Celula bacteriana

ESTRUCTURA CELULAR
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

CELULAS EUCARIÓTICAS
Núcleo
Citoplasma
Pared celular ( celulosa o quitina)
Retículo endoplásmico ( liso y rugoso )
Aparato reticular de Golgi
Mitocondrias
Cilios
Flagelos.
CELULAS PROCARIÓTICAS
Son más simples que la eucariótica con una excepción : la
pared celular que puede ser más compleja.

ESTRUCTURA BACTERIANA
 ENVOLTURA Y APENDICES
 Las bacterias tienen un interior

muy simple y un exterior
complejo, incluso recargado.
Esto se puede entender con
facilidad al apreciar que la
envoltura no solo protege a la
célula contra las amenazas
químicas y biológicas de su
ambiente, sino que también es
responsable de muchos procesos
metabólicos
que
son
característicos de los organelos
internos de las células eucariotas.

ENVOLTURA Y APENDICES
 Cápsula.-Polímero (polisacárido)

extracelular sintetizado por la
bacteria en su ambiente natural,
formando un condensado una
capa bien definida que rodea
estrechamente a la bacteria.
 Glicocalix.- Maraña de fibras
con polisacáridos, proteínas o
mezclas de ambos compuestos
(Klebsiela pneumoniae,
Streptococus mutans ) .
 Flagelos .- Apéndices filiformes
compuestos por proteínas ( 12 –
30nm diámetro ) flagelina .
 Motilidad .- Semirrígidos ,
helicoidales, retornos ( giro) .

ENVOLTURA Y APENDICES

NÚCLEO BACTERIANO
Cuenta con dos regiones claramente visibles, una granular (el citosol) y otra
fibrosa (el nucleoide). Además, muchas bacterias poseen plásmidos que en
general son corpúsculos circulares de DNA de doble cadena en el citosol que
están separados del nucleoide mas grande, son muy pequeños.
 CITOSOL
Esta rodeado por la membrana celular. Tiene un aspecto granuloso debido a
que esta repleto de ribosomas, que son mucho mas abundantes que en el
citoplasma de las células eucariotas. Cada ribosoma es una partícula de
ribonucleoproteína que consiste en tres especies de rRNA (5 S, 16 S y 23 S) y
mas de 50 proteínas. La estructura general de las subunidades (una partícula
50 S mas una partícula 30 S) del ribosoma bacteriano 70 S se asemeja a la de los
ribosomas eucariotas, pero es mas pequeño y difiere lo suficiente en función de
que un número muy grande de antimicrobianos tienen como blanco al
ribosoma procariota.
 NUCLEOIDE
El genoma bacteriano reside en un solo cromosoma (existen raras excepciones)
y consiste típicamente en cerca de 4 000 genes codificados en una molécula
circular grande de DNA de doble cadena, que contiene cerca de 5 millones de
pares de bases de nucleótidos. Se adhiere a la membrana celular y a estructuras
centrales.

 Pilis (fimbrias) Subunidades de proteínas (pilina) , conjugación

bacteriana ( Escherichia coli enteropatógena).
Las pilosidades comunes cubren la superficie de la célula. En muchos
casos son adhesinas,que son responsables de la capacidad de las
bacterias para colonizar superficies y células
La pilosidad sexual participa en el intercambio de material genético
entre algunas bacterias gramnegativas. Solo existe una por célula.
 Pared Celular protege a la célula de las alteraciones mecánicas y evita
que estalle a causa de la presión de turgencia producida por la
hipertonicidad del interior de la célula con relación al ambiente.
También proporciona una barrera contra ciertos agentes químicos y
biológicos tóxicos; su forma es responsable de la apariencia de la célula.
 La membrana de la célula bacteriana es excepcionalmente rica en
proteínas y no contiene esteroles (excepto micoplasmas). El cromosoma
bacteriano esta adherido a la membrana celular, la cual representa una
función en la segregación de los cromosomas hijos en la división celular,
análoga a la función del aparato mitótico de las eucariotas. La
membrana es el lugar de síntesis del DNA, de los polímeros de la pared
celular y de los lípidos de membrana. Contiene todo el sistema de
transporte de electrones de la célula (en consecuencia, es
funcionalmente análoga a la mitocondria de las eucariotas).
MICROBIOLOGIA MEDICA ; Ryan Kenneth y cols; Edit. Mac Graw Hill, 5ta Edición, Cap. 21
MICROBIOLOGIA MEDICA; JAWETZ Ernest, Capítulo 2

PARED CELULAR
 La evolución de las

bacterias
ha
conducido
a
dos
soluciones
importantes para la
estructura de la pared
celular.
 La tinción de Gram
distingue
dos
estructuras principales
de la envoltura se
clasifican en Gram
positivas
y
Gram
negativas

PARED CELULAR
Pared celular grampositiva
 La pared celular grampositiva tiene

dos componentes principales,
peptidoglucano y ácidos teicoicos,
además de carbohidratos y
proteínas adicionales, dependiendo
de la especie.
 El peptidoglucano consiste en una
cadena lineal de glucano con dos
azucares alternadas, Nacetilglucosamina (NAG) y ácido Nacetilmurámico (NAM).
 El ácido teicoico constituído por
polímeros ya sea de fosfato de
glicerol o fosfato de ribitol, con
diversos azúcares, aminoazúcares y
aminoácidos como sustituyentes.

PARED CELULAR
Pared celular gramnegativa
En las células gramnegativas,
la cantidad de
peptidoglucano es muy
reducida y parte de ella forma
una vaina de una sola capa
alrededor de la célula,
mientras que el resto forma el
gel periplásmico, con pocos
enlaces cruzados. Fuera de
este periplasma se
encuentra una elaborada
membrana externa.

PARED CELULAR
 Las proteínas en solución en el periplasma consisten en enzimas

con funciones hidrolíticas; a veces son enzimas que inactivan los
antibióticos, y diversas proteínas de unión que tienen funciones
dentro de la quimiotaxis y transporte activo de solutos dentro de
la célula. Dentro del periplasma, los oligosacáridos que se
secretan en respuesta a las condiciones externas sirven para crear
amortiguación contra la presión osmótica.
 La membrana externa, tiene una estructura general parecida a
la mayoría de las membranas biológicas con dos hojuelas
opuestas de fosfolípido y proteína.
 Su hojuela interna consiste en fosfolípidos comunes, pero estos
se reemplazan en la hojuela externa con una molécula especial
llamada lipopolisacárido (LPS) que es en extremo toxica para
los humanos y otros animales y que se denomina endotoxina.

