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Ilse Valderrama Heller, 2008
Aspectos generales en
Microbiologia clínica
Escuela de medicina: UMAR

• 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

Tamaño pequeño:
consecuencias biológicas
•Tamaño pequeño
Tamaño pequeño
→
→intercambio más
intercambio más
eficiente, permite mayor
eficiente, permite mayor
velocidad metabólica
velocidad metabólica
•La
La relación S/V
relación S/V es muy
es muy
alta
alta
•Mayor contacto directo
Mayor contacto directo
con el medio
con el medio (reciben de
(reciben de
modo inmediato las
modo inmediato las
influencias ambientales)
influencias ambientales)
•Gran tasa de entrada
Gran tasa de entrada de
de
nutrientes
nutrientes
•Altas tasas de
Altas tasas de
crecimiento
crecimiento
•Gran tasa de salida de
Gran tasa de salida de
productos de desecho
productos de desecho

Ramas que estudia la microbiología:
Ramas que estudia la microbiología:
facilitar su estudio
facilitar 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)

DIVERSIDAD MICROBIANA
TIPO CÉLULAR
PROCARIOTA EUCARIOTA
HONGOS PARASITOS
BACTERIA ARQUEA
PROTOZOOS
METAZOOS
ACELULAR
VIRUS PRIONES

PROTOZOOS
BACTERIAS
HONGOS
VIRUS
Helmintos

TIPOS
CELULARES
PROCARIONTE EUCARIONTE
Bacterias
Arquea
Protistas
Hongos
Plantas
Animales

Cilios y flagelos
(9+ 2)
Flagelos (s/9+2)
Órganos de
locomoción
Presente
Ausente
Sistema de
Endomebranas
Presentes
Ausentes
Nucléolos
De celulosa (vegetales)
De mureína
Pared 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 Meiosis
Fisión binaria
División celular
Múltiples
Único
Cromosomas
con histonas
Desnudo y circular
ADN
Presente
Ausente
Membrana nuclear
Eucariontes
Procariontes
Característica

Clasificación Organismos Vivos
Clasificación 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

Clasificación Organismos
Vivos
Vivos
• 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

Vivos
Vivos
En 1980 se vio la necesidad de modificar la clasificación de
los 5 reinos agregando un sexto que corresponde a las
Arqueobacterias

Los tres grandes dominios de la
vida

• 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.

La gran profundidad evolutiva de
los microorganismos

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

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

Diferencia entre la estructura celular de
Bacteria, Archaea y Eucarya
Eter,
ramificados
Ester unido a
glicerol
Ester unidos
a glicerol
Lípidos de
membrana
SI
SI
NO
(hopanoides)
Esteroles en
membrana
NO
NO
SI
Peptidoglicano
en la pared
70S
80S
70S
Tamaño
ribosoma
NO
SI
NO
Organelos
NO
SI
NO
Membrana
nuclear
Archaea
Eucarya
Bacteria
Propiedad

Estructura y fisiología
Estructura y fisiología
Bacteriana
Bacteriana

Estructura y función celular:
PROCARIOTA
BACTERIA ARQUEA

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

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

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:

Dominio
Phylum
Clase
Orden
Familia
Genero
Especie
Bacteria
Proteobacteria
Gamma Proteobacteria
Zymobacteria
Enterobacteriales
Enterobacteriaceae
Escherichia
Escherichia coli
Escherichia coli

Treponema pallidum
Nombre binomial
T.pallidum
especie
Treponema
genero
Siprochaetaceae
Familia
Spirochaetales
Orden
Schizomycetes
Clase
Spirochaete
Philo
Bacteria
Reino
Clasificación científica
Treponema pallidum

• Los agentes causales de enfermedades
Los agentes causales de enfermedades
infecciosas humanas pertenecen a :
infecciosas humanas pertenecen a :
• Bacterias
Bacterias
• Hongos
Hongos
• Parásitos : protozoos y metazoos
Parásitos : protozoos y metazoos
• virus
virus

Clasificación de las Bacterias de importancia medica

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.

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

Tamaño comparativo de
bacterias, virus y ácidos
nucleicos

Diversidad de procariotas: enfoque
biomédico v/s virus

Estructura de la célula bacteriana
• Membrana
citoplasmática
• Pared celular
• Citoplasma o masa
citoplasmática
• Material nuclear
• E. accesorios
• Cápsulas
• Flagelos
• Pili
• Esporas

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

Bacilo único
Diplobacilos
Estreptobacilos
Cocobacilos
Vibrio
Espirilo
Espiroqueta
Forma estrellada Forma cuadrada

Agrupamiento de las bacterias:
a) cocos
Agrupamiento de las
bacterias:b) bacilos
• Diplobacilos
• Estreptobacilos
• cocobacilos

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.

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

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.

• Gránulos de polihidroxibutirato (PHBs)
vesículas de gas
flotación

Ribosomas 80S v/s 70 S

ADN cromosomal: nucloide
bacteriano
• Único
• Monocatenario
• ADN
• Sin histonas
• Funciones celulares

Plasmidios
• ADN
extracromosomal
– Resistencia
antibioticos
– Metales pesados, UV
• Síntesis de pigmentos

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

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.

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

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 (-)

Gram + Gram-
Bacteria

Estructura del Peptidoglicano

Ejemplos de entrecruzamientos en el
peptidoglucano
Directo (muchas
Gram-negativas)
Puente pentaglicina (algunas
Gram positivas

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

• 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 -

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.

GRAM + GRAM -

Bacterias de importancia medica que no
pueden ser observadas con la tinción Gram

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

Algunas cepas
Algunas cepas
Producciom exotoxina
Mas resistente
Mas susceptible
Antibacteriana penicilina
Resistente
Sensible
Lisozima
Presente a veces
Presente a veces
capsula
-
El algunas cepas
Esporulacion
-
Presente a menudo
Acido teitoico
+
-
Endotoxina
+
-
Lipopolisacarido
Delgada
Gruesa
Pared celular
+
-
Membrana externa
Gram -
Gram +
características

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

Transpeptidación
Inhibido por la penicilina G.

Componentes no esenciales
• Capsula
• Pili sexual
• Flagelo
• Fimbria
• Esporas
• Plasmidos

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.

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

Evasión de una bacteria patógena capsulada
del sistema complemento

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.

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.

A) Monótrico B) Anfítrico
C) Lofótrico D) Perítrico
CLASIFICACIÓN POR POSICIÓN DEL FLAGELO

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

Características importantes de las esporas y
sus implicaciones medicas.

Células Vegetativas-Endoesporas
Resistente
Sensible
Sensibilidad lisozima
elevada
baja
Resistencia: calor,
radiación, compuestos
químicos
Bajo o ausente
elevado
Metabolismo
baja
elevada
Actividad enzimática
5.5-6
7
pH citoplasma
10-25%
80-90%
Contenido de agua
presentes
ausentes
Pequeñas proteínas
solubles en ácido
presente
ausente
Ac. dipiconílico
alto
bajo
Contenido de Calcio
Endoespora
Célula vegetativa
Característica

¡Muchas gracias por su
atención!

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