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generalidades demicrobiologia generalidades demicrobiologia Presentation Transcript

  • Generalidades de microbiología, definición y clasificación de los MO Guzmán López Nora Rojas Ayala Daniela m 2010
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 • Ciencia que estudia los seres vivos que no se pueden ver a simple vista – mikros (pequeño) – bios (vida) – logos (ciencia) • Esta definición implica que su objeto de estudio está determinado por la metodología: – Microscopio – Técnicas de cultivo puro en laboratorio etc. Definición de microbiología
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 Tamaño pequeño: consecuencias biológicas •Tamaño pequeñoTamaño pequeño →→intercambio másintercambio más eficiente, permite mayoreficiente, permite mayor velocidad metabólicavelocidad metabólica •LaLa relación S/Vrelación S/V es muyes muy altaalta •Mayor contacto directoMayor contacto directo con el mediocon el medio (reciben de(reciben de modo inmediato lasmodo inmediato las influencias ambientales)influencias ambientales) •Gran tasa de entradaGran tasa de entrada dede nutrientesnutrientes •Altas tasas deAltas tasas de crecimientocrecimiento •Gran tasa de salida deGran tasa de salida de productos de desechoproductos de desecho
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 Ramas que estudia la microbiología:Ramas que estudia la microbiología: facilitar su estudiofacilitar su estudio • Bacteriología – ( bacterias y arqueobacterias) • Micología – Hongos (unicelulares y filamentosos) • Virologìa ( parasito intracelular) – Virus, priones • Parasitologìa – Protozoos (unicelulares) – Metazoos (pluricelulares) • Helmintos (platelmintos y trematodos)
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 DIVERSIDAD MICROBIANA TIPO CÉLULAR PROCARIOTA EUCARIOTA HONGOS PARASITOSBACTERIA ARQUEA PROTOZOOS METAZOOS ACELULAR VIRUS PRIONES
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 PROTOZOOS BACTERIAS HONGOS VIRUS Helmintos
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 TIPOS CELULARES TIPOS CELULARES PROCARIONTEPROCARIONTE EUCARIONTEEUCARIONTE Bacterias Arquea Bacterias Arquea Protistas Hongos Plantas Animales Protistas Hongos Plantas Animales
  • Ilse Valderrama Heller, 2008
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 Cilios y flagelos (9+ 2) Flagelos (s/9+2) Órganos de locomoción PresenteAusente Sistema de Endomebranas PresentesAusentesNucléolos De celulosa (vegetales)De mureínaPared celular 80S (60S + 40S)70S (50S + 30S)Ribosoma en células vegetales (con ribosomas 70S) Cloroplasto Presentes (con ribosomas 70S)Ausente. Los procesos bioquímicos equivalentes tienen lugar en la membrana citoplasmática Mitocondria Mitosis o MeiosisFisión binariaDivisión celular MúltiplesÚnicoCromosomas con histonasDesnudo y circularADN PresenteAusenteMembrana nuclear EucariontesProcariontesCaracterística
  • Ilse Valderrama Heller, 2008
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 Clasificación Organismos VivosClasificación Organismos Vivos • La Teoría de la Evolución y la Teoría Celular nos proveen las bases para comprender la interrelación entre los seres vivos • Sistema de Clasificación Jerárquica de Whittaker (1969) distribuyendo a los seres vivos en cinco reinos: • Moneras • Protistas • Hongos • Plantas • Animales
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 Clasificación OrganismosClasificación Organismos VivosVivos • Carl Woese (1980) construye un árbol filogenético a partir de los estudios del ARNr (ácido ribonucléico ribosómico) – Se basa en el estudio de las diferencias en las secuencias de ARNr comunes a todos los seres vivos • De este tronco común surgirían en la evolución tres modelos de células y una clasificación en 3 dominios: – Bacteria – Archae – Eucarya Analizó las secuencia del rRNA 16S, descubriendo un dominio entero de vida, las Archeas y sus resultados condujeron a una clasificación en tres dominios
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 Clasificación OrganismosClasificación Organismos VivosVivos En 1980 se vio la necesidad de modificar la clasificación de los 5 reinos agregando un sexto que corresponde a las Arqueobacterias
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 Los tres grandes dominios de la vida
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 • Árbol filogenético Universal establecido por Carl Woese y su discípulo Gary Olsen que muestra los tres Dominios • El termino "dominio" refiere a un nuevo taxón filogenético que incluye tres líneas primarias: – Archaea, Bacteria y Eucarya; y en línea descendente siguen seis Reinos: I-Moneras, II-Arqueobacterias (obviamente separadas de Moneras), III-Protistas, IV-Hongos, V-Plantas, VI-Animales.