ENDOSPORAS
 Las endosporas son formas pequeñas,

deshidratadas y metabólicamente inactivas
que producen algunas bacterias en respuesta a
la limitación de nutrientes o a una señal
relacionada de dificultades futuras.
 Algunas bacterias formadoras de esporas
tienen gran importancia en la medicina,
causando enfermedades tales como el
carbunco, gangrena gaseosa, tétano y
botulismo.
 Todas las bacterias formadoras de esporas son
bacilos
grampositivos.
La
endospora
bacteriana no es una estructura reproductiva.
 Una célula forma una espora en condiciones
adversas (proceso que se denomina
esporulación). La espora puede persistir
durante largo tiempo (siglos) y entonces, al
momento de ocurrir la estimulación
apropiada, dan lugar a una sola célula
bacteriana (germinación).

Bacilo subtilis

CRECIMIENTO Y METABOLISMO BACTERIANO
 El crecimiento de las bacterias ocurre mediante un

progreso ordenado de procesos metabólicos seguidos
de división celular por fisión binaria.
 Esto requiere del metabolismo, que produce el
material celular a partir de sustancias nutritivas en el
ambiente; regulación, que coordina de manera
ordenada el avance de cientos de procesos bioquímicos
independientes; y, por último, división celular, que
produce dos unidades vivas independientes a partir de
una.

METABOLISMO (Escherichia coli)






Las amplias diferencias entre las bacterias y las células eucariotas
humanas pueden resumirse de la siguiente manera:
Velocidad. Las bacterias metabolizan a una tasa de 10 a 100 veces
mayor.
Versatilidad. Las bacterias utilizan compuestos mas diversos como
fuente de energía y son mucho mas variadas en sus requerimientos
nutricionales.
Sencillez. La organización de la célula procariota posibilita que las
bacterias sinteticen macromoléculas eficientemente.
Naturaleza única. Algunos procesos de biosíntesis, como los que
producen peptidoglucano, liposacáridos y toxinas, son específicos de
las bacterias.
El metabolismo bacteriano es sumamente complejo. La célula
bacteriana se sintetiza a si misma y genera energía por medio de hasta
2.000 reacciones químicas clasificadas según su función en los procesos
metabólicos de producción de energía, biosíntesis, polimerización y
ensamblaje.

METABOLISMO( Reacciones energéticas)
 Las

reacciones
energéticas
proporcionan energía a la célula y 12
metabolitos precursores utilizados en las
reacciones de biosíntesis (figura 21-12).
El primer paso es la captura de
nutrientes del ambiente. Aparte del
agua, oxígeno y bióxido de carbono, casi
ningún nutriente importante ingresa a la
célula por difusión simple, debido a que la
membrana celular es una barrera muy
eficiente. Parte del transporte ocurre por
medio de difusión facilitada, en la que
una proteína portadora en la membrana
celular, específica de un determinado
compuesto, participa en el traslado de las
moléculas de esa sustancia de un lado a
otro de la membrana (figura 21-13 Ay B).
Debido a que no participa ningún tipo
de energía, este proceso solo puede
funcionar a la par, y nunca en contra, del
gradiente de concentración de un soluto
determinado.

METABOLISMO
 Los mecanismos de transporte activo
implican moléculas especificas de
proteína como portadoras de solutos

particulares, pero el proceso esta
asociado con energía y, por ende, puede
establecer
un
gradiente
de
concentración. Esto es, el transporte
activo
puede
bombear
“a
contracorriente”. Las bacterias tienen
múltiples sistemas de transporte
activo, algunos de las cuales implican
proteínas de enlace dependientes de ATP
(figura 21-14) y otros que demandan
bombas de protones impulsadas por
transporte de electrones dentro de la
membrana celular energizada.
 Otro
mecanismo
denominado
translocación de grupo, implica la
conversión química del soluto en otra
molécula al momento de transportarla

METABOLISMO
 Una vez dentro de la célula, las moléculas de azúcar u otras

fuentes de carbono y energía se metabolizan a través de la vía
glagolítica Embden-Meyerhof, la vía de pentosa fosfato y el ciclo
de Krebs para producir los compuestos de carbono necesarios
para la biosíntesis. Algunas bacterias tienen vías energéticas
centrales (p. ej., vía de Entner-Doudoroff consultar ) aparte de
aquellas conocidas en el metabolismo mamífero.
 En conjunto, las vías energéticas centrales producen los 12
metabolitos precursores. Las conexiones con las vías de
fermentación y respiración permiten la reoxidación de la
coenzima reducida dinucleótido de nicotamida y adenina
(NADH) para convertirse en NAD+ y la generación de ATP. La
bacteria fabrica ATP mediante Fosforilación en la fermentación o
por una combinación de Fosforilación del sustrato y
Fosforilación oxidativa en la respiración. (Las bacterias
fotosintéticas no son importantes para la medicina.)

METABOLISMO
 La fermentación es la

transferencia
de
electrones y protones
por medio de NAD+
directamente
a
un
aceptor orgánico. El
piruvato ocupa un papel
central
en
la
fermentación. En la
fermentación
se
producen
grandes
cantidades de ácidos
orgánicos y alcoholes
 VIA ANAEROBIA

METABOLISMO
 La respiración implica vías

energéticas en las que la
oxidación del sustrato se
conjunta con el transporte de
electrones a través de una cadena
de portadores hasta algún
aceptor final, que con frecuencia,
aunque no siempre, es el oxigeno
molecular.
 La respiración es un generador
eficiente de ATP. La respiración
en procariotas, al igual que en las
células eucariotas, ocurre por
medio de enzimas asociadas con
la membrana, pero en las
procariotas, la membrana celular
en lugar de las membranas
mitocondriales
es
la
que
proporciona el sitio físico.
 VIA AEROBIA

METABOLISMO
 Las

bacterias exhiben
diferentes respuestas
características ante el oxigeno. Una manera
conveniente de clasificar a las bacterias es de acuerdo
con
sus
actividades
de
fermentación
y
respiración, pero también en forma mas general según
su respuesta común ante la presencia de oxigeno. La
respuesta depende de su capacidad genética para
fermentar y respirar, pero también de su capacidad
para protegerse de los efectos dañinos del oxígeno. Dos
son las sustancias tóxicas del O2: el peróxido de
hidrógeno (H2O2) ( O2 aceptor final de e – y p+) y
al anión superóxido (O2–) ( intermediario Rx).

