1- Estructura Bacterial

Vista previa del material en texto

Estructura y función bacterial 
Clasificación, estructura y replicación de bacterias 
Las bacterias son células del tipo procariota perteneciente al reino “bacteria”, estos se pueden 
visualizar con microscopio óptico debido a su insignificante tamaño. La más pequeña de las 
bacterias que conocemos son las del genero Chlamydia y Rickettsia, midiendo 
aproximadamente entre 0.1 y 0.2 µm de diámetro, sin embargo la mayoría mide 1µm de 
diámetro. Si se las compara con las células de plantas, animales y hongos son claramente más 
pequeñas ya que estas (que son eucariotas) tienen un tamaño que va desde los 0.7µm hasta 
varios metros como lo son las células nerviosas. 
Diferencias entre eucariotas y procariotas 
 
 
 
 
 
Clasificación bacteriana 
Las bacterias se pueden clasificar según su aspecto, crecimiento, metabolismo, antigenicidad 
y genotipo. 
Si las diferenciamos por su crecimiento, podríamos hacerlo en un medio de cultivo debido a 
que las bacterias crecen en colonias. Las colonias generadas por las bacterias en un medio, 
pueden ser diferenciadas por su olor, tamaño, forma u olor. 
Según el aspecto microscópico su configuración puede ser del tipo cocos, bacilos, curvos y 
espirales, y también podría ser la mediante la tinción de Gram que los subclasifica en Gram 
positivos y Gram negativos, siendo estos los principales para diferenciar en una bacteria. 
Coco: forma esférica u ovoide. Ej. Neisseria gonorrhoeae, 
Staphylococcus 
Bacilo: forma de bastón. Ej: Escherichia coli 
Cocobacilo: bacilo más coro, de extremo redondeado. Ej: 
Bordetella pertussis 
Espirilo: Ej: Treponema pallidum 
Vibrión: forma de coma Ej: Vibrio cholerae 
 
La tinción de Gram es una prueba rápida, potente y 
sencilla que permite al clínico distinguir entre dos 
clases fundamentales de bacterias, establecer un 
diagnóstico inicial e iniciar el tratamiento basándose 
en las diferencias inherentes entre las bacterias. Las 
bacterias se fijan con calor o se dejan secar para 
después teñirlas de violeta cristal que contiene yodo, 
luego se retira el excedente que no adhiere con 
cetona y agua. Luego se agrega la safranina para teñir 
las células decoloradas. 
Las bacterias grampositivas se tiñen se tiñen de 
morado debido a una gruesa capa de peptidoglucanos 
de la pared bacteriana Las gramnegativas no se tiñen de morado porque su capa de 
peptidoglucanos es más delgada, pero se tiñen del color del color de safranina y se ven rojas. 
--- [[purpura es positivo]] --- 
Las bacterias que no se pueden clasificar en función del resultado con el Gram incluyen las 
micobacteria, que tienen una cubierta externa de tipo céreo y que se distinguen bien con la 
tinción de ácido-alcohol resistencia, y los Mycoplasmas, que no tienen peptidoglucanos. 
 
 
 
 
 
