RELACION DEL HOMBRE Y LOS MICROORGANISMOS
LAS BACTERIAS
Son seres generalmente unicelulares que pertenecen al grupo de los protistos inferiores. 
Son células
de tamaño variable cuyo límite inferior está en las 0,2m y el superior
en las 50m ; sus dimensiones medias oscilan entre 0,5 y 1m . Las bacterias tienen una estructura
menos compleja que la de las células de los organismos superiores: son
células procariotas (su núcleo está
formado por un único cromosoma y carecen de membrana nuclear). Igualmente son muy diferentes a los virus, que no pueden desarrollarse más dentro de las células y que sólo contienen un ácido nucleico.
Son células
de tamaño variable cuyo límite inferior está en las 0,2m y el superior
en las 50m ; sus dimensiones medias oscilan entre 0,5 y 1m . Las bacterias tienen una estructura
menos compleja que la de las células de los organismos superiores: son
células procariotas (su núcleo está formado por un único cromosoma y carecen de membrana nuclear). Igualmente son muy diferentes a los virus, que no pueden desarrollarse más dentro de las células y que sólo contienen un ácido nucleico.
Las bacterias juegan un papel fundamental en la naturaleza y en el hombre:
la presencia de una flora bacteriana normal es indispensable, aunque
gérmenes son patógenos. Análogamente tienen un papel importante en la industria y permiten desarrollar importantes progresos en la investigación, concretamente en fisiología celular y en genética.
El examen microscópico de las bacterias no permite identificarlas, ya
que existen pocos tipos morfológicos, cocos (esféricos), bacilos
(bastón), espirilos (espiras) y es necesario por lo tanto recurrir a técnicas que se detallarán más adelante. El estudio mediante la microscopia óptica y electrónica de las bacterias revela la estructura de éstas.
MORFOLOGÍA Y ESTRUCTURA DE LAS BACTERIAS.
1. Tipos de morfología.
• Coco (esférica)
• Bacilo (alargada)
• Espiroqueta
• Espirilo
• Gemadoras o bacterias con apéndices
• Filamentosas
2. Tamaño de las bacterias.
El tamaño medio de las bacterias es aproximadamente de 2 micras.
Superficie/volumen de los procariotas es> que las de los eucariotas.
Esto hace que los procariotas tengan mayor superficie para sus funciones
metabólicas y estas funciones son:
• Para transportar nutrientes al interior
• Para eliminar sustancias de desecho al exterior.
Esto es importante porque los procariotas pueden crecer mucho más que los
eucariotas y se pueden obtener densidades de población mucho más grandes.
3. Estructura.
A. Membrana plasmática
La membrana plasmática es la capa que separa el citoplasma de las partes externas.
Tienes una anchura de aproximadamente 8 nanómetros
– En eucariotas la membrana plasmática tiene como peculiaridad que tienen esteroles
como pueden ser el colesterol.
Las características de los esteroles:
• Moléculas planas que confieren rigidez a la membrana.
– En las bacterias lo que tienen son lepanoides los cuales tienen una función y
estructura similar a los esteroles. Son abundante en bacterias anaeróbicas (las que viven en
ausencias de O2).
– En las archeobacterias hay una diferencia en la membrana plasmática. En los
eucariotas y las bacterias la unión del glicerolfosfato con los ácidos grasa es un ESTER y
en las archeobacterias es un enlace ETER.
Otra diferencia es que en eucariotas y bacterias la parte hidrofóbica son ácidos grasos
y las archeas son polímeros de una molécula de isopreno.
Otra diferencia pero secundaria es que en ocasiones en las archeobacterias la
membrana plasmática compuesta por una doble capa lipídica pasa a ser una monocapa
lipídica porque la zona hidrofóbica se una con el glicerol-fosfato de cada molécula
formando lo que antes llamamos monocapa lipídica.
Las monocapas implican una estabilidad en condiciones adversas.
B. Función de la membrana plasmática.
– sirve de barrera entre el exterior e interior.
– Regula el paso de sustancias.
– Las sustancias pueden atravesar la membrana mediante:
♦ Transporte pasivo: sin ningún mecanismo simplemente pasan al lado donde haya
menos concentración (agua, oxígenos, nitrógeno)
♦ Difusión facilitada: pasan los componenetes solubles. (ácidos grasos, benceno)
♦ Proteínas transportadas: consumen enertía, transportan componentes desde el
interior al exterior.
– transporte translocación de grupo: a la vez que son transportadas so
modificadas. (transporte de glucosa, fructosa, manosa, puricas y
pirimídicas)
– transporte activo: transporte sin modificar nada.
Proteínas de 1 solo compuesto (uniporte)
Proteínas que para transportar necesitan de otra sustancia
cotransportadoras:
– Sin porte transporta en el mismo sentido.
– Antiporte transporta en sentido contrario.
C. Capa de peptidoglicano.
a) Bacterias.
• Capa rígida por el exterior de la membrana plasmática.
• Funciones:
– Sirve de protección a la lisis osmótica.
– Da forma a la célula.
• Gram +: constituye el 90% de la pared celular. Es una capa de péptidos y es muy
gruesa.
• Gram-: constituye el 10% de la pared celular. Es muy fina.
I. Composición de la capa de peptidoglucanos.
Esta compuesto por aminoácidos y glúcidos. Están formados por muchas hebras
constituidos por dos azúcares que son la N-acetil Glucosamina (G) unida al N-acetilmurámico
(M)y están unidos por un enlace glucídico B(14)
Los aminoácidos siempre están unidos siempre al N-acetilmurámico (M).
• Gram - Escherichia coli
– Composición: parte peptídica (L-alanina, D-glutámico,
DAP(mesodiamino pimélico), D-alanina.
• Gram+ Staphlococus aureus.
– Composición: parte peptídica (L-alanina, D-glutámico, L-lisina,
D-alanina)
El peptidoglucano es muy rígido. Esto sucede debido a que las hebras están unidas
unas a otras por sus partes peptídicas.
La Gram – esta unida por un puente que une el 1º aminoácido con el 3º aminoácido de
otra hebra peptídica (D-Ala, DAP).
La Gram + está unido por un puente formado por 5 glicinas entre la L-Lys y la D- Ala
y el puente se llama pentaglicina.