METABOLISMO
CLASIFICACION DE LAS BACTERIAS

METABOLISMO ( Respiración )
 Aerobios tienen la enzima dismutasa superóxido
 Anaerobios carecen de las enzimas dismutasa y

catalasa, teniendo que usar la fermentación.
 Las bacterias facultativas (la mayoría de los patógenos)
crecen bien en condiciones aerobias o anaerobias. Si
existe oxigeno disponible, respiran; en caso contrario,
emplean la fermentación. Algunas bacterias
facultativas fermentan incluso cuando existe oxigeno.
 Las bacterias microaerófilos las se encuentran en un
sitio intermedio, al requerir de 5 a 10% de oxígeno para
un óptimo crecimiento. Dentro de cada clase existen
patógenos importantes.

METABOLISMO
Reacciones de Biosíntesis
 Las reacciones de biosíntesis forman una red de vías que

conducen de los metabolitos precursores (obtenidos por
medio de las reacciones energéticas) a los muchos
aminoácidos, nucleótidos, azúcares, aminoazúcares, ácidos
grasos y otros componentes básicos que se necesitan para
las macromoléculas. Además de los precursores del
carbono, se necesitan grandes cantidades del dinucleótido
fosfato de nicotinamida y adenina, ATP, amino nitrógeno y
alguna fuente de azufre para la biosíntesis de estos
elementos iniciales.
 Existen relativamente pocas vías de biosíntesis que sean
únicas de las bacterias, pero algunas forman una base para
la vulnerabilidad bacteriana o para su patogenicidad. La
inhibición de esas vías es la base para la acción
antibacteriana de las sulfonamidas y trimetoprim ( síntesis
del ácido fólico)

METABOLISMO
Reacciones de Polimerización
 La polimerización del DNA se denomina replicación. La

replicación siempre inicia en sitios especiales del cromosoma y
después procede en forma bidireccional alrededor del
cromosoma circular.
 La síntesis de DNA en cada horquilla de replicación se llama
semi-conservadora porque cada una de las cadenas de DNA sirve
como plantilla para la síntesis de su complemento y, en
consecuencia, una de las dos cadenas de la nueva molécula de
doble cadena se conserva a partir del cromosoma original.
Algunos de los agentes quimio-terapéuticos derivan su toxicidad
selectiva para las bacterias de las características únicas de la
replicación del ADN procariota.
 Los compuestos sintéticos de quinolona inhiben la ácido
desoxirribonucleico girasa, una de las muchas enzimas que
participan en la replicación del acido desoxirribonucleico.

METABOLISMO

METABOLISMO
 Transcripción es la síntesis de RNA.
 La transcripción en las bacterias difiere de diversos modos con

respecto a la que ocurre en las células eucariotas. Una diferencia
es que todas las formas del RNA bacteriano (mRNA, tRNA y
rRNA) se sintetizan por medio de la misma enzima, RNA
polimerasa. Esta enzima es una molécula grande y compleja con
una subunidad (subunidad δ) que localiza secuencias específicas
de DNA, llamadas promotores, que anteceden a todas las
unidades transcripcionales.
Es notable que el ácido ribonucleico mensajero bacteriano se
sintetiza, utiliza y degrada en unos cuantos minutos. La RNA
polimerasa de las bacterias es el blanco del antimicrobiano
rifampicina, que bloquea el inicio de la transcripción.
Una sola RNA polimerasa compone todas las formas del RNA
bacteriano.

METABOLISMO
Traducción es el nombre que se da a la síntesis de proteínas.
 Las bacterias activan los 20 componentes básicos de proteína durante su unión
con moléculas específicas de RNA de transferencia. Factores proteínicos
solubles llevan los aminoacil-tRNA a los ribosomas y allí los aminoácidos se
polimerizan en cadenas de polipéptidos siguiendo la secuencia de codones en
el mRNA que se esta traduciendo.
 Al haber donado sus aminoácidos, el tRNA se libera del ribosoma para regresar
a otro ciclo de amino-acilación. Muchos agentes antimicrobianos derivan su
toxicidad selectiva para las bacterias de las características y proteínas únicas del
aparato de traducción procariota. De hecho, la síntesis de proteínas es el blanco
de una mayor variedad de antimicrobianos que cualquier otro proceso

metabólico.

Los residuos de aminoácidos se polimerizan a partir de tRNA específicos, según
la instrucción dada por el mRNA.
Muchos antimicrobianos actúan sobre la maquinaria de traducción de las
bacterias.
La traducción del mRNA ocurre en forma simultánea con la transcripción

METABOLISMO

Reacciones de
Polimerización
( Transcripción
Traducción )

METABOLISMO
Síntesis de peptidoglucano
 Otras reacciones de polimerización ( ausente en cels eucariotas) implican
síntesis de peptidoglucano, fosfolípidos, LPS y polisacárido capsular.
La síntesis del peptidoglucano ocurre en tres compartimentos de la célula.
A continuación se resumen los pasos implicados, junto con los puntos de
ataque de algunos antimicrobianos que bloquean pasos del proceso:
 1. En el citosol, una serie de reacciones conducen a la síntesis, sobre un
portador nucleótido (UDP), de un residuo de acido N-acetilmuramico (NAM)
que lleva un pentapeptido.
El NAM y el peptido unido a este se sintetizan en el citosol
 2. Después, este precursor se adhiere, con la liberación de UMP, a un

portador especial parecido a un lípido en la membrana celular denominado
bactoprenol. Dentro de la membrana celular, la N-acetilglucosamina
(NAG) se anade al precursor, junto con cualesquiera aminoacidos que en esta
especie particular formaran el puente entre tetrapeptidos adyacentes.

