01_Introducción a Microbiologia

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MICROBIOLOGIA, PARASITOLOGIA MEDICA I
INTRODUCCION A LA MICROBIOLOGIA
 
MICROBIOLOGIA: La microbiología es una rama de la biología que trata sobre las formas de vida que no son visibles sin un aumento.
Los organismos microscópicos son denominados, por lo tanto, microorganismos o microbios, si bien la microbiología suele abarcar también los que pueden ser observados simple vista sin la ayuda de lupas ni microscopios, como los helmintos, los artrópodos y hasta las serpientes.
La microbiología es una de las especialidades más grandes y complejas de la biología, porque integra partes de diferentes disciplinas, como la genética, la fisiología, la epidemiología, entre otras
 
Clasificación, estructura y replicación de las bacterias	
Las bacterias, que son las células más pequeñas, solo se pueden visualizar con ayuda de un microscopio.
La mayoría de las especies miden aproximadamente 1 μm de diámetro y solo se visualizan con el microscopio óptico, cuya resolución es 0,2 μm.
Diferencias entre eucariotas y procariotas
Las células de los animales, las plantas y los hongos son eucariotas (palabra de origen griego que significa ≪núcleo verdadero≫).
Las bacterias, las archaea y las algas azul- verdosas son miembros de las procariotas (del griego ≪núcleo primitivo≫).
Las bacterias pueden sobrevivir y, en algunos casos, crecer en entornos hostiles, en los que la presión osmótica en el exterior de la célula es tan baja que la mayor parte de las células eucariotas se lisarían, con temperaturas extremas (tanto cálidas como frías), en ambientes secos y en presencia de fuentes de energía muy diluidas y diversas.
Clasificación bacteriana
Las bacterias se pueden clasificar según:
a. aspecto macroscópico y microscópico;
b. por el crecimiento;
c. Las propiedades metabólicas características;
d. por su antigenicidad;
e. por su genotipo.
Distinción macroscópica y microscópica
Las bacterias crecen en colonias y cada una de ellas equivaldría a una ciudad con un millón de organismos o más.
La suma de sus características condiciona los rasgos que definen a una colonia, como su color, tamaño, forma u olor.
El aspecto microscópico, incluido el tamaño, la forma y la configuración de los gérmenes (cocos, bacilos, curvos, espirales), y la capacidad de captar la tinción de Gram (grampositivos o gramnegativos) son el principal modo de distinguir las bacterias.
La tinción de Gram es una prueba rápida, potente y sencilla que permite al clínico distinguir entre dos clases fundamentales de bacterias.
Las bacterias grampositivas se tiñen de morado porque el colorante queda atrapado en una gruesa capa de peptidoglucano a modo de malla entrelazada, que rodea a la célula.
Las bacterias gramnegativas tienen una capa de peptidoglucanos más delgada, que no retiene el violeta cristal, de forma que las células se tiñen con la safranina empleada como contraste y se ven rojas.
Se puede establecer la regla nemotécnica: «púrpura es positivo».
Las bacterias que no se pueden clasificar en función del resultado con el Gram incluyen las micobacterias, que tienen una cubierta externa de tipo cereo y que se distinguen bien con la tinción de ácido-alcohol resistencia, y los micoplasmas, que no tienen peptidoglucanos.
 
Diferencia metabólica, antigénica y genética
La clasificación depende de las características metabólicas de las bacterias, incluidas la necesidad de un entorno aerobio o anaerobio.
La exigencia de nutrientes específicos (p. ej., la capacidad de fermentar hidratos de carbono específicos o emplear distintos compuestos como fuentes de carbonos para el crecimiento).
La producción de productos metabólicos característicos (ácidos, alcoholes) y enzimas
especificas (p. ej., catalasas de los estafilococos)
El método más exacto para clasificar a las bacterias es el análisis de su material genético.
ESTRUCTURA BACTERIANA	
Estructuras citoplásmicas
El citoplasma de la célula bacteriana contiene
· ADN cromosómico,
· ARN mensajero (ARNm),
· ribosomas,
· Proteínas,
· Metabolitos.
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
La célula también puede poseer plásmidos, unas moléculas extracromosómicas circulares más cortas de ADN.
PARED CELULAR
Las bacterias grampositivas se diferencian de las gramnegativas en la estructura de la pared celular y en sus componentes y sus funciones.
Los componentes de la pared celular también son exclusivos de las bacterias, y su estructura repetitiva se une a receptores de tipo toll de las células humanas para desencadenar respuestas protectoras innatas.
 