 
Las bacterias también pueden ser diferenciadas según su metabolismo, en el entorno que 
prolifera, las exigencias de nutrientes y de forma genética. 
La identificación según su metabolismo, sería el tipo de proliferación que presenta en un 
medio aeróbico o anaeróbico y la utilización de nutrientes como HC específicos y la 
producción de metabolitos característicos que pueden ser ácidos u alcoholes y enzimas 
específicas como por ejemplo las catalasas de los estafilococos. 
Un método para identificar cepas de bacterias también es por medio de un serotipado 
usando anticuerpos que detectan antígenos de superficie de las mismas, el serotipado se 
emplea también para subdividir a las bacterias por debajo del nivel de la especie con fines 
epidemiológicos. 
El método más exacto para clasificar a las bacterias es el análisis de su material genético, 
mediante la detección de secuencias del ADN características específicas. Las técnicas 
empleadas son “la hibridación del ADN y la PDC amplificación de cadena de polimerasa”, 
donde no se requiere a las bacterias vivas, y la velocidad de análisis es mucho mayor, siendo 
beneficioso para identificar patógenos de crecimiento lento como por ejemplo micobacteria, 
hongos o virus. 
El análisis de plásmidos, el ribotipado y el análisis de fragmentos de ADN cromosómico se 
realizan para la investigación epidemiologia. 
Estructura citoplasmática de la bacteria 
El citoplasma de la célula bacteriana contiene ADN cromosómico, ARN mensajero (ARNm), 
ribosomas, proteínas y metabolitos. 
Citoplasma: Corresponde al material proteico que se encuentra limitado por la membrana 
citoplasmática y es el sitio donde está contenido el genoma bacteriano. Además contiene 
ribosomas, proteínas y cuerpos de inclusión. 
ADN: El cromosoma bacteriano se compone de una única molécula circular de doble cadena 
que no está contenida en un núcleo, sino en una zona definida conocida como nucleoide, 
carece de histonas y no forma nucleosomas. La ventaja de no poseer membrana nuclear es 
que los ribosomas se adhieren directo al ADN en la traducción y traducción. 
Plásmidos: son moléculas extracromosómicas circulares, no son esenciales para la 
supervivencia de la bacteria, proporcionan resistencia a los antibióticos. 
Ribosoma bacteriano: consta de dos subunidades, 30s y 50s que forman un ribosoma 70s. Son 
objetivo clave en la acción de fármacos antibacterianos. 
Membrana citoplasmática: membrana de estructura de bicapa lipídica sin esteroles como 
colesterol, excepto el Mycoplasmas si tiene esteroles. Tiene función de: transporte, y 
producción de energía, posee proteínas de transporte que captan y liberan metabolitos y 
también bombean iones. La cara interna esta tapizada de filamentos de actina que le dan 
forma a la bacteria y generan el tabique para la división celular. Los filamentos de actina le 
dan forma helicoidal a los treponemas. 
 
Cuerpos de inclusión: Son gránulos de material orgánico o inorgánico cuya función es 
almacenar sustancias de reserva, sustancias como polisacáridos, lípidos, polifosfatos, que se 
van a utilizar como fuente de energía. Estos compuestos de reserva pueden ser glucógeno, 
ácido poli-α-hidroxibutirato (PHB), polifosfatos, azufre, etc. 
Pared celular: las Gram + y las Gram – tiene distinta composición. El tipo de pared celular de 
bacteria es exclusivo de las bacterias y es protectora en las células humanas. Las membranas 
citoplásmicas de la mayor parte de los procariotas están rodeadas de unas rígidas capas de 
peptidoglucanos (mureína), salvo en los organismos Archaea (que contienen seudoglucanos 
o seudomureínas relacionadas con el peptidoglucano), los micoplasmas (que carecen de 
pared celular) y las clamidias (que no tienen peptidoglucano). 
Las bacterias gramnegativas están envueltas además por membranas externas. 
La pared le da rigidez a la célula, es protector osmótico y es determinante antigénico. 
Las bacterias Gram (+): posee una pared celular gruesa que consta de varias capas y está 
formada principalmente por peptidoglucano (90% de la pared). El peptidoglucano es un 
elemento clave para la estructura, es un polímero de gran tamaño formado por N-
acetilglucosamina y N-acetilmurámico unidos por uniones β 1→4. Estas uniones se van 
repitiendo a lo largo de toda la estructura. Además una cadena corta de aminoácidos se une 
al ácido N-acetilmurámico., la replicación y la supervivencia de la célula en las condiciones 
normalmente hostiles en las que proliferan las bacterias. 
El peptidoglucano puede degradarse 
mediante el tratamiento con lisozima, 
enzima presente en la mucosidad y 
lágrimas del humano. 
Las Gram + pueden presentar 
componentes como proteínas, ácidos 
teicoicos (hidrosolubles), ácidos 
lipoteicoicos (liposoluble), polisacáridos 
C, proteína M de estreptococos y 
proteína R de los estafilococos, estas moléculas 
son determinantes antigénicos, confieren 
adherencia. Los ácidos teicoicos es un 
determinante de la virulencia de la bacteria, 
los lipoteicoicos son más débiles pero podrían funcionar como endotoxinas. 
Si la membrana se vulnera se genera un protoplasto quees sensible a los cambios osmóticos, 
haciendo que la bacteria muera. 
 