La Gram + asociadas con el peptidoglicanos que es el Ribital fosfato (tiene carga -)
y estos son los que dan la carga negativa y esto es lo que hace que se puedan teír
facilmente.
b) En las archaeas.
No existen la capa de peptidoglicano, sino que hay variedad. Se pueden clasificar en :
• Capa de pseudopeptidoglicano (N-acetil glucosamina y N-acetil-talosaminurámico los
cuales están unidos mediante enlaces B 13.
• Capa formado por proteínas o glucoproteínas
• Capa superficial (S) está formada pr proteínas asociadas de manera que adquieren
forma hexagonal.
D. Membrana externa (en las gram-)
También se llama capa de lipopolisacáridos.
a) Estructura.
Es igual que la membrana plasmática. Es una doble capa lipídica y tiene el mismo
grososr.Está unida a la capa de peptidoglicano por unas lipoproteínas los cuales están
formados por una parte lipídica y otra partepolisacarida (azucar)
Estos azúcares los podemos clasificar en dos grupos.
• Los que están más cerca de la capa lipídica son los poliacáridos core.
• Los más alejados son los O-polisacáridos.
La parte lipídica esta formada por:
• Ácidos grasos: hacia el interior dela membrana.
• Lípido A: dímero de N-acetil-glucosamina fosfato.
b) Función:
La función principal es delimitar un espacio entre la membrana externa y la
membrana plasmática. Este espacio recibe el nombre de periplasma. Alberga una serie de
proteínas que actuan como iniciadores de los procesos metabólicos (muy importante y solo
en las gram -). Estas proteínas las podemos clasificar en :
• Enzimas hidrolíticas extracelulares: hidroliza los polímeros para
obtener monómeros para que puedan ser utilizados por las bacterias.
• Proteínas transportadas: desde el interioor al exterior.
• Proteínas quimiorreceptores: proteínas que reciben estímulos químicos.
En el periplasma existen unos poros en la membrana externa formado por tres
proteínas iguales o subunidades llamado porinas. Están asociadas dejando un poro de 1nm de
diámetro en el centro de cada una de esas. A partir de este poro pueden pasar pequeñas
moléculas hidrofílicas y a través de la membrana externa pueden pasar moléculas
hidrofóbicas por difusión.
E. Cápsulas o capas mucosas.
Pueden ser rígidas o mucosas (deformables).
Las funciones que tienen son las siguientes:
• Capacidad de unión a la superficie de animales.
• Dificil de reconocer y fagocitar por parte del sistema inmune.
• Protegen a la célula frente a la desecación.
F. Flagelos
Los flagelos son los que permiten a as bacterias moverse.
Nos vamos a centrar en los flagelos procarióticos..
Podemos clasificarlos dependiendo de su posición en la célula por:
• Perítricos: estan por todas partes de la célula
• Polares: tan solo un flagelo.
• Lonfótricos: varios flagelos desde el mismo punto.
Con esta clasificación lo hacemos de manera taxonómica.
a) Partes de los filamentos
– Filamento: formado por proteínas llamadas flagelinas.
– Gancho: unido al filamento y une este con el cuerpo basal o porción motora.
– Cuerpo basal o porcio motora: esta atravesada por ciertos anillos dependiendo
de si es gram + o gram -. La gram+ está atravesada por trs anillos y la gram- por
dos.
– En el anillo más interno se pueden encontrar dos proteínas:
• MOT: hacen que el flagelo gire.
• FLI: cambia el sentido de giro.
(Para que se produzca giro tienen que pasar 1000 protones por las
proteinas MOT.)
G. Fimbrias o pili “pelos”
a) Fimbrias.
Son similares a los flagelos pero no intervienen en el movimiento.
Son muchos ms cortos que los flagelos.
Sirven de unión a la superficie de los huéspedes.
b) Pili “pelos”
Son más largos que los flagelos y representados en menos número.
• Funciones:
– Actúan de receptores para virus.
– Intervienen en la unió a la superficie de los huéspedes.
– Actúan de puente en el sistema de conjugación.
La tranferencia del material genético de una a otra mediante el contacto directo entre
ellas.
A partir de estos hacen que una bacteria con genes resistentes al antibiótico lo pasen a
otra bacteria.
4. Diferencias entre Gram+ y Gram-.
• 1º diferencia: el Gram+ es un capa muy gruesa y el Gram- es muy fina.
• 2º diferencia: en la coposición de los Gram ya que:
• 3º diferencia: la gram- esta unida por un puente que une el 1º aminoácido con el 3º
aminoácido de otra hebra peptídica (D-Ala, DAP) y la gram + está unido por un
puente formado por 5 glicinas entre la L-Lys y la D-Ala. El puente se llama
pentaglicina.
5. Estructura interna.
A.Cuerpos de inclusión.
Son acúmulos de sustancias de reserva que se generan cuando las condiciones donde
se encuentra el microorganismo dejan de ser óptimas.
Estos son variados:
• Acúmulo de poli-B-hidroxibutirato: son los únicos que se al microscopio
óptico, está formado por polímeros de B-hidroxibutirato. La función
principal es la de servir de fuente de C y de energía.
• Acúmulo de glucógeno: microscopio electrónico, son polímeros de
glucosa. Son utilizados como fuente de C y energía.
• Gránulos de polifosfato: fuente de fosfato inorgánico.
• Acúmulos de azufre: fuente de energía.
• Acúmulos de magnetita: presente en microorganismos acuáticos en
algunas eucariotas. Se orientan en función del campo magnético.
B. Endoesporas.
Interior de las células y son formas de resistencia producidas por grupos de
microorganismos.
Se pueden dividir en varios grupos dependiendo de su posición:
• Terminal.
• Subterminal.
• Central.
Se utiliza para clasificarlas taxonómicamente.
Se forma por un proceso llamada esporulación; a partir de una célula vegetativa se
forma en el interior una endoespora que cuando los ambientes son incompatibles con la vida,
la células muere y sale la endoespora.
a) Características:
– Muy resistente a gran cantidad de agentes físicos y químicos, y eso le hace
aguantar situaciones muy extremas. Esto es debido a:
• Que tiene muchas capas rígidas.