METABOLISMO
(Síntesis de peptidoglucano )
3. Fuera de la membrana celular, esta subunidad de
disacáridos se une al extremo de la cadena de glucano en
desarrollo y después se forman por medio de
transpeptidasas los enlaces cruzados entre cadenas que
dan su fortaleza a la macromolécula (fi gura 21-20). Estas
enzimas también se denominan proteínas de unión a
la penicilina (PBP) por su propiedad de enlazar este
antibiótico. Estas transpeptidasas participan en la
formación, desintegración y reformación de los enlaces de
péptidos entre las cadenas de glucano que son necesarias
para permitir la expansión del saco de peptidoglucano
durante el desarrollo celular. Los detalles del proceso de
formación de enlaces cruzados varían entre especies de
bacterias.

METABOLISMO
(Síntesis de peptidoglucano )

METABOLISMO
SECRESION DE PROTEINAS
 Sacar las macromoléculas del interior de la célula hacia su lugar
preciso en la pared, membrana externa y cápsula es un proceso
complejo. Lo que es mas, muchas proteínas se translocan a través
de todas las capas de la envoltura celular hacia el ambiente
exterior. Este último caso es de particular interés para la
medicina cuando la proteína es una exotoxina u otra proteína
implicada en la virulencia.
 Secreción de proteínas se ha vuelto el término general para
indicar todos los casos de translocación de proteínas fuera del
citosol (es decir, ya sea que la proteína deje la célula o que se
vuelva parte de la envoltura). El proceso es bastante sencillo en
las bacterias grampositivas, en las que las proteínas, después de
exportarse a través de la membrana citoplasmática, solo tienen
que moverse a través de la capa relativamente porosa de
peptidoglucano. En las bacterias gram negativas, el periplasma y
la membrana externa constituyen barreras adicionales.

Clasificación de las bacterias
 Por la forma
 Por la ubicación de los flagelos
 Por la tinción: Gram , Alcohol ácido resistente, endosporas
 Por el uso del oxígeno

 MICROBIOLOGIA MEDICA ; Ryan Kenneth y cols; Editorial Mac Graw Hill, 5ta

Edición

Por la disposición de los flagelos.
 Los

flagelos son
estructuras
proteínicas helicoidales que giran y
que son responsables de la
locomoción bacteriana. La flagelina
es la proteína y hace que los flagelos
sean antígenos superficiales útiles
para la diferenciación de las cepas,

en particular entre las enterobacterias.
 Monótrico: Vibrio metchnicovi.
 Anfítrica: Pseudomona aeruginosa.
 Lofótricas: Spirilum serpens.
 Perítrica: Escherichia coli.

MICROBIOLOGIA MEDICA ; Ryan Kenneth y cols; Edit. Mac Graw Hill, 5ta Edición, Cap. 21

BIOLOGIA, CURTIS Helena : Capítulo 4

TINCION ACIDO RESISTENTE
La ácidorresistencia es una de las propiedades
de ciertas bacterias son resistentes a la
decoloración por medio de las concentraciones
de ácidos minerales y de etanol que eliminan
esos mismos pigmentos de otras bacterias. Esta
combinación de tinción débil inicial y de fuerte
retención una vez tenidas, se relaciona con el
alto contenido de lípidos de la pared celular
micobacteriana.
 Retienen la carbolfuscina ( fuscina básica
disuelta en alcohol, fenol y agua ) aun cuando
se intente decolorarlas con una mezcla de
alcohol ácido clorhídrico .
 Frotis en portaobjetos, cubrir con carbolfucsina
se calienta en un baño de vapor y se decolora
con alcohol ácido y se coloca colorante de
contraste que es el azul de metileno .
 Micobacteriun tuberculosis , Micobacterium
leprae y actinomicetos.

Endosporas
 Bacillus ( aerobios estrictos)
 Clostridium

( anaerobios estrictos )
 Sporosarcina y rickettsias

(coxiella burneii)

Tinción de esporas
 Se

les observa como cuerpos refringentes
intracelulares en suspensiones bacterianas sin teñir o
como zonas incoloras de las células bacterianas teñidas
con colorantes habituales.
 Los colorantes ingresan a la espora cuando se las
calienta . Siendo la misma impermeabilidad un factor
para evitar que se decoloren cuando se les trata con
alcohol , se las contrasta.
 Se tiñen fácilmente con verde de malaquita y
carbolfucsina.

DIAGNOSTICO MICROBIOLÓGICO ; Koneman Elmer, Editorial Panamericana
, Capítulo 1.

POR LA CAPTACION DEL OXIGENO

MICROBIOLOGIA MEDICA ; Ryan Kenneth y cols; Editorial Mac Graw Hill, 5ta Edición
DIAGNOSTICO MICROBIOLÓGICO ; Koneman Elmer, Editorial Panamericana , Capítulo 1.

DIVISION Y DESARROLLO CELULAR
 Las bacterias se multiplican por medio de fisión binaria. En

un medio rico en nutrientes a 37 °C, el proceso completo se
termina en 20 minutos en el caso de E. coli y muchas otras
especies patógenas.
 La tasa de crecimiento de un cultivo bacteriano depende de
tres factores: la especie de bacteria, la composición química
del medio y la temperatura. El tiempo necesario para que
un cultivo duplique su masa o el numero de células esta en
el rango de 30 a 60 minutos para la mayoría de las bacterias
en un medio enriquecido. Algunas especies pueden
duplicar su numero en 20 minutos (E. coli y organismos
relacionados) y algunas (p. ej., algunas Micobacterias)
requieren casi tanto como las células mamíferas: 20 horas.
 El crecimiento en un cultivo liquido puede vigilarse por
medio de conteo de colonias o por turbidimetría.

La medida de la masa de los constituyentes de la célula bacteriana es utilizada
frecuentemente como base para la medida de una actividad metabólica, o de un
constituyente metabólico o químico

UFC es el número mínimo de células separables sobre la superficie, o dentro, de
un medio de agar semi-sólido que da lugar al desarrollo de una colonia visible
del orden de decenas de millones de células descendientes.