Las bacterias Gram (-): son más complejas desde lo estructural como lo químico. Por fuera de 
la membrana citoplásmica se encuentra una delgada capa de peptidoglucano que representa 
tan sólo entre un 5% y un 10% del peso de la pared celular, no contiene ácidos teicoicos ni 
lipoteicoicos, en la parte externa de la capa de peptidoglucano se halla la membrana externa, 
la cual es exclusiva de las bacterias gramnegativas. La zona entre la superficie externa de la 
membrana plasmática y la superficie interna de la membrana externa se conoce como 
espacio periplasmico, donde hay enzimas hidroliticas como proteasas, fosfatasas, lipasas, 
nucleasas y metabolizadores de HC. [En el caso 
de las especies bacterianas gramnegativas 
patógenas, muchos de los factores de virulencia 
líticos (p. ej., colagenasas, hialuronidasas, 
proteasas y b-lactamasa) se encuentran en el 
espacio periplásmico.] 
La membrana externa mantiene la estructura 
bacteriana y constituye una barrera impermeable 
a moléculas de gran tamaño y moléculas 
hidrófobas, ofrece protección a condiciones 
ambientales adversas. Esta membrana está 
constituida principalmente por lipopoisacaridos 
LPS. 
El LPS es un componente muy importante que 
caracteriza a una bacteria Gram negativa. Y está 
formado a su vez por tres regiones estructurales 
con diferentes funciones: el lípido A, la región 
central del polisacárido y el antígeno O. 
El lípido A actúa como endotoxina (toxina que forma 
parte de la misma bacteria, es decir es parte de su 
estructura en este caso de su pared, y se libera cuando la 
bacteria se lisa). Las funciones de esta endotoxina son: 
-Activación del complemento 
- Liberación de citoquinas 
- Leucocitosis 
- Trombocitopenia 
- Coagulación intravascular diseminada 
- Fiebre 
- Compromiso de la circulación periférica 
- Fallo circulatorio complejo 
- Muerte 
La región central del polisacárido es un polisacárido ramificado tiene función estructural. El 
antígeno O está unido a la región central y se proyecta hacia el exterior de la bacteria. Actúa 
como antígeno, es lo que denomina Ag de pared. 
 