• El core tiene mayoor concentración de unos complejos de ácido
dipicolinico calcio (5-15% del peso seco de la endoespora)
• El core tiene de un 10 a un 30% del conternido de agua que tiene la
célula vegetativa. Este bajo contenido en agua es responsables de la
resistencia a agentes físicos, químicos y contribuye a mantener las
enzimas del core inactivas.
• El core tiene un pH una unidad inferior al pH del citoplasma y este
también contribuye a mantener las enzimas del core inactivas.
• Tiene una elevada cantidad de proteínas llamadas SASPs, cuya función
es la de unirse al ADN de la endoespora y lo protege de daños físicos. Y
tambien sirven de fuente de carbono, energía y AA durante el proceso
de germinación.
– Cuando la endoespora cae en un lugar adecuado puede formar otra célula
vegetativa mediante un proceso de germinación.
b) Estructura de la endoespora.
– Exoesporium: capa más externa. Formada por proteínas, delgada.
– Cubierta de la espora: un poco más gruesa, también está formada por proteínas.
– Cortex o corteza: muy gruesa, formada por fibras de peptidoglicano
entrecruzadas.
– Core o protoplasto de la endoespora.:
• Peptidoglicano
• Membrana plasmática
• citoplasma
CRECIMIENTO Y MULTIPLICACIÓN DE LAS BACTERIAS.
1. Conceptos.
•
El crecimiento bacteriano: es el incremento en el número de células de
una población bacteriana. La velocidad será el incremento del número de células partido por
el tiempo. El crecimiento se puede producir por fisión binaria, la cual tiene varias etapas:
– Replicación del ADN.
– Elongación celular.
– Separación del septo (barrera de separación)
– Termina el septo.
– Se separan las élulas.
• Tiempo de generación: es peculiar para cada especie y lo definimos como el tiempo
mínimo que tardan las células de una población en duplicarse.
Cuando representamos el Log[cél/ml] respecto al tiempo se obtendrá
una recta y combinará la inclinación.
• Curva de crecimiento: se divide en cuatro fases.
– Fase de latencia: fase de adaptación de las células a las nuevas condiciones de
cultivo o el medio nuevo en que se encuentre. Va a variar su duración
dependiendo de cómo sean las dificultades de las condiciones de partida y las
condiciones finales.
– Fase exponencial: fase en la que la población crece a la máxima velocidad. Crece
en el tiempo mínimo. Es una fase muy corta y es corta porque este crecimiento
solo se puede realizar cuando las condiciones sean óptimas.
– Fase estacionaria: cuando los nutrientes comienzan a agotarse y se forman
sustancias de desecho, de las cuales algunas de ellas son tóxicas.
– Fase de muerte o lisis: en la que los nutrientes se han terminado y las células
mueren y se terminan lisando (rompiendo).
2. Efecto de las condiciones ambientales sobre el crecimiento de los microorganismos.
Para todos los microorganismos la gráfica es la misma. Podemos definir:
– Tª mínima: la temperatura por debajo de la cual los microorganismos no van a
poder crecer.
– Tª máxima: la temperatura por encima de la cual los microorganismos no van a
poder crecer.
– Tª óptima: temperatura a la que la población está creciendo a la velocidad
máxima.
Por debajo de la mínima se gelifica la membrana y ocurre que los procesos de
transporte se relentizan o dejan de ocurrir.
Por encima de la máxima las proteínas se desnaturalizan, se produce colapso de la
membrana plasmática y finalmente se produce la lisis en las células.
Según la temperatura óptima podemos diferenciar los microorganismos en:
– Psicrófilos: temperatura óptica aproximadamente de 10ºC
– Mesófilos: aproximadamente 35ºC
– Termófilos: 60ªC
– Hipertermófilos: > 80ºC
Los psicrófilos son algunos patógenos porque crecen en alimentos que no consumimos.
• Adaptaciones a la temperatura
– psicrófilos: tienen proteínas adaptadas a funcionar a temperaturas bajas y
tienen en la membrana plasmática gran cantidad de ácidos grasos insaturados
(uno o más dobles enlaces)
– termófilos: proteínas adaptadas a esas elevadas temperaturas, su membrana
plasmática tiene ácidos grasos saturados (no dobles enlaces), y en sus proteínas
se establecen puentes salinos de sodio entre sus zonas hidrofóbicas.
• Adaptaciones al pH.
Cada microorganismo tiene un pH óptimo. Podemos dividir en tres grupos según el pH de
los microorganismo:
– < 7 acidófilos: bacterias lácticas, thiobacillus, sulfolobus.
– > 7 alcalófilos: bacillus producen gran cantidad de enzimas hidrolíticas
extracelulares, son enzimas adaptadas a ese pH alcalino. Son muy utilizadas
para los detergentes. Algunos ejemplos de enzimas hidrolíticas son las
proteasas y las lipasas.
– = 7 microorganismos que viven a pH neutro.
Dependiendo de la localización de los microorganismos van a ser ácidos, básicos o con
pH neutro, un ejemplo de esto es que en el estómago lo tenemos ácido.
• Adaptaciones al oxígeno.
Es uno de los parámetros más importantes. Diferenciamos microorganismos en
función de la relación microorganismo-oxígeno. Hay cinco grupos.
– Aeróbios estrictos: necesitan oxigeno para crecen.
– Anaerobios estrictos: crecen en ausencia de oxígeno, para ellos el oxígeno es
tóxico.
– Aerobios facultativos: pueden crecer en presencia o en ausencia de oxígeno.
Pero crece más rápido en presencia de oxígeno.
– Microaerófilos: solo en presencia de oxígeno, pero solo crecen con presiones
inferiores a la atmosférica.
– Anaerobios aerotolerantes o aerodúricos: crecen en ausencia de oxígeno pero
también pueden crecen en oxígeno.
1. Tipos de morfología.
• Coco (esférica)
• Bacilo (alargada)
• Espiroqueta
• Espirilo
• Gemadoras o bacterias con apéndices
• Filamentosas
2. Tamaño de las bacterias.
El tamaño medio de las bacterias es aproximadamente de 2 micras.
Superficie/volumen de los procariotas es> que las de los eucariotas.
Esto hace que los procariotas tengan mayor superficie para sus funciones
metabólicas y estas funciones son:
• Para transportar nutrientes al interior
• Para eliminar sustancias de desecho al exterior.