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 La gran profundidad evolutiva de los microorganismos
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 Bacteria Archaea Eucarya Peptidoglicano Sí No No Lípidos Enl. ester Enl. eter Enl. ester Ribosomas 70S 70S 80S tRNA iniciador Formilme- tionina Metionina Metionina Intrones en tRNA No Sí Sí RNA polimerasa Una (4 subun) Varias (8-12 subun) Tres (12-14 subun) Ribosoma sensible a: Toxina diftérica No Sensible Sensible Cloranfenicol Kanamicina Estreptomicina Sensible No No Características diferenciales entre Bacteria, Archaea y Eukarya
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 Diferencia entre la estructura celular de Bacteria, Archaea y Eucarya Eter, ramificados Ester unido a glicerol Ester unidos a glicerol Lípidos de membrana SISINO (hopanoides) Esteroles en membrana NONOSIPeptidoglicano en la pared 70S80S70STamaño ribosoma NOSINOOrganelos NOSINOMembrana nuclear ArchaeaEucaryaBacteriaPropiedad
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 Estructura y fisiologíaEstructura y fisiología BacterianaBacteriana
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 Estructura y función celular: PROCARIOTA BACTERIA ARQUEA
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 TAXONOMÍA Rama de la biología que se ocupa de Nombrar, Organizar y Mostrar Relaciones entre seres vivos – Funciones: • 1.Identificar y describir la unidad taxonómica básica o especie • 2.Visualizar la forma apropiada de catalogar esas unidades • Tiene tres disciplinas de apoyo: – •La Clasificación – •La Nomenclatura – •La Identificación
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 TAXONOMIA MICROBIANA CLASIFICACION NOMENCLATURA IDENTIFICACIÓN Es rotular o nombrar unidades definidas por clasificación Características importantes de un microorganismo REINO DIVISIÓN CLASE ORDEN FAMILIA GENERO ESPECIE GENOTIPICAS FENOTIPICAS SISTEMA BINOMIAL Escherichia coli
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 Clasificación POLIFÁSICA  Fenotípicos: - clásicos (morfología, nutrición, etc) - marcadores quimiotaxonómicos - perfil de proteínas totales y enzimas  Filogenéticos: basados en el gen del ARNr 16S  Genotípicos: clásicos: % G+C hibridación DNA-DNA nuevos: fingerprinting (ej. perfiles moleculares por restricción o amplificación de ADN) Es la tendencia moderna. Consenso en la integración de distintos tipos de caracteres:
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 Dominio Phylum Clase Orden Familia Genero Especie Bacteria Proteobacteria Gamma Proteobacteria Zymobacteria Enterobacteriales Enterobacteriaceae Escherichia Escherichia coliEscherichia coli
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 Treponema pallidum Nombre binomial T.pallidumespecie Treponemagenero SiprochaetaceaeFamilia SpirochaetalesOrden SchizomycetesClase SpirochaetePhilo BacteriaReino Clasificación científica Treponema pallidum
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 • Los agentes causales de enfermedadesLos agentes causales de enfermedades infecciosas humanas pertenecen a :infecciosas humanas pertenecen a : • BacteriasBacterias • HongosHongos • Parásitos : protozoos y metazoosParásitos : protozoos y metazoos • virusvirus
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 Clasificación de las Bacterias de importancia medica
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 Las bacterias • son más grandes y complejas que los virus (0.1 a 5 ó más µm de longitud). • DNA y RNA, pero sin núcleo. • Corresponde al dominio bacteria • algunos requieren célula huésped y son por lo tanto parásitos intracelulares estrictos (p.ej. Chlamydia, rickettsias, etc.). • Aunque incluyen muchos tipos fisiológicos distintos, y por lo tanto pueden vivir en cualquier tipo de ambiente, evidentemente a nosotros nos interesan las que pueden colonizar el cuerpo humano.