DIVISION Y DESARROLLO CELULAR
Ciclo de crecimiento



Un cultivo bacteriano simple y homogéneo
tiene un ciclo de crecimiento como el que se
representa a continuación.
Este ciclo tiene una morfología y una división
de células asincrónica. Se divide en cuatro
fases:
♦ Fase de Latencia o de Regazo : Es la fase de
adaptación al medio, existe aumento de la
masa celular pero no hay aumento en el
número de células.
♦ Fase de Crecimiento Exponencial: Es la fase
donde se produce un incremento exponencial
del número de microorganismos.
♦ Fase Estacionaria: Es la fase a la que se llega
cuando se ha agotado la fuente de energía.
♦ Fase de Muerte o declinación : Es la fase que
se caracteriza por una disminución
exponencial del número de microorganismos.



MICROBIOLOGIA MEDICA ; Ryan Kenneth y cols; Editorial
Mac Graw Hill, 5ta Edición

FUENTE DE ENERGIA METABOLICA
 FERMENTACION
Fosforilación de sustrato( glucosa, lactosa, arginina) donación de enlaces pirofosfato al
ADP.
C6H12O6 -----> 2C3H6O3 + 2 pirofosfatos en trifosfato de adenosina
 RESPIRACION
Análogo al acoplamiento del proceso dependiente de energía; reducción química
(aceptor)de un oxidante ( O2, CO2, SO4=, NO3-)provoca la fuerza motriz protónica por
la membrana; el agente reductor (donador) org o inorg( ac láctico, H+)
 FOTOSINTESIS
Similar a la respiración reducción de un oxidante por medio de iones determina la fuerza
motriz protónica. Aquí se crea de forma fotoquímica ( luz solar)






RESUMEN
1. Fuentes de energía
1.1 Orgánicas: carbohidratos, proteínas, polisacáridos, grasas, ácidos orgánicos, etc.
1.2 Inorgánicas: Ej. amonio, nitritos, azufre, etc.
1.3 Luz.

NUTRICION



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







FUENTES DE CARBONO:
Autótrofos
Heterótrofos ( CO2)
Glucosa fermentación
FUENTES DE NITROGENO ( proteínas y ácidos nucléicos ) NH4+ vía
glutamato y glutamina.
FUENTES DE AZUFRE coenzimas, cisteinilo, metioinilo de las proteínas,
reducción de SO4=
2. Componentes estructurales celulares
2.1 Componentes principales:
Carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre, fósforo, potasio, magnesio,
calcio, hierro y sodio.
2.2 Elementos trazas:
Cobalto, zinc, molibdeno, cobre y manganeso.

CONSTITUYENTES BÁSICOS DE LOS
MEDIOS DE CULTIVO
 2.3 Factores de crecimiento:
 Se llama así a cualquier compuesto orgánico que un

microorganismo requiere como precursor o
constituyente de su material orgánico celular, pero que
no puede sintetizarlo a partir de sus fuentes de
carbono más simples, por lo que se le debe
proporcionar como nutriente. Ej. aminoácidos,
purinas, pirimidinas y vitaminas.
 Ciertas bacterias patógenas requieren sangre o heme.
Ej. Género Haemophilus.
 3. Agua

CONDICIONES AMBIENTALES QUE AFECVTAN EL
CRECIMIENTO DE LOS MICROORGANISMOS
 1. Temperatura
 Cada microorganismo tiene una temperatura óptima en la cual

su crecimiento es más rápido; una temperatura mínima por
debajo de la cual no crece y una temperatura máxima por encima
de la cual el crecimiento no es posible, estas tres temperaturas se
denominan temperaturas cardinales y son características de
cada microorganismo.
 El rango de temperaturas entre las que un microorganismo
puede crecer es variable, hay microorganismos con un rango
estrecho llamados ESTENOTERMALES y se encuentran en
hábitat de temperatura relativamente constante. Los
microorganismos de rangos más amplios se encuentran en
medios
ambientales
donde
la
temperatura
varía
considerablemente y éstos son llamados EURITERMALES.

Temperatura
 De acuerdo con el rango de temperatura a la que crecen, los

microorganismos se dividen en:
 1.1 Psicrófilos: Microorganismos capaces de crecer a bajas
temperaturas. Existen varias definiciones de psicrófilos, en un
inicio se definía como Psicrófilo a cualquier microorganismo que
podía crecer a 0 ºC. Sin embargo, parecen haber dos grupos
diferentes que pueden crecer a esa temperatura.
 El primer grupo está constituido por los psicrófilos estrictos o
aquellos microorganismos que pueden crecer a 0 ºC pero cuya
temperatura óptima es de 15 ºC. El otro grupo los constituyen
aquellos microorganismos que pueden proliferar a 0 ºC pero que
tienen temperaturas óptimas más elevadas 20 - 30 ºC llamados
psicrófilos facultativos. Ej. Pseudomonas.

Temperatura
 1.2 Mesófilos: Microorganismos cuya temperatura

óptima de crecimiento se encuentra
 dentro de un rango de 25 – 40 º C. Dentro de este grupo se
encuentran la mayoría de los microorganismos
contaminantes de los productos farmacéuticos, alimentos y
cosméticos y los microorganismos patógenos para el
hombre. Ej. Neisseria gonorrhoeae.
 1.3 Termófilos: Microorganismos cuya temperaturas
óptima es de 50 - 60 ºC,
Hay algunos con temperaturas óptimas aún más altas 80 121 ºC, a estos se les denomina hipertermófilos o
termófilos extremos. Ej. Thermus aquaticus
 (temperatura óptima 72 ºC; crece entre 50 - 80 ºC)

Actividad del agua ( aw)
 Como los microorganismos dependen del agua para la síntesis de

sus componentes celulares, es necesario que ésta se encuentre
disponible en el medio de cultivo para que los microorganismos
la puedan utilizar para su crecimiento.
 La cantidad disponible de agua para los microorganismos en un
medio de cultivo, no depende sólo de la cantidad que se ha
añadido, ya que en estos medios se pueden encontrar sustancias
sólidas disueltas que disminuyen su disponibilidad.
 La actividad del agua (aw) es una expresión para la cantidad de
agua disponible en un sustrato dado y se define como “la
centésima parte de la humedad relativa del aire que está en
equilibrio con ese sustrato”. Este valor nos indica la cantidad de
agua disponible para ser utilizada por los microorganismos.
 El aw mínimo en que las bacterias crecen varía ampliamente pero
los valores óptimos para la mayoría de las especies son mayores
de 0,99.