Esto es importante porque los procariotas pueden crecer mucho más que los
eucariotas y se pueden obtener densidades de población mucho más grandes.
3. Estructura.
A. Membrana plasmática
La membrana plasmática es la capa que separa el citoplasma de las partes externas.
Tienes una anchura de aproximadamente 8 nanómetros
– En eucariotas la membrana plasmática tiene como peculiaridad que tienen esteroles
como pueden ser el colesterol.
Las características de los esteroles:
• Moléculas planas que confieren rigidez a la membrana.
– En las bacterias lo que tienen son lepanoides los cuales tienen una función y
estructura similar a los esteroles. Son abundante en bacterias anaeróbicas (las que viven en
ausencias de O2).
– En las archeobacterias hay una diferencia en la membrana plasmática. En los
eucariotas y las bacterias la unión del glicerolfosfato con los ácidos grasa es un ESTER y
en las archeobacterias es un enlace ETER.
Otra diferencia es que en eucariotas y bacterias la parte hidrofóbica son ácidos grasos
y las archeas son polímeros de una molécula de isopreno.
Otra diferencia pero secundaria es que en ocasiones en las archeobacterias la
membrana plasmática compuesta por una doble capa lipídica pasa a ser una monocapa
lipídica porque la zona hidrofóbica se una con el glicerol-fosfato de cada molécula
formando lo que antes llamamos monocapa lipídica.
Las monocapas implican una estabilidad en condiciones adversas.
B. Función de la membrana plasmática.
– sirve de barrera entre el exterior e interior.
– Regula el paso de sustancias.
– Las sustancias pueden atravesar la membrana mediante:
♦ Transporte pasivo: sin ningún mecanismo simplemente pasan al lado donde haya
menos concentración (agua, oxígenos, nitrógeno)
♦ Difusión facilitada: pasan los componenetes solubles. (ácidos grasos, benceno)
♦ Proteínas transportadas: consumen enertía, transportan componentes desde el
interior al exterior.
– transporte translocación de grupo: a la vez que son transportadas so
modificadas. (transporte de glucosa, fructosa, manosa, puricas y
pirimídicas)
– transporte activo: transporte sin modificar nada.
Proteínas de 1 solo compuesto (uniporte)
Proteínas que para transportar necesitan de otra sustancia
cotransportadoras:
– Sin porte transporta en el mismo sentido.
– Antiporte transporta en sentido contrario.
C. Capa de peptidoglicano.
a) Bacterias.
• Capa rígida por el exterior de la membrana plasmática.
• Funciones:
– Sirve de protección a la lisis osmótica.
– Da forma a la célula.
• Gram +: constituye el 90% de la pared celular. Es una capa de péptidos y es muy
gruesa.
• Gram-: constituye el 10% de la pared celular. Es muy fina.
I. Composición de la capa de peptidoglucanos.
Esta compuesto por aminoácidos y glúcidos. Están formados por muchas hebras
constituidos por dos azúcares que son la N-acetil Glucosamina (G) unida al N-acetilmurámico
(M)y están unidos por un enlace glucídico B(14)
Los aminoácidos siempre están unidos siempre al N-acetilmurámico (M).
• Gram - Escherichia coli
– Composición: parte peptídica (L-alanina, D-glutámico,
DAP(mesodiamino pimélico), D-alanina.
• Gram+ Staphlococus aureus.
– Composición: parte peptídica (L-alanina, D-glutámico, L-lisina,
D-alanina)
El peptidoglucano es muy rígido. Esto sucede debido a que las hebras están unidas
unas a otras por sus partes peptídicas.
La Gram – esta unida por un puente que une el 1º aminoácido con el 3º aminoácido de
otra hebra peptídica (D-Ala, DAP).
La Gram + está unido por un puente formado por 5 glicinas entre la L-Lys y la D- Ala
y el puente se llama pentaglicina.
La Gram + asociadas con el peptidoglicanos que es el Ribital fosfato (tiene carga -)
y estos son los que dan la carga negativa y esto es lo que hace que se puedan teír
facilmente.
b) En las archaeas.
No existen la capa de peptidoglicano, sino que hay variedad. Se pueden clasificar en :
• Capa de pseudopeptidoglicano (N-acetil glucosamina y N-acetil-talosaminurámico los
cuales están unidos mediante enlaces B 13.
• Capa formado por proteínas o glucoproteínas
• Capa superficial (S) está formada pr proteínas asociadas de manera que adquieren
forma hexagonal.
D. Membrana externa (en las gram-)
También se llama capa de lipopolisacáridos.
a) Estructura.
Es igual que la membrana plasmática. Es una doble capa lipídica y tiene el mismo
grososr.Está unida a la capa de peptidoglicano por unas lipoproteínas los cuales están
formados por una parte lipídica y otra partepolisacarida (azucar)
Estos azúcares los podemos clasificar en dos grupos.
• Los que están más cerca de la capa lipídica son los poliacáridos core.
• Los más alejados son los O-polisacáridos.
La parte lipídica esta formada por:
• Ácidos grasos: hacia el interior dela membrana.
• Lípido A: dímero de N-acetil-glucosamina fosfato.
b) Función:
La función principal es delimitar un espacio entre la membrana externa y la
membrana plasmática. Este espacio recibe el nombre de periplasma. Alberga una serie de
proteínas que actuan como iniciadores de los procesos metabólicos (muy importante y solo
en las gram -). Estas proteínas las podemos clasificar en :
• Enzimas hidrolíticas extracelulares: hidroliza los polímeros para
obtener monómeros para que puedan ser utilizados por las bacterias.
• Proteínas transportadas: desde el interioor al exterior.
• Proteínas quimiorreceptores: proteínas que reciben estímulos químicos.
En el periplasma existen unos poros en la membrana externa formado por tres
proteínas iguales o subunidades llamado porinas. Están asociadas dejando un poro de 1nm de
diámetro en el centro de cada una de esas. A partir de este poro pueden pasar pequeñas
moléculas hidrofílicas y a través de la membrana externa pueden pasar moléculas
hidrofóbicas por difusión.
E. Cápsulas o capas mucosas.
Pueden ser rígidas o mucosas (deformables).
Las funciones que tienen son las siguientes:
• Capacidad de unión a la superficie de animales.
