PR IN C IP A LE
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