AGUA
 Existen ciertos microorganismos que pueden crecer en medios

con elevadas concentraciones de solutos y se conocen como
osmotolerantes. Otros microorganismos necesitan para
crecer elevadas concentraciones de solutos, a éstos se les
denomina osmofílicos.
 Hay otros microorganismos que se han llamado halofílicos o
halófilos estrictos, éstos requieren iones Na+ para crecer y lo
hacen óptimamente en medios a los que se les ha añadido NaCl
para obtener valores de aw menores de 0,80 y los halófilos
facultativos que crecen a concentraciones de sales capaces
de inhibir a la mayoría de las bacterias.
 En la siguiente tabla se presentan como ejemplo algunos
microorganismos y el valor de aw en el que se produce su
crecimiento.

pH
La acidez o alcalinidad de un medio de cultivo se expresa por
su pH. Para la mayoría de las bacterias el pH óptimo de
crecimiento está entre 6,5 y 7,5 aun cuando algunas pocas
especies pueden crecer en los extremos del rango de pH.
Las levaduras y los Mohos pueden crecer a valores de pH
más bajos.

Cuando se cultivan los microorganismos en un medio de
cultivo originalmente ajustado a un pH dado, 7 por
ejemplo, es probable que este pH cambie como resultado
del metabolismo de esos microorganismos, el cambio de
pH puede ser tan grande que eventualmente podría inhibir
el crecimiento de esos microorganismos.
.

pH
Para mantener un pH relativamente constante durante el crecimiento
microbiano, se le añaden sustancias buffer a muchos medios de cultivo.
Aunque los microorganismos se encuentran en hábitats con amplios
rangos de pH, el pH dentro de sus células es probablemente cercano a
la neutralidad. En un medio ácido, el microorganismo puede mantener
un pH cercano a la neutralidad de dos maneras diferentes, ya sea
impidiendo la entrada de los iones H+, o expeliéndolos activamente tan
rápidamente como entran. La neutralidad es necesaria porque existen
en las células muchos componentes sensibles a ácidos y a álcalis, por
ejemplo el ADN y el ATP son destruidos a pH ácido y el ARN y los
fosfolípidos son sensibles a pH alcalino.

El pH óptimo de las enzimas intracelulares es usualmente cercano a la
neutralidad

Oxígeno
 Según sus requerimientos de oxígeno los microorganismos pueden ser:
 4.1 Aerobios estrictos: requieren oxígeno para crecer. Ej. Mycobacterium tuberculosis.
 4.2 Anaerobios facultativos: pueden crecer en presencia o en ausencia de oxígeno. Ej.
Levaduras, enterobacterias.
 4.3 Anaerobios estrictos: crecen en ausencia de oxígeno. En presencia de oxígeno su
crecimiento cesa, algunos mueren rápidamente. Ej. Especies del género Clostridium.
 4.4 Anaerobios aerotolerantes: crecen en ausencia de oxígeno, pero la presencia
de oxígeno no perjudica su crecimiento. Ej.: Especies del género Lactobacillus.
 4.5 Microaerofílicos: requieren pequeñas concentraciones de oxígeno para crecer.
Ej.: Especies del género Spirillum.
 Para cultivar a las bacterias aeróbicas o a las anaerobias facultativas en tubos y
fiolas pequeñas, se incuba el medio en condiciones atmosféricas normales. Cuando se
requieren bacterias aerobias en grandes cantidades, es preferible aumentar la aireación
del cultivo por agitación.

CULTIVO DE ANAEROBIOS

JARRA DE VELA

JARRA GASPACK

 MICROBIOLOGIA MEDICA; JAWETZ Ernest, Capítulo 5

MEDIOS DE DIAGNOSTICO
El diagnóstico de una infección microbiana empieza con una
evaluación de las características clínicas y Epidemiológicas, lo que
conduce a la formulación de una hipótesis diagnostica.
Por lo general, se incluye la localización anatómica de la infección con
la ayuda de los hallazgos físicos y radiológicos (p. ej., pulmonía del
lóbulo inferior derecho, absceso sufrénico). Este diagnostico clínico
sugiere cierto número de agentes etiológicos posibles con base en el
conocimiento de los síndromes infecciosos y sus cursos. Entonces, se
establece la causa específica mediante la aplicación de los métodos que
vamos a describir .
Se requiere de una combinación de arte y ciencia por parte tanto del
clínico como del laboratorista: el clínico debe seleccionar los exámenes
y especímenes adecuados a procesarse y, en caso apropiado, sugerir los
agentes etiológicos sospechados al laboratorio. El laboratorista debe
utilizar los métodos que demuestren los agentes probables y estar
preparado para explorar las otras posibilidades que sugieran la
situación clínica o los hallazgos de las pruebas de laboratorio.
Los mejores resultados se obtienen cuando la comunicación entre el
clínico y el laboratorista se encuentra maximizada.

Los enfoques generales del diagnóstico por
laboratorio varían según los distintos
microorganismos
y
enfermedades
infecciosas.
Sin embargo, los métodos normalmente son
una combinación del examen microscópico
directo, los cultivos, la detección de
antígenos y la detección de anticuerpos
(serología). En la actualidad son muchas las
pruebas de amplificación de ácidos nucléicos
que permiten la detección directa de los
componentes genómicos de los patógenos,
pero pocos resultan prácticos para un uso
rutinario.

LA MUESTRA
Si no se elige, recolecta, o ambos, de
manera
apropiada,
no
hay
procedimiento de laboratorio que
pueda rectificar el error.
El fracaso al nivel de la toma de
muestras es la razón mas común para
no poder establecer un diagnóstico
etiológico o, peor aun, para sugerir un
diagnostico incorrecto.
En el caso de las infecciones
bacterianas, el problema principal se
encuentra en distinguir entre los
organismos de la flora normal residente
o contaminante y aquellos que están
ocasionando la infección.
 “La calidad de la muestra es esencial”.