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 TAMAÑO: célula eucariota versus célula procariota • Por lo general, más pequeño que el de las células eucarióticas • Pero existen bacterias – Gigantes (>0,5 mm) – Enanas (<0,1 micra) – Un tamaño “típico”: – 0,5 x 3 micras
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 Tamaño comparativo de bacterias, virus y ácidos nucleicos
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 Diversidad de procariotas: enfoque biomédico v/s virus
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 Estructura de la célula bacteriana • Membrana citoplasmática • Pared celular • Citoplasma o masa citoplasmática • Material nuclear • E. accesorios • Cápsulas • Flagelos • Pili • Esporas
  • Ilse Valderrama Heller, 2008
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 Morfología bacteriana • ESFÉRICA O ELIPSOIDAL : COCOS • Son más resistentes a los cambios adversos del ambiente como la desecación. • CILÍNDRICA: BACILOS • Pueden tomar más fácilmente los nutrientes en solución diluída • ESPIRAL: – ESPIRILOS O ESPIROQUETA – Se propagan rápidamente
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 Bacilo único Diplobacilos Estreptobacilos Cocobacilos Vibrio Espirilo Espiroqueta Forma estrellada Forma cuadrada
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 Agrupamiento de las bacterias: a) cocos Agrupamiento de las bacterias:b) bacilos • Diplobacilos • Estreptobacilos • cocobacilos
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 ESTRUCTURA bacteriana • Las estructuras bacterianas las podemos clasificar, por razones didácticas, en estructuras constantes o accesorias. • Las estructuras constantes son las estructuras esenciales para la vida de la bacteria e incluyen – el citoplasma – Cromosoma bacteriano – la membrana celular y la pared celular. • • Las estructuras accesorias: están presentes sólo en algunas de ellas y aunque no son indispensables para la vida, otorgan extraordinarias ventajas adaptativas a las bacterias que las poseen. – cápsula, flagelos , esporas , fimbrias, etc.
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 Citoplasma • Actividad química y biosintética • Proteínas (enzimas, complejos enzimáticos, estructurales) • Ribosomas (70S: 55 proteínas, rRNA 5S, 16S, 23S • mRNA, tRNA • Otras macromoléculas, solutos, agua , nutrientes , etc • No tienen citoesqueleto. • Nucleoide bacteriano: ADN – haploide, Circular, Único • Material genético extracromosomal : – plasmidios
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 Inclusiones citoplasmáticas • Algunas bacterias tienen estructuras internas • Varian en cantidad y número • Difieren en sus contenidos – gránulos de almacenamiento - polifosfato,azufre, polihidroxibutirato (PHBs), glucogeno – vesículas de gas – flotación – Carboxisomas, clorosomas.
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 • Gránulos de polihidroxibutirato (PHBs) vesículas de gas flotación
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 Ribosomas 80S v/s 70 S
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 ADN cromosomal: nucloide bacteriano • Único • Monocatenario • ADN • Sin histonas • Funciones celulares
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 Plasmidios • ADN extracromosomal – Resistencia antibioticos – Metales pesados, UV • Síntesis de pigmentos
  • Ilse Valderrama Heller, 2008
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 Membrana celular • Composición química • Funciones • Transporte de sustancias • Barrera de permeabilidad • En fotótrofas: Estructuras intracitoplasmáticas(fotosinte sis) • Respiración celular • Agentes reforzantes: esteroles • Archaea, membranas adaptadas a condiciones extremas - éteres de alcohol isoprenoide, algunas monocapas
  • Ilse Valderrama Heller, 2008
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 PARED CELULAR • soporte físico de la célula • la estructura más externa cuando no existe cápsula. • protección física a la bacteria y también la protege del shock osmótico, dada la hipertonicidad celular. • algunos de sus elementos participan en la interacción agente-hospedero, – facilitando la adherencia a los tejidos – protegiendo la bacteria de los mecanismos inespecíficos de defensas o induciendo una respuesta inflamatoria. • El componente básico de la pared celular es el peptidoglicano o mureína.