• Dificil de reconocer y fagocitar por parte del sistema inmune.
• Protegen a la célula frente a la desecación.
F. Flagelos
Los flagelos son los que permiten a as bacterias moverse.
Nos vamos a centrar en los flagelos procarióticos..
Podemos clasificarlos dependiendo de su posición en la célula por:
• Perítricos: estan por todas partes de la célula
• Polares: tan solo un flagelo.
• Lonfótricos: varios flagelos desde el mismo punto.
Con esta clasificación lo hacemos de manera taxonómica.
a) Partes de los filamentos
– Filamento: formado por proteínas llamadas flagelinas.
– Gancho: unido al filamento y une este con el cuerpo basal o porción motora.
– Cuerpo basal o porcio motora: esta atravesada por ciertos anillos dependiendo
de si es gram + o gram -. La gram+ está atravesada por trs anillos y la gram- por
dos.
– En el anillo más interno se pueden encontrar dos proteínas:
• MOT: hacen que el flagelo gire.
• FLI: cambia el sentido de giro.
(Para que se produzca giro tienen que pasar 1000 protones por las
proteinas MOT.)
G. Fimbrias o pili “pelos”
a) Fimbrias.
Son similares a los flagelos pero no intervienen en el movimiento.
Son muchos ms cortos que los flagelos.
Sirven de unión a la superficie de los huéspedes.
b) Pili “pelos”
Son más largos que los flagelos y representados en menos número.
• Funciones:
– Actúan de receptores para virus.
– Intervienen en la unió a la superficie de los huéspedes.
– Actúan de puente en el sistema de conjugación.
La tranferencia del material genético de una a otra mediante el contacto directo entre
ellas.
A partir de estos hacen que una bacteria con genes resistentes al antibiótico lo pasen a
otra bacteria.
4. Diferencias entre Gram+ y Gram-.
• 1º diferencia: el Gram+ es un capa muy gruesa y el Gram- es muy fina.
• 2º diferencia: en la coposición de los Gram ya que:
• 3º diferencia: la gram- esta unida por un puente que une el 1º aminoácido con el 3º
aminoácido de otra hebra peptídica (D-Ala, DAP) y la gram + está unido por un
puente formado por 5 glicinas entre la L-Lys y la D-Ala. El puente se llama
pentaglicina.
5. Estructura interna.
A.Cuerpos de inclusión.
Son acúmulos de sustancias de reserva que se generan cuando las condiciones donde
se encuentra el microorganismo dejan de ser óptimas.
Estos son variados:
• Acúmulo de poli-B-hidroxibutirato: son los únicos que se al microscopio
óptico, está formado por polímeros de B-hidroxibutirato. La función
principal es la de servir de fuente de C y de energía.
• Acúmulo de glucógeno: microscopio electrónico, son polímeros de
glucosa. Son utilizados como fuente de C y energía.
• Gránulos de polifosfato: fuente de fosfato inorgánico.
• Acúmulos de azufre: fuente de energía.
• Acúmulos de magnetita: presente en microorganismos acuáticos en
algunas eucariotas. Se orientan en función del campo magnético.
B. Endoesporas.
Interior de las células y son formas de resistencia producidas por grupos de
microorganismos.
Se pueden dividir en varios grupos dependiendo de su posición:
• Terminal.
• Subterminal.
• Central.
Se utiliza para clasificarlas taxonómicamente.
Se forma por un proceso llamada esporulación; a partir de una célula vegetativa se
forma en el interior una endoespora que cuando los ambientes son incompatibles con la vida,
la células muere y sale la endoespora.
a) Características:
– Muy resistente a gran cantidad de agentes físicos y químicos, y eso le hace
aguantar situaciones muy extremas. Esto es debido a:
• Que tiene muchas capas rígidas.
• El core tiene mayoor concentración de unos complejos de ácido
dipicolinico calcio (5-15% del peso seco de la endoespora)
• El core tiene de un 10 a un 30% del conternido de agua que tiene la
célula vegetativa. Este bajo contenido en agua es responsables de la
resistencia a agentes físicos, químicos y contribuye a mantener las
enzimas del core inactivas.
• El core tiene un pH una unidad inferior al pH del citoplasma y este
también contribuye a mantener las enzimas del core inactivas.
• Tiene una elevada cantidad de proteínas llamadas SASPs, cuya función
es la de unirse al ADN de la endoespora y lo protege de daños físicos. Y
tambien sirven de fuente de carbono, energía y AA durante el proceso
de germinación.
– Cuando la endoespora cae en un lugar adecuado puede formar otra célula
vegetativa mediante un proceso de germinación.
b) Estructura de la endoespora.
– Exoesporium: capa más externa. Formada por proteínas, delgada.
– Cubierta de la espora: un poco más gruesa, también está formada por proteínas.
– Cortex o corteza: muy gruesa, formada por fibras de peptidoglicano
entrecruzadas.
– Core o protoplasto de la endoespora.:
• Peptidoglicano
• Membrana plasmática
• citoplasma
CRECIMIENTO Y MULTIPLICACIÓN DE LAS BACTERIAS.
1. Conceptos.
•
El crecimiento bacteriano: es el incremento en el número de células deuna población bacteriana. La velocidad será el incremento del número de células partido por
el tiempo. El crecimiento se puede producir por fisión binaria, la cual tiene varias etapas:
– Replicación del ADN.
– Elongación celular.
– Separación del septo (barrera de separación)
– Termina el septo.
– Se separan las élulas.
• Tiempo de generación: es peculiar para cada especie y lo definimos como el tiempo
mínimo que tardan las células de una población en duplicarse.
Cuando representamos el Log[cél/ml] respecto al tiempo se obtendrá
una recta y combinará la inclinación.
• Curva de crecimiento: se divide en cuatro fases.
– Fase de latencia: fase de adaptación de las células a las nuevas condiciones de
cultivo o el medio nuevo en que se encuentre. Va a variar su duración
dependiendo de cómo sean las dificultades de las condiciones de partida y las
condiciones finales.
– Fase exponencial: fase en la que la población crece a la máxima velocidad. Crece
en el tiempo mínimo. Es una fase muy corta y es corta porque este crecimiento
solo se puede realizar cuando las condiciones sean óptimas.