	Caracteristicas
	Grampositivas
	Gramnegativas
	Membranaexterna 
	-
	+
	Paredcelular
	Gruesa
	Delgada
	Lipopolisacárido
	-
	+
	Endotoxina
	-
	+
	Ácidoteicoico
	Presente a menudo
	-
	Esporulación
	En algunas cepas
	-
	Cápsula
	Presente a veces
	Presente a veces
	Lisozima
	sensible
	Resistente
	Actividad antibacteriana de la penicilina
	Más susceptible
	Mas resistente
	Producción de exotoxina
	Algunas cepas
	Algunas cepas
BACTERIAS GRAMPOSITIVAS
Posee una pared celular gruesa que consta de varias capas;
Está formada principalmente por peptidoglucano (150 a 500 A) que rodea la membrana citoplásmica;
El peptidoglucano es un elemento clave para la estructura, la replicación y la supervivencia de la célula en las condiciones normalmente hostiles en las que proliferan las bacterias;
Los ácidos teicoicos constituyen unos señalados factores de virulencia;
Los ácidos lipoteicoicos son expulsados hacia el medio circundante y al medio intercelular del organismo hospedador y, aunque débiles, son capaces de desencadenar respuestas inmunitarias del hospedador semejantes a las de las endotoxinas.
 BACTERIAS GRAMNEGATIVAS
Desde el punto de vista estructural, una pared celular gramnegativa contiene dos capas situadas en el exterior de la membrana citoplásmica.
Por fuera de la membrana citoplásmica se encuentra una delgada capa de peptidoglucano que representa tan solo entre un 5% y un 10% del peso de la pared celular.
La pared celular gramnegativa no contiene ácidos teicoicos ni lipoteicoicos;
La parte externa de la capa de peptidoglucano se halla la membrana externa, la cual es exclusiva de las bacterias gramnegativas;
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 (p. ej., proteínas como la lisozima) y moléculas hidrófobas (p. ej., algunos antimicrobianos).
También ofrece protección frente a condiciones ambientales adversas (p. ej., el sistema digestivo del organismo hospedador, un factor importante en los microorganismos de Enterobacteriaceae).
La zona externa está formada fundamentalmente por lipopolisacárido (LPS).
El LPS también es conocido como endotoxina y constituye un potente estimulador de las respuestas inmunitarias.
Los LPS activan los linfocitos B e inducen la liberación de interleucina 1, interleucina 6, factor de necrosis tumoral y otros factores por parte de los macrófagos, las células dendríticas y otras células.
 
Estructuras externas
Algunas bacterias (grampositivas o gramnegativas) se encuentran rodeadas por unas capas laxas de proteinas o polisacaridos denominadas cápsulas.
En los casos en que la adhesion es muy débil y el grosor o la densidad no son uniformes, se habla de capa de limo (slime layer).
Las capsulas y la capa de limo se conocen también como glucocálix
La cápsula es poco antigénica y es antifagocítica; además, constituye un factor de virulencia significativo (p. ej., Streptococcus pneumoniae).
Actúa también como barrera frente a moléculas hidrofobas toxicas (p. ej., detergentes)
Como facilitar la adherencia a otras bacterias o a las superficies de los tejidos del hospedador.
Los flagelos proporcionan motilidad a las bacterias y permitenque la célula se dirija hacia los nutrientes y evite las sustancias toxicas (quimiotaxis).
Las fimbrias (pili) (≪orlas≫ en latin) son unas estructuras piliformes que se localizan en la parte externa de las bacterias.
Los pili F (pili sexuales) se unen a otras bacterias y configuran una estructura tubuliforme para la transferencia horizontal de grandes segmentos de los cromosomas bacterianos.
 
Excepciones bacterianas
Las micobacterias poseen una capa de peptidoglucano (con una estructura ligeramente distinta).
Estas bacterias se definen como ácido-alcohol resistentes.
La capa lipídica es antifagocítica y responsable de la virulencia de estas bacterias.
 
División celular
La replicación del cromosoma bacteriano desencadena también el inicio de la división celular.
La producción de dos células hijas exige el crecimiento y la ampliación de los componentes de la pared celular.
Seguidos de la formación de un tabique (pared cruzada) que dividirá las bacterias hijas en dos células.
 
