se presenta las características de las bacterias, su metabolismo y su nutrición.

1. LAS BACTERIAS
ESTRUCTURA Y SUS CARACTERÍSTICAS

2. 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.

3. 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.

4. 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) .

5. 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.

6. • 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

7. ENVOLURA Y APENDICES

8. 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

9. 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 N-acetilmurámico (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.

10. 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.

11. 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.

12. PARED CELULAR

13. 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

14. 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.

15. 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.

16. METABOLISMO

17. •
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.

18. 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

19. 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.)

20. 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

21. 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.

22. 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).

23. METABOLISMO
CLASIFICACION DE LAS BACTERIAS

24. METABOLISMO
REACCIONES DE POLIMERIZACIÓN
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

25. METABOLIS
MO
REACCIONE
S DE
POLIMERIZA
CIÓN
(
TRANSCRIPC
IÓN
TRADUCCIÓ
N)

26. • 2.3 Factores de crecimiento:
CONSTITUYENTES BÁSICOS DE LOS
• Se llama así a cualquier compuesto orgánico que
un microorganismo requiere como precursor o
MEDIOS DE CULTIVO
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

27. 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.

28. 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.

29. 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)

30. 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.

31. 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.

32. 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.
.

33. 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

34. 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.