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 Dos grupos de bacterias carecen de pared celular: • Mycoplasma que poseen solamente membrana celular • las formas L derivadas de bacterias que perdieron su habilidad de sintetizar su pared celular • MET de Mycoplasma • Resistente a la penicilina G
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 Paredes de las eubacterias Esto le da al peptidoglicano su estructura de red, determinando su resistencia. La unión entre los tetrapéptidos de cadenas vecinas es inhibida por los antibióticos ß lactámicos‑ . Existen diferencias en la composición y estructura de la pared celular entre las bacterias Gram (+) y Gram (-)
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 Gram + Gram-Bacteria
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 Estructura del Peptidoglicano
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 Ejemplos de entrecruzamientos en el peptidoglucano Directo (muchas Gram-negativas) Puente pentaglicina (algunas Gram positivas
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 PARED EN GRAM + • El péptidoglicano en varias capas grosor (80 – 90%) • Atraviesan el peptidoglicano polisacáridos ácidos, denominados ácidos teicoicos. • Los ácidos teicoicos son de dos clases: – poliglicerol fosfato y poliribitol fosfato. • Los poliglicerol fosfatos están unidos a la membrana celular y se les denomina ácidos lipoteicoicos • los poliribitol fosfato o ácidos teicoicos están unidos al peptidoglicano Funciones: •Estabilización del peptidoglicán •Adhesión celular (“Adhesina”) •Le dan la carga negativa a la envoltura bacteriana
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 • La membrana externa contiene numerosas proteínas, siendo las porinas las más abundantes. El LPS constituye una endotoxina, que se libera cuando la bacteria se divide o muere. • Se denominan así, porque forman poros que comunican el exterior con el espacio periplásmico. • Las porinas constituyen poros de difusión inespecíficos que permiten el paso de sustancias hidrofílicas y no mayores de 700 daltons (aminoácidos o disacáridos). • Las porinas más conocidas en E. coli son OmpC y OmpF. PARED EN GRAM -
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 PARED EN GRAM - • El LPS es una molécula anfipática que contiene tres regiones diferentes: el lípido A, el core y el antígeno O. • El lípido A, es un complejo de azúcares, fosfatos, ácidos grasos y forma una bicapa con los fosfolípidos de la membrana. • Además, es el responsable de la toxicidad del LPS. • El core, es un oligosacárido de 4 a 5 azúcares, algunos infrecuentes como las heptosas y un azúcar de 8 carbonos, denominado ceto-deoxioctanoico (KDO) . usualmente específico de especies • El antígeno O, está formado por cadenas de 25 o más unidades de azúcares repetidas.
  • Ilse Valderrama Heller, 2008
  • Ilse Valderrama Heller, 2008
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 GRAM + GRAM -
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 Bacterias de importancia medica que no pueden ser observadas con la tinción Gram
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 Pared celular de Archaea • No contiene peptidoglicano • Puede ser de – pseudopeptidoglicano (pseudomureina) tiñe G+ – pseudomureina cubierta de proteina,tiñe G+ – monocapa superficial de proteina o glicoproteina, sin pseudomureina (alg halófilos, alg.metanogénicos y termoacidófilos) tiñe G- • Uniones tipo eter acidos grasos • Existen Archaea sin pared
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 Algunas cepasAlgunas cepasProducciom exotoxina Mas resistenteMas susceptibleAntibacteriana penicilina ResistenteSensibleLisozima Presente a vecesPresente a vecescapsula -El algunas cepasEsporulacion -Presente a menudoAcido teitoico +-Endotoxina +-Lipopolisacarido DelgadaGruesaPared celular +-Membrana externa Gram -Gram +características
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 Síntesis de Peptidoglicano •Bactoprenol (C55 alcohol isoprenoide) -- carrier lipídico que transporta el disacárido-pentapeptido del citoplasma al periplasma y lo inserta en la pared celular en crecimiento •La transpeptidación, es inhibida por penicilina
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 Transpeptidación Inhibido por la penicilina G.