1) Muestras directas de tejido o líquido
Los especímenes directos se recolectan a partir de tejidos
(pulmón,
hígado)
y
líquidos
corporales
(liquido
cefalorraquídeo, sangre) normalmente estériles. Los métodos
varían desde la punción-aspiración con aguja de un absceso
hasta la biopsia quirúrgica.
En general, este tipo de toma de muestras requiere de la
participación directa de un médico y puede conllevar ciertos
riesgos para el paciente. Los resultados siempre serán de utilidad
ya que los hallazgos positivos son diagnósticos y los hallazgos
negativos pueden excluir la infección del sitio sospechado.
2) Muestras indirectas
Las muestras indirectas son especímenes de exudados
inflamatorios (esputo expectorado, orina por micción) que han
pasado por sitios que se sabe están colonizados con flora normal.
Por lo general, el sitio de origen es estéril en las personas
saludables; sin embargo, es necesaria cierta evaluación de la
probabilidad de contaminación con flora normal durante la
recolección al momento de interpretar los resultados. Esta
evaluación requiere de un conocimiento de la flora
contaminante potencial así como de los probables patógenos a
buscar. Mayor riesgo de mala interpretación.
3) Muestras de sitios con flora normal
A menudo, el sitio principal de infección se encuentra en un área
que se sabe se encuentra colonizada con una diversidad de
organismos (faringe e intestino grueso).
En tales instancias, se realizan análisis selectivos para detectar
organismos

Recolección y transporte de las muestras
El hisopo estéril es la herramienta mas conveniente y
mas comunmente utilizada para la recolección de
muestras; sin embargo, ofrece las condiciones menos
adecuadas para la supervivencia y solo puede absorber un
volumen pequeño de exudado inflamatorio. El peor
espécimen posible es un hisopo reseco; el mejor es una
recolección de 5 a 10 ml o mas del liquido o tejido
infectado. El volumen es importante porque existe la
posibilidad de que en una muestra pequeña no se
detecten los organismos infectantes que estén presentes
en números bajos. Los hisopos limitan el volumen y la
supervivencia.

 Microscopia óptica

 Las bacterias son

visibles si se maximiza
la óptica.
 Tinciones: simples,
diferenciales y
especiales.
 Microscopia de campo oscuro y
de fluorescencia

Microscopía de campo oscuro y de
fluorescencia
Algunas bacterias, como Treponema
pallidum, que causan la sífilis, son
demasiado
delgadas
como
para
observarse por medio de la iluminación
habitual de campo brillante. Es posible
verlas por medio de la técnica de campo
oscuro.
Microscopía electrónica
La microscopia electrónica muestra las
estructuras mediante la transmisión de
un haz de electrones y tiene entre 10 y 1
000 veces el poder de resolución de los
métodos de microscopia óptica. Por
razones
practicas,
su
aplicación
diagnostica se limita a la virología,
donde, a causa de la resolución posible a
aumentos elevados.

SISTEMAS INMUNOLÓGICOS
 La microbiología diagnostica hace mucho
uso de la especificidad de los enlaces entre
antígenos y anticuerpos. Se utilizan
antisueros de especificidad conocida para
detectar su antígeno homólogo en los
cultivos o, de manera mas reciente,
directamente en los líquidos corporales. Por
otra parte, las preparaciones de antígenos
conocidos se utilizan para detectar
anticuerpos circulantes como evidencia de
una infección actual o anterior con ese
agente. Se utiliza una variedad de métodos
para demostrar la unión antígenoanticuerpo.
 La especificidad enormemente mejorada de
los anticuerpos monoclonales ha tenido
un gran impacto sobre la calidad de los
métodos en los casos en que se han aplicado.
Antes de discutir su aplicación diagnostica,
se discuten los principios implicados en los
métodos de mayor importancia.

Métodos para la detección de la reacción
antígeno-anticuerpo
Precipitación
Cuando antígenos y anticuerpos se combinan
en proporciones adecuadas, se forma un
precipitado visible. Se pueden producir
proporciones optimas antígeno-anticuerpo
permitiendo que uno se difunda en el
otro, principalmente a través de una matriz de
agar
(inmunodifusión).
En
el
procedimiento de inmunodifusión, se
cortan pozos en el agar y se llenan con
antígenos y anticuerpos. Es posible que se
formen una o mas líneas de precipitina entre
los
pozos
de
antígenos
y
anticuerpos, dependiendo del número de
reacciones diferentes antígeno-anticuerpo que
se presenten.
La contrainmunoelectroforesis (CIE) es
una técnica de inmunodifusión que se lleva
a cabo en un campo electroforético. El efecto
neto es que los antígenos y los anticuerpos se
reúnen de manera rápida en el espacio entre
los pozos para formar la línea de precipitina.

Neutralización
La neutralización toma alguna función observable
del agente, como el efecto citopático de los virus o
la acción de una toxina bacteriana, y la neutraliza.

Por lo general, esto se lleva a cabo haciendo que, en
primera instancia, el agente reaccione con el
anticuerpo y, después, colocando la mezcla
antígeno-anticuerpo en el sistema de prueba.
En el caso de la neutralización viral, una sola
molécula de anticuerpo puede unirse a los
componentes superficiales del virus extracelular e
interferir con alguno de los eventos iniciales del
ciclo de la multiplicación viral (adsorción,
penetración o desnudamiento). Algunos agentes
bacterianos y virales se enlazan directamente a los
hematíes (hemaglutinación).
La neutralización de esta reacción mediante el
bloqueo del receptor por parte del anticuerpo se
denomina inhibición de la hemaglutinación .
La propiedad del antígeno se neutraliza con el
anticuerpo

MEDIOS DE DIAGNOSTICO (Métodos de marcaje)
Inmunofluorescencia.
El método de marcaje mas común en la
microbiología
diagnóstica
es
la
inmunofluorescencia, en la que el anticuerpo se
marca con un tinte fluorescente, por lo general
isotiocianato de fluoresceína (ITF); se aplica a
un portaobjetos de material que puede contener
el antígeno buscado. Mediante la microscopía de
fluorescencia, el marcaje del anticuerpo etiquetado
se puede detectar como un halo color verde brillante
que rodea a la bacteria o, en el caso de virus, como
un cúmulo fluorescente sobre o dentro de una
célula infectada.
 Este método se denomina “directo” si el ITF se
conjuga directamente al anticuerpo con la
especificidad deseada.
 En el caso de la inmunofluorescencia “indirecta”, no
se etiqueta el anticuerpo específico, sino que su
unión con el antígeno se detecta en un paso
adicional donde se utiliza un anticuerpo antiinmunoglobulina etiquetado con ITF que se une con
el anticuerpo especifico. La elección entre ambas
técnicas depende puramente de consideraciones
técnicas.