– Fase estacionaria: cuando los nutrientes comienzan a agotarse y se forman
sustancias de desecho, de las cuales algunas de ellas son tóxicas.
– Fase de muerte o lisis: en la que los nutrientes se han terminado y las células
mueren y se terminan lisando (rompiendo).
2. Efecto de las condiciones ambientales sobre el crecimiento de los microorganismos.
Para todos los microorganismos la gráfica es la misma. Podemos definir:
– Tª mínima: la temperatura por debajo de la cual los microorganismos no van a
poder crecer.
– Tª máxima: la temperatura por encima de la cual los microorganismos no van a
poder crecer.
– Tª óptima: temperatura a la que la población está creciendo a la velocidad
máxima.
Por debajo de la mínima se gelifica la membrana y ocurre que los procesos de
transporte se relentizan o dejan de ocurrir.
Por encima de la máxima las proteínas se desnaturalizan, se produce colapso de la
membrana plasmática y finalmente se produce la lisis en las células.
Según la temperatura óptima podemos diferenciar los microorganismos en:
– Psicrófilos: temperatura óptica aproximadamente de 10ºC
– Mesófilos: aproximadamente 35ºC
– Termófilos: 60ªC
– Hipertermófilos: > 80ºC
Los psicrófilos son algunos patógenos porque crecen en alimentos que no consumimos.
• Adaptaciones a la temperatura
– psicrófilos: tienen proteínas adaptadas a funcionar a temperaturas bajas y
tienen en la membrana plasmática gran cantidad de ácidos grasos insaturados
(uno o más dobles enlaces)
– termófilos: proteínas adaptadas a esas elevadas temperaturas, su membrana
plasmática tiene ácidos grasos saturados (no dobles enlaces), y en sus proteínas
se establecen puentes salinos de sodio entre sus zonas hidrofóbicas.
• Adaptaciones al pH.
Cada microorganismo tiene un pH óptimo. Podemos dividir en tres grupos según el pH de
los microorganismo:
– < 7 acidófilos: bacterias lácticas, thiobacillus, sulfolobus.
– > 7 alcalófilos: bacillus producen gran cantidad de enzimas hidrolíticas
extracelulares, son enzimas adaptadas a ese pH alcalino. Son muy utilizadas
para los detergentes. Algunos ejemplos de enzimas hidrolíticas son las
proteasas y las lipasas.
– = 7 microorganismos que viven a pH neutro.
Dependiendo de la localización de los microorganismos van a ser ácidos, básicos o con
pH neutro, un ejemplo de esto es que en el estómago lo tenemos ácido.
• Adaptaciones al oxígeno.
Es uno de los parámetros más importantes. Diferenciamos microorganismos en
función de la relación microorganismo-oxígeno. Hay cinco grupos.
– Aeróbios estrictos: necesitan oxigeno para crecen.
– Anaerobios estrictos: crecen en ausencia de oxígeno, para ellos el oxígeno es
tóxico.
– Aerobios facultativos: pueden crecer en presencia o en ausencia de oxígeno.
Pero crece más rápido en presencia de oxígeno.
– Microaerófilos: solo en presencia de oxígeno, pero solo crecen con presiones
inferiores a la atmosférica.
– Anaerobios aerotolerantes o aerodúricos: crecen en ausencia de oxígeno pero
también pueden crecen en oxígeno.
GENÉTICA BACTERIANA
1. Conceptos básicos.
⇒ Gen: fragmento de ADN que determina la función de su secuancia por el proceso
llamado transcripción de una molécula de ARN la cual también mediante su secuencia y por
el proceso de traducción forma una molécula proteica.
⇒ Genotipo: conjunto de genes (en este caso de un microorganismo)
⇒ Fenotipo: conjunto de características que están determinadas por esos genes.
Por ejemplo: ESCHERICHIA COLI tiene 3000 genes, y estos están situados en el
genoma el cual está formado por 4500 kilopares de bases.
2. Mutaciones.
Cambio heredable en el ADN de un microorganismo. Independientemente de que la
mutación tenga reflejo en alguna característica del fenotipo. Uno de los factores que
determina la evolución de las especies. Es la que produce la aparición de microorganismos
con características nuevas. Por esto las mutaciones son muy importantes.
A. Tipos de mutaciones.
a) En función de las características que confieren:
⇒ Seleccionables:
Aquellas mutaciones que confieren unas características a los microorganismos. Es
fácil de detectar. Se produce un cambio de color.
Originan una estructura que es resistente a los antibióticos.
En cuanto a la nutrición pueden ser:
• Mutantes auxótrofos: mutante que se diferencia de la cepa de la que
procede porque requiere algún compuesto adicional para crecer.
• Mutantes protótrofos: son los mutantes que ya no necesitan algo que
antes necesitaban para crecer.
⇒ No seleccionables: no confieren ninguna característica. Son difíciles de
detectar.
b) Desde el punto de vista molecular.
⇒ Inducidos: son aquellas que nosotros provocamos sometiendo a los
microorganismos con un mutágeno.
⇒ Espontáneo: las que se producen espontáneamente por la acción de los
agentes mutágenos que hay en el aire.
Tipos de agentes mutagénicos.
⇒ Químicos: son los que se utilizan en las mutaciones inducidas. Hay varios
tipos:
• Análogos de bases: estos son tan parecidos a las bases normales que se
introducen en el ADN como si fueran bases normales en la fase de
replicación y lo que se producen es que aparecen errores que conllevan a
la mutación.
• Compuestos químicos que reaccionan con el ADN. Agentes
alquilantes nitosoguanidina.
• Agentes intercalantes acridinas. Estos se intercalan entre las dos
cadenas de ADN y lo que produce es muy parecido a lo del primer caso.
Se producen errores y dan lugar a mutaciones.
⇒ Físicos:
• Radiaciones: hay varios tipos.
– Ionizantes: rayo X, rayos gamma, rayos cósmicos. Lo que producen
es que reaccionan con el ADN y liberan radicales hidroxilo. Estos
son muy radiactivos y producen alteraciones en el material genético.
Son los más peligrosos.
– No ionizante: ultravioleta, que se producen dímeros de timina. Se da
cuando hay 2 timinas juntas y estas producen un error, por tanto
una mutación.