Esporas
La espora es una estructura deshidratada formada por múltiples capas que protege a la bacteria y le permite vivir en un ≪estado de latencia≫.
Algunas bacterias grampositivas, pero no las gramnegativas, pertenecientes a géneros como Bacillus (p. ej., Bacillus anthracis) y Clostridium (p. ej., Clostridium tetani o botulinum) (bacterias de suelos) son capaces de formar esporas. 
En el examen al microscopio óptico, la espora aparece como una estructura refringente (brillante).
La estructura de la espora protege el ADN del genoma bacteriano del calor intenso, la irradiación y la acción de la mayoría de enzimas y sustancias químicas.
Los genes bacterianos y su expresión
El genoma bacteriano es todo el conjunto de genes que tiene la bacteria, tanto en su cromosoma como en sus elementos genéticos extracromosómicas, si existen.
Cada genoma contiene muchos operones, que están constituidos por genes.
Las bacterias suelen tener solo una copia de sus cromosomas (es decir, son haploides), mientras que los eucariotas suelen tener dos copias distintas de cada cromosoma (son, por consiguiente, diploides).
Las bacterias también pueden contener elementos genéticos extracromosómicos como plásmidos y bacteriófagos (virus bacterianos)
 
Control de la expresión génica
Las bacterias han desarrollado mecanismos para adaptarse con rapidez y eficiencia a los cambios y estímulos ambientales.
Lo que les permite coordinar y regular la expresión de los genes para las estructuras con múltiples componentes o las enzimas de una o más vías metabólicas.
 
Genética bacteriana	
Mutación, reparación y recombinación
Es importante que el ADN se replique de forma precisa para que las bacterias sobrevivan, pero se producen errores y alteraciones accidentales del ADN.
Las bacterias tienen sistemas de reparación del ADN eficientes, pero aun se siguen produciendo mutaciones y alteraciones en el ADN.
Mecanismos de reparación del ADN
Con el propósito de minimizar los daños al ADN, las células bacterianas han desarrollado diversos mecanismos de reparación.
1. La reparación directa del ADN consiste en la eliminación enzimática del daño (p. ej., dímeros de pirimidina y bases alquiladas);
2. La reparación por escisión se basa en la eliminación del segmento de ADN que contiene las lesiones, seguida de la síntesis de una nueva hebra de ADN. Existen dos tipos de mecanismos de reparación por escisión: generalizada y especializada;
3. La reparación posreplicación o por recombinación consiste en la recuperación de la información que falta mediante procesos de recombinación genética cuando están dañadas ambas hebras de ADN;
4. La llamada respuesta SOS se caracteriza por la inducción de numerosos genes (aproximadamente 15) tras la aparición de daño al ADN, o bien por la interrupción de su replicación;
5. La reparación propensa a error (error-prone repair) es el último recurso con que cuenta la célula bacteriana antes de morir.
 
Mecanismos de transferencia genética entre células
El intercambio de material genético entre las células bacterianas puede tener lugar a través de uno de los tres mecanismos siguientes:
1) Conjugación, que consiste en un apareamiento o intercambio cuasisexual de información genética entre una bacteria (donante) y otra bacteria (receptora);
2) Transformación, que es una captación activa y la incorporación de ADN exógeno;
3) Transducción, la cual se caracteriza por la transferencia de información genética de una bacteria a otra por medio de un bacteriófago.
 
Transformación
La transformación es el proceso mediante el cual las bacterias captan fragmentos de ADN desnudo y los incorporan a sus genomas.
 
Conjugación
La conjugación produce una transferencia unidireccional de ADN desde un célula donante (o macho) hasta una célula receptora (o hembra) a través del llamado pilus sexual.
 
Transducción
La transferencia genética por transducción esta mediada por virus bacterianos (bacteriófagos) que captan fragmentos de ADN y los almacenan en el interior de partículas de bacteriófago
El ADN suministrado a las células infectadas se incorpora luego al genoma bacteriano.
La transducción puede clasificarse como:
a. especializada si los fagos en cuestión transfieren genes específicos (habitualmente los adyacentes a sus lugares de integración en el genoma)
b. generalizada si la incorporación de las secuencias es aleatoria debido al almacenamiento
c. accidental del ADN de la célula hospedadora en el interior de la cápside del fago.
 
Recombinación
La incorporación del ADN extracromosómico (extraño) en el cromosoma tiene lugar mediante un proceso de recombinación.
Existen dos tipos de recombinación: homologa y no homologa.
La recombinación homóloga (legítima) es la que tiene lugar entre secuencias de ADN estrechamente relacionadas y habitualmente sustituye una secuencia por otra.
La recombinación no homóloga (ilegítima) es la que tiene lugar entre secuencias distintas de ADN y, por regla general, produce inserciones, deleciones o ambas.
 Cocci coccus diplococci streptococci tetrad Staphylococci sarcina Bacilli coccobacillus. diplobacilli bacillus palisades. Streptobacilli diplococci encapsulated Pneumococcus Budding and appendaged bacteria stalk hypha Others Fusobacterium Club Rod Corynebacteriaceae enlarged rod Vibrio Comma form Bdellovibrio Helicobacter pylori Helical form Borrelia burgdorferi Corkscrew form Filamentous spirochete