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 Componentes no esenciales • Capsula • Pili sexual • Flagelo • Fimbria • Esporas • Plasmidos
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 Cubiertas extracelulares• Glicocalix: Material externo a la pared celular – Cápsulas - Material en la superficie celular – Capas mucilaginosas - Material adherido, menos fuertemente – Capa S: Subunidades proteicas o glicoproteicas. G+, G- y Archaea. Pueden constituir la pared • Funciones – Protección contra defensas del huésped (fagocitosis) – Protección contra desecación – Protección contra virus, toxinas – Adhesión a superficies (células, objetos inanimados) formación de biofilms. – Protegen de protozoos , de ataques por agentes antimicrobianos,etc • La mayoría de las bacterias Gram (+) y Gram (-) sintetiza una cubierta de naturaleza polisacárida que las rodea. • Los exopolisacáridos son sintetizados en la membrana citoplasmática, atraviesan la pared celular y se establecen afuera. • Se clasifican de acuerdo a la relación con la superficie exterior de la bacteria y a su grado de rigidez en cápsulas y glicocálix.
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 Cápsulas: exopolisacaridos • Algunas bacterias segregan materiales mucosos: polisacáridos, polipéptidos y complejos de polisacáridos y proteínas (glucocálix) • Cápsula: cuando el material está dispuesto de un modo compacto alrededor de la célula • Capa mucosa: si el material es laxo, de modo que forma solo una capa difusa. Streptococcus Enterobacter aerogenes
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 Evasión de una bacteria patógena capsulada del sistema complemento
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 Fimbria, Pili, Flagelo • Fimbria - filamento proteico corto, involucrado en funciones de adhesión a superficies. • Pelo sexual - unión a célula receptora durante la conjugación. • Flagelo - filamento proteico involucrado en la motilidad.
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 FIMBRIAS • también llamadas pili, son microfibrillas parecidas a pelos, que rodean en número de 100-200 a algunas bacterias Gram (-). • Miden 3-7 µm de diámetro, por lo que se observan sólo al microscopio electrónico. • un proteína estructural llamada pilina, que se dispone en cilindros rígidos • responsables de la adherencia específica de las bacterias a los tejidos del hospedero, explicando la especificidad de hospedero y de tejidos de las bacterias.
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 A) Monótrico B) Anfítrico C) Lofótrico D) Perítrico CLASIFICACIÓN POR POSICIÓN DEL FLAGELO
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 Endosporas • Resistencia al calor, radiación, desecación. • principalmente por los géneros Bacillus y Clostridium • supervivencia en ambientes desfavorables • DNA protegido por ácido dipicolínico y proteínas. • Luego de la activación por stress, la disponibilidad de nutrientes dispara la germinación y el crecimiento • La localización de la espora en la célula puede ser usada para la identificación
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 Características importantes de las esporas y sus implicaciones medicas.
  • Ilse Valderrama Heller, 2008
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 Células Vegetativas-Endoesporas ResistenteSensibleSensibilidad lisozima elevadabajaResistencia: calor, radiación, compuestos químicos Bajo o ausenteelevadoMetabolismo bajaelevadaActividad enzimática 5.5-67pH citoplasma 10-25%80-90%Contenido de agua presentesausentesPequeñas proteínas solubles en ácido presenteausenteAc. dipiconílico altobajoContenido de Calcio EndoesporaCélula vegetativaCaracterística
  • Ilse Valderrama Heller, 2008
  • Ilse Valderrama Heller, 2008 ¡Muchas gracias por su atención!