La Neisseria libera moléculas de lipooligosacaridos LOS dando fiebre y síntomas graves. 
Algunas proteínas como las porinas de la membrana externa cuando están en 
concentraciones elevadas tiene la capacidad predisponerse como poros en las membranas 
celulares permitiendo la difusión por medio de estas. El poro funciona como un canal de 
acceso de metabolitos y antimicrobianos hidrófilos de tamaño pequeño. 
Si la membrana externa es vulnerada se genera un esferoplasto que es sensible a los cambios 
osmóticos por lo que puede producir su muerte. 
Estructuras externas 
Capsula: algunas bacterias se encuentran rodeadas por unas capas laxas de proteínas y 
polisacáridos denominados capsulas. En los casos en que las adhesiones muy débiles y el 
grosor o la densidad no son uniformes, se habla de capa de limo o también llamada 
glucocalix. [Una excepción a esta regla es Bacillus anthracis, que produce una cápsula 
polipeptídicas]. Esta estructura permite la adherencia o fijación de la bacteria a los tejidos 
del hospedador, por lo tanto se comporta como un factor de patogenicidad. 
La cápsula es poco antigénica y es antifagocítica; además, constituye un factor de virulencia 
significativo como por ejemplo en el Streptococcus peumoniae. 
Algunas bacterias producen una biopelicula polisacarida cuando hay suficiente cantidad de 
bacterias y en algunas condiciones favorece el crecimiento protegiéndola de antibióticos y 
las defensas del hospedador. Ejemplo de biopelicula es la placa dental generada por S. 
mutans. 
La capsula es considerada un estructura variable y no es vital ya que si la bacteria la pierde 
esta no muere solo modifica su patogenicidad, también agregamos que la capsula tiene un 
antígeno capsular que se denomina antígeno K (Ag K). 
Flagelo: son propulsores en forma de cuerda que están formados por unas subunidades 
proteicas enrolladas helicoidalmente (flagelina), se unen a la célula por medio de un gancho 
y cuerpo basal. Pueden se flagelos únicos o tener varios. Su movimiento se debe a la 
activación del ATP directamente a la flagelina, permitiendo que las bacterias se muevan 
hacia los nutrientes y evite sustancias toxicas, el flagelo bacteriano es un factor antigénico. 
Fimbrias (pili): son estructuras extra celulares que participan tanto del movimiento como de 
la adhesión celular, internamente se compone por proteínas llamadas pilina, carece de 
estructura helicoidal, y suelen ser abundantes predispuestos en forma uniforme. 
Debido a su papel en las bacterias son considerados como determinante de virulencia en las 
infecciones urinarias de E. coli e infecciones de Neisseria gonorrhoeae. 
Algunos pilis son considerados sexuales y se los denomina “pili F”, que se unen a otras 
bacterias e intercambiando material genético en un fenómeno denominado “conjugación 
bacteriana”. Los pili son codificados por “plásmidos F”. 
Esporas: Algunos géneros de bacterias Gram positivas como Clostridium y Bacillus cuando se 
encuentran en condiciones desfavorables para su 
supervivencia son capaces de formar esporas que son formas 
de resistencia a condiciones adversas como el calor, la 
desecación, radiaciones, desinfectantes químicos y 
desaparición de nutrientes. La localización de la espora en el 
interior de la célula constituye una característica de cada 
bacteria que puede facilitar su identificación. 
Una espora es una estructura deshidratada formada por 
múltiples capas que protege a la bacteria en su estado de 
latencia. Está en su interior tiene una copia completa del 
cromosoma bacteriano, ribosomas suficientes, concentración de proteínas necesarias y gran 
cantidad de calcio unido al ácido dipicolínico. 
Posee una membrana interna, dos capas de peptidoglucano y una capa proteica semejante a 
la queratina externa, y son tan resistentes a los factores ambientales que pueden mantener su 
viabilidad durante siglos. De este modo, el ADN queda recubierto por las dos capas de 
membrana y el peptidoglucano, estas dos capas están rodeadas por la corteza, formada por 
una capa delgada interna de peptidoglucano rígido y por una laxa capa externa de 
peptidoglucano. La corteza se rodea de una dura capa proteica semejante a la queratina que 
protege a la espora 
Estas estructuras no tienen actividad metabólica pero se mantienen en las condiciones 
desfavorables. Cuando estas condiciones cambien y sean las adecuadas, la bacteria vuelve a 
formar una célula vegetativa idéntica a la célula original (bacteria metabólicamente activa) 
en un proceso que se denomina germinación. 
Esta germinación o transformación de las esporas en el estado vegetativo se estimula por la 
alteración de la continuidad de la capa externa debido a factores mecánicos, el pH, el calor u 
otros parámetros; así mismo, requiere la presencia de agua y un nutriente desencadenante 
por ejemplo la Alanina. El proceso dura aprox. 90 minutos, donde la espora capta agua, se 
hincha pierda sus capas y genera la nueva célula. 
Las esporas puede ubicarse en distintos lugares dentro del cuerpo de la bacteria, pudiendo 
entonces clasificarse a las esporas en: 
 
- Centrales: cuando se ubican en el centro de la bacteria. 
- Terminales: se encuentran en uno de los extremos. 
- Subterminales: ubicadas en una posición intermedia entre el 
centro y el extremo bacteriano.