Dentro de los físicos, radiaciones se puede hacer otra clasificación desde el punto
de vista molecular, la cual es la siguiente.
Extensión:
– Puntuales:
Sustituciones: se cambia una base por otra y a su vez pueden ser:
♦ Mutaciones silentes: se cambia la 3º base, es un cambio genotípico pero
no fenotípico porque cuando cambia la tercera base sigue codificando la
misma característica.
♦ Mutaciones sin cambio sentido: al mutar alguna base se produce un
codón de fin que es donde termina la proteína.
♦ Mutación cambio de sentido: al mutar alguna base se cambio el
aminoácido.
Delecciones: se elimina una base. Pasa lo mismo que en las inserciones.
Inserciones: se introduce una base excepcional. Si la mutación ocurre en un
fragmento donde no hay información no ocurre nada pero si ocurre en un
gen se inactiva su función
– Cuando afecta a más de una base:
Delecciones: cuando se elimina más de una base.
Insercciones: cuando se inserta una base.
Inversiones: un fragmento de ADN se invierte.
Translocaciones: un fragmento de ADN salta a otro lugar.
¿Cómo saber si un agente es mutágeno?
⇒ Text ames:
Se basa en considerar que es igual de probable que se obtenga a partir de una cepa
una auxótrofa como al reves. Siempre y cuando la mutación de la cepa sea puntual. Este
consiste en utilizar una placa en la que se extiende por toda la superficie 108 células de una
célula auxótrofa en un medio sin triptófano. Se añade sobre un taco de papel la sustancia
que quiero comprobar. Si no es mutagénica no crecerá nada pero si es mutagénica va a
crecer alrededor del papel y van a pasar de auxótrofo a protótrofa.
Cuando es mutagénico se producen más de 20.
Si una sustancia es mutagénica también es carcinogénica. Para saber si es
carcinógena se hace un análisis previo. Se le añade al compuesto un extracto de células
hepáticas.
Si un compuesto sigue siendo mutagénico ya podemos decir que es carcinogénico.
Una célula tumoral es aquella que crece fuera de control.
Un agente mutagénico afecta a los genes y la célula pasa a ser tumorla. Pierde el
control.
3. Mecanismos para la transferencia de ADN a las bacterias.
Una bacteria puede cambiar de características porque:
– Se muta
– Coge material genético.
Hay varios mecanismos:
– Tranformación: por el cual una bacteria adquiere material genético que se
encuentra libre en el medio y este procede de otras bacterias que se han lisado.
– Transducción: la bacteria coge material genético utilizando como vehículos a los
virus.
– Conjugación: transferencia de material genético de una célula a otra por
contacto directo.
1. Conceptos básicos.
⇒ Gen: fragmento de ADN que determina la función de su secuancia por el proceso
llamado transcripción de una molécula de ARN la cual también mediante su secuencia y por
el proceso de traducción forma una molécula proteica.
⇒ Genotipo: conjunto de genes (en este caso de un microorganismo)
⇒ Fenotipo: conjunto de características que están determinadas por esos genes.
Por ejemplo: ESCHERICHIA COLI tiene 3000 genes, y estos están situados en el
genoma el cual está formado por 4500 kilopares de bases.
2. Mutaciones.
Cambio heredable en el ADN de un microorganismo. Independientemente de que la
mutación tenga reflejo en alguna característica del fenotipo. Uno de los factores que
determina la evolución de las especies. Es la que produce la aparición de microorganismos
con características nuevas. Por esto las mutaciones son muy importantes.
A. Tipos de mutaciones.
a) En función de las características que confieren:
⇒ Seleccionables:
Aquellas mutaciones que confieren unas características a los microorganismos. Es
fácil de detectar. Se produce un cambio de color.
Originan una estructura que es resistente a los antibióticos.
En cuanto a la nutrición pueden ser:
• Mutantes auxótrofos: mutante que se diferencia de la cepa de la que
procede porque requiere algún compuesto adicional para crecer.
• Mutantes protótrofos: son los mutantes que ya no necesitan algo que
antes necesitaban para crecer.
⇒ No seleccionables: no confieren ninguna característica. Son difíciles de
detectar.
b) Desde el punto de vista molecular.
⇒ Inducidos: son aquellas que nosotros provocamos sometiendo a los
microorganismos con un mutágeno.
⇒ Espontáneo: las que se producen espontáneamente por la acción de los
agentes mutágenos que hay en el aire.
Tipos de agentes mutagénicos.
⇒ Químicos: son los que se utilizan en las mutaciones inducidas. Hay varios
tipos:
• Análogos de bases: estos son tan parecidos a las bases normales que se
introducen en el ADN como si fueran bases normales en la fase de
replicación y lo que se producen es que aparecen errores que conllevan a
la mutación.
• Compuestos químicos que reaccionan con el ADN. Agentes
alquilantes nitosoguanidina.
• Agentes intercalantes acridinas. Estos se intercalan entre las dos
cadenas de ADN y lo que produce es muy parecido a lo del primer caso.
Se producen errores y dan lugar a mutaciones.
⇒ Físicos:
• Radiaciones: hay varios tipos.
– Ionizantes: rayo X, rayos gamma, rayos cósmicos. Lo que producen
es que reaccionan con el ADN y liberan radicales hidroxilo. Estos
son muy radiactivos y producen alteraciones en el material genético.
Son los más peligrosos.
– No ionizante: ultravioleta, que se producen dímeros de timina. Se da
cuando hay 2 timinas juntas y estas producen un error, por tanto
una mutación.
Dentro de los físicos, radiaciones se puede hacer otra clasificación desde el punto
de vista molecular, la cual es la siguiente.
Extensión:
– Puntuales:
Sustituciones: se cambia una base por otra y a su vez pueden ser:
♦ Mutaciones silentes: se cambia la 3º base, es un cambio genotípico pero
no fenotípico porque cuando cambia la tercera base sigue codificando la
misma característica.
♦ Mutaciones sin cambio sentido: al mutar alguna base se produce un
codón de fin que es donde termina la proteína.
♦ Mutación cambio de sentido: al mutar alguna base se cambio el
aminoácido.
Delecciones: se elimina una base. Pasa lo mismo que en las inserciones.