MEDIOS DE DIAGNOSTICO (Métodos de marcaje)
Radioinmunoensayo (RIE) e inmunoensayo enzimático (IEE).
Las etiquetas que se utilizan en el RIE y el IEE son mas adecuadas
para las pruebas de fase liquida y se utilizan principalmente en
virología. También se utilizan en los métodos directos e indirectos y
en muchas otras variaciones ingeniosas como los métodos de
“sandwich”, así llamados porque el antígeno de interés queda
“atrapado” entre dos anticuerpos. Estas técnicas en extremo sensibles
se discuten con mayor detalle en cuanto a detección de anticuerpos.
Los métodos de RIE y IEE de fase liquida tienen múltiples variantes
Los métodos de prueba
mas comunes en el caso de
las
bacterias
son
la
aglutinación y la
inmunofluorescencia; y, en el
caso de los virus, la
neutralización

MEDIOS DE DIAGNOSTICO ( Serología )

MEDIOS DE
DIAGNOSTICO
Amplificación
de
ácidos
nucléicos
Los métodos de amplificación de
ácidos nucléicos (NAA), tales
como la reacción en cadena de la
polimerasa (PCR) permiten la
detección y replicación selectiva
de una porción especificada del
genoma. La técnica básica de PCR
utiliza oligonucleótidos sintéticos
como
cebadores
y
DNA
polimerasas especiales en una
forma que permite ciclos repetidos
de síntesis de solo un segmento de
la molécula blanco de DNA que
puede ser hasta del tamaño de un
genoma completo.
MICROBIOLOGIA MEDICA ; Ryan Kenneth y cols;
Editorial Mac Graw Hill, 5ta Edición

MEDIOS DE CULTIVO
 De manera general se

denomina “medio de
cultivo” a cualquier
material que presente
una
adecuada
combinación
de
nutrientes para permitir
el crecimiento o el
incremento del número
de células de una
población microbiana

CULTIVO DE MICROORGANISMOS
 Proceso de propagación de microorganismos brindándoles






las condiciones ambientales necesarias para su desarrollo .
CHONPS, K, Na, Fe, Mg, Ca, Cl; ( gradientes membrana)
macromoléculas unidas por enlaces anhídrido ----> ATP
( 2 fosfodiéster)
Fuerza Motriz Protónica : Energía potencial que se puede
derivar al pasar un protón a través de una
membrana, diferencia de pH y diferencia de carga iónica.
Eucariotas (mitocondrias), Procariotas (membrana
citoplasmática celular )
Crecimiento : Materia orgánica, iones , fuente de energía
que permita la síntesis metabólica .

Tipos básicos de medios de cultivo
Atendiendo a su
estado físico:
 Líquidos
 Semisólidos
 Sólidos

 MEDIOS LIQUIDOS

Usualmente se denominan caldos ya que contienen los
nutrientes disueltos en agua. Permiten obtener
suspensiones con un elevado número de
microorganismos. Ej. Caldo nutritivo
 MEDIOS SOLIDOS
Se pueden preparar a partir de medios líquidos a los
cuales se les añaden agentes solidificantes como agar,
gelatina o sílica gel. Se utilizan con frecuencia en el
aislamiento y mantenimiento de los microorganismos
en el laboratorio. Ej. Agar nutritivo

Atendiendo a su utilidad práctica:
Medios para aislamientos primarios:

 Para usos generales: no

selectivos, para cultivo de una
amplia variedad de organismos
difíciles de hacer crecer. A
menudo están enriquecidos con
materiales como: sangre, suero,
Hemoglobina, FX, FV, glutamina,
u otros factores accesorios para el
crecimiento de las bacterias
(Agar Sangre, Schaeadler, etc)

 Selectivos:

(pueden
ser
de
moderada o de alta selectividad) se
añaden sustancias que inhiban el
crecimiento de ciertos grupos de
bacterias, permitiendo a la vez el
crecimiento de otras. Variando las
sustancia añadidas, se varía el tipo y
grado de selectividad (Mac Conkey,
Kanamicina-Vancomicina)
 Enriquecidos: Ralentizan/suprimen
el crecimiento de la flora
competitiva normal potenciando el
cultivo y crecimiento deseado
(Selenito, medio con Vitamina K).
 Para aislamientos especializados:
Formulaciones nutritivas especiales
que satisfacen requerimientos de
grupos específicos de bacterias,
ayudando a su identificación
(Lowenstein).

Medios para Identificación:
 Diferenciales:
Formulaciones
especiales en las que se estudian
las peculiaridades fisiológicas
(nutrición y respiración sobre
todo)
específicas
de
las
bacterias. Seleccionando los
medios adecuados se puede
llegar a la identificación de casi
cualquier bacteria (OxidaciónFermentación)
MICROBIOLOGIA MEDICA ; Ryan Kenneth y cols;
Editorial Mac Graw Hill, 5ta Edición

MUERTE BACTERIANA
 Esterilización.-

Proceso
de
destrucción de microorganismos
de una preparación.
 Efecto de la concentración del
Medicamento:- La concentración
del medicamento empleado se
relaciona con el tiempo requerido
para matar la fracción dada de la
población .

 Bacteriostático( inhibición)
 Bactericida ( muerte)
 Estéril ( filtración)

 Desinfectante
 Séptico
 Aséptico
 MODOS DE ACCION

 Daños al DNA
 Desnaturalización de proteínas
 Rotura de Membrana o Paredes celulares
 Eliminación de grupos sulfhidrilos libres
 Antagonismo químico

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