Inserciones: se introduce una base excepcional. Si la mutación ocurre en un
fragmento donde no hay información no ocurre nada pero si ocurre en un
gen se inactiva su función
– Cuando afecta a más de una base:
Delecciones: cuando se elimina más de una base.
Insercciones: cuando se inserta una base.
Inversiones: un fragmento de ADN se invierte.
Translocaciones: un fragmento de ADN salta a otro lugar.
¿Cómo saber si un agente es mutágeno?
⇒ Text ames:
Se basa en considerar que es igual de probable que se obtenga a partir de una cepa
una auxótrofa como al reves. Siempre y cuando la mutación de la cepa sea puntual. Este
consiste en utilizar una placa en la que se extiende por toda la superficie 108 células de una
célula auxótrofa en un medio sin triptófano. Se añade sobre un taco de papel la sustancia
que quiero comprobar. Si no es mutagénica no crecerá nada pero si es mutagénica va a
crecer alrededor del papel y van a pasar de auxótrofo a protótrofa.
Cuando es mutagénico se producen más de 20.
Si una sustancia es mutagénica también es carcinogénica. Para saber si es
carcinógena se hace un análisis previo. Se le añade al compuesto un extracto de células
hepáticas.
Si un compuesto sigue siendo mutagénico ya podemos decir que es carcinogénico.
Una célula tumoral es aquella que crece fuera de control.
Un agente mutagénico afecta a los genes y la célula pasa a ser tumorla. Pierde el
control.
3. Mecanismos para la transferencia de ADN a las bacterias.
Una bacteria puede cambiar de características porque:– Se muta
– Coge material genético.
Hay varios mecanismos:
– Tranformación: por el cual una bacteria adquiere material genético que se
encuentra libre en el medio y este procede de otras bacterias que se han lisado.
– Transducción: la bacteria coge material genético utilizando como vehículos a los
virus.
– Conjugación: transferencia de material genético de una célula a otra por
contacto directo.
Clasificación de las bacterias.
La identificación de las bacterias es
tanto más precisa cuanto mayor es el número de criterios utilizados.
Esta identificación se realiza a base de modelos, agrupados en familias y especies en la clasificación bacteriológica. Las bacterias se reúnen en 11 órdenes:
– Las eubacteriales, esféricas o bacilares, que comprenden casi todas las bacterias patógenas y las formas fotótrofas.
– Las pseudomonadales, orden dividido en 10 familias entre las que cabe citar las Pseudomonae y las Spirillacae.
– Las espiroquetales (treponemas, leptospiras).
– Las actinomicetales (micobacterias, actinomicetes).
– Las rickettsiales.
– Las micoplasmales.
– Las clamidobacteriales.
– Las hifomicrobiales.
– Las beggiatoales.
– Las cariofanales.
– Las mixobacteriales.
Relaciones entre la bacteria y su huésped.
Ciertas bacterias viven independientes e
otros seres vivos. Otras son parásitas. Pueden vivir en simbiosis con su
huésped ayudándose mutuamente o como comensales (sin beneficio). Pueden
ser patógenas, es decir, vivir de su huésped.
La virulencia es la aptitud de un microorganismo para multiplicarse en los tejidos
de su huésped (creando en ellos alteraciones). Esta virulencia puede
estar atenuada (base del principio de la vacunación) o exaltada (paso de
un sujeto a otro). La virulencia puede ser fijada por liofilización.
Parece ser función
del huésped (terreno) y del entorno (condiciones climáticas). La puerta
de entrada de la infección tiene igualmente un papel considerable en la
virulencia del germen.
El poder patógeno es la capacidad de un germen de implantarse en un huésped y de crear en él trastornos. Está ligada a dos causas:
– La producción de lesiones en los tejidos mediante constituyentes de la bacteria, como pueden ser enzimas que ella excreta y que atacan tejidos vecinos o productos tóxicos provenientes del metabolismo bacteriano.
– La producción de toxinas. Se puede tratar de toxinas proteicas (exotoxinas excretadas por la bacteria, transportadas a través de la sangre
y que actúan a distancia sobre órganos sensibles) o de toxinas
glucoproteicas (endotoxinas), estas últimas actuando únicamente en el
momento de la destrucción de la bacteria y pudiendo ser responsables de
choques infecciosos en el curso de septicemias provocadas por gérmenes gramnegativos en el momento en que la toxina es brutalmente liberada.
A estas agresiones microbianas, el organismo opone reacciones defensivas ligadas a procesos de inmunidad, mientras que el conflicto huésped-bacteria se traduce por manifestaciones clínicas y biológicas de la enfermedad infecciosa.
Importancia de las bacterias.
Existen bacterias en
todos los sitios. Hemos visto el interés de su estudio para la
comprensión de la fisiológica celular, de la síntesis de proteínas
y de la genética. Aunque las bacterias patógenas parecen ser las más
preocupantes, su importancia en la naturaleza es ciertamente menor. El
papel de las bacterias no patógenas es fundamental. Intervienen en el
ciclo del nitrógeno y del carbono, así como en los metabolismos del azufre, del fósforo y del hierro. Las bacterias de los suelos y del las aguas son indispensables para el equilibrio biológico.
Por último, las bacterias pueden ser utilizadas en las industrias alimenticias y químicas: intervienen en la síntesis de vitaminas y de antibióticos.
Las bacterias tienen, por lo tanto, un papel fundamental en los fenómenos de la vida, y todas las áreas de la biología han podido ser mejor comprendidas gracias a su estudio.
Reproducción
Por otro lado, cabe destacar un tipo de reproducción sexual en bacterias, denominada parasexualidad bacteriana. En este caso, las bacterias son capaces de intercambiar material genético en un proceso conocido como conjugación bacteriana. Durante el proceso una bacteria donante y una bacteria receptora llevan a cabo un contacto mediante pelos sexuales huecos o pili, a través de los cuales se transfiere una pequeña cantidad de ADN independiente o plásmido conjugativo. El mejor conocido es el plásmido F de E. coli, que además puede integrarse en el cromosoma bacteriano. En este caso recibe el nombre de episoma, y en la transferencia arrastra parte del cromosoma bacteriano. Se requiere que exista síntesis de ADN para que se produzca la conjugación. La replicación se realiza al mismo tiempo que la transferencia.
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