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Clase 5. bacterias

Las bacterias son microorganismos procariotas que tienen un gran impacto en el mundo. Presentan diversas características morfológicas y estructurales como su pequeño tamaño, forma variable, presencia o ausencia de pared celular, flagelos y otros apéndices. Su clasificación se basa en criterios fenotípicos y filogenéticos. La taxonomía bacteriana utiliza características morfológicas, fisiológicas, genéticas y moleculares para agruparlas en diferentes rangos taxonómicos como especie,

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SISTEMATICA Y ECOLOGIA DE MICROORGANISMOS BACTERIAS PARTE 2 DOMINIO BACTERIA - GENERALIDADES BIOLOGA - ADRIANA MARCELA PEÑA QUINA
RECORDEMOS…
MICROORGANISMOS ACELULARES CELULARES PROCARIOTAS VIRUS: ácidos ncléicos y proteínas VIROIDES: moléculas de RNA PRIONES: proteínas infecciosas bacterias, algas cianofíceas EUCARIOTAS protozoos, hongos y algas microscópicas.
TAXONOMIA BACTERIANA https://portal.uah.es/.../GP.../Lección%209.%2 0Taxonomía%201.ppt‎
TAXONOMÍA BACTERIANA La taxonomía es la ciencia de la clasificación biológica Comprende tres partes independientes pero relacionadas: La clasificación, que es la ordenación de los seres vivos en grupos o taxones en función de semejanzas o parentesco evolutivo. La nomenclatura, que se ocupa de asignar nombres a los grupos taxonómicos de acuerdo con normas establecidas. La identificación, es el proceso para determinar que un aislamiento particular pertenece a un taxón reconocido. (es el lado práctico de la taxonomía)
♦ Al preparar un sistema de clasificación, se ubican todos los microorganismos en grupos homogéneos, que a su vez pertenecen a otro grupo más extenso siguiendo una estructura jerárquica sin superposiciones. ♦ Una categoría de cualquier rango une grupos de nivel inferior en función de propiedades comunes. ♦ En la taxonomía bacteriana los niveles o rangos utilizados son los siguientes (en orden ascendente): ● ESPECIE ● GÉNERO ● FAMILIA ● ORDEN ● CLASE ● REINO ● DOMINIO El grupo taxonómico básico es la ESPECIE
Definición de especie Para los taxónomos que trabajan con organismos superiores ESPECIE es un grupo de poblaciones naturales que se reproducen entre si y que están aisladas de otros grupos desde el punto de vista de la reproducción. Para los microbiólogos ESPECIE BACTERIANA es una colección de cepas que comparten numerosas propiedades estables y que difieren de forma significativa de otros grupos de cepas. Una CEPA es una población de microorganismos que desciende de un único organismo o de un aislamiento en cultivo puro. Cada especie se asigna a un GÉNERO, el siguiente rango de la jerarquía taxonómica. Un GÉNERO es un grupo bien definido de una o más especies que está claramente separado de otros géneros.
NOMENCLATURA ☻Los microbiólogos asignan nombre a los microorganismos de acuerdo con el SISTEMA BINOMIAL del botánico sueco Carl Von Linneo. ☻ El nombre latinizado y en cursiva consta de dos partes: El primer nombre, escrito con mayúscula, es el nombre genérico. El segundo nombre, en minúscula, es el epíteto de la especie. Escherichia coli ☻ A menudo se abrevia el nombre genérico con una letra mayúscula E. coli
ESTRUCTURACIÓN JERÁRQUICA EN TAXONOMÍA Rango Nombre taxonómico Dominio Phylum o Reino Clase Orden Familia Género Especie Bacteria Proteobacteria γ-Proteobacteria Enterobacteriales Enterobacteriaceae Shigella S. dysenteriae
SISTEMAS DE CLASIFICACIÓN ☺Las características taxonómicas de los microorganismos se utilizan para formar un sistema de clasificación. ☺ Existen dos formas generales para elaborar un sistema de clasificación: SISTEMA FENÉTICO ☺ Los microorganismos se agrupan en función de semejanzas en sus características fenotípicas. ☺Los microorganismos que comparten muchas características forman un único taxón. SISTEMA FILOGENÉTICO ☺Los microorganismos se agrupan en función de probables relaciones evolutivas. ☺Es difícil de realizar para las bacterias debido a la falta de registros fósiles.
PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS APLICADAS EN TAXONOMÍA BACTERIANA MORFOLÓGICAS CARACTERÍSTICAS CLÁSICAS GENÉTICAS Posibilidad de recombinación por Conjugación o Transformación Plásmidos FISIOLOGICAS Y METABÓLICAS ECOLÓGICAS Ciclo vital Relaciones simbióticas Patogenicidad Preferencia de hábitat Necesidad de temperatura; pH; Necesidad de oxígeno Necesidad de concentración osmótica Forma celular Tamaño de las células Morfología de las colonias Características ultraestructurales Tinción Cilios y flagelos Mecanismo de movilidad Forma y localización de endoesporas Inclusiones celulares color Fuentes de C y N Componentes de la pared celular Fuentes de energía Productos de fermentación Tipo nutricional Temperatura de crecimiento Luminiscencia Mecanismo de conversión de energía Movilidad Tolerancia osmótica Relaciones con el oxígeno pH óptimo de crecimiento Pigmentos fotosintéticos Necesidad y tolerancia a la sal Metabolitos secundarios Sensibilidad a antibióticos
Identificación de una bacteria entérica mediante técnicas microbiológicas clásicas utilizando exclusivamente criterios fenotípicos. La mayoría de los pasos a seguir requieren que el microorganismo crezca en cultivo puro.
PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS APLICADAS EN TAXONOMÍA BACTERIANA COMPOSICIÓN DE ÁCIDOS NUCLÉICOS (CONTENIDO EN G+C) CARACTERÍSTICAS MOLECULARES SECUENCIACIÓN DE ÁCIDOS NUCLEICOS COMPARACIÓN DE PROTEÍNAS HIBRIDACIÓN DE ÁCIDOS NUCLEICOS
Estructura secundaria del ARNr 16/18 S de los tres Dominios Bacteria Archaea ☺ Los puntos rojos señalan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir Eucarya
Árbol filogenético de todos los seres vivos
Resumen de las principales características diferenciales entre Bacteria, Archaea y Eukarya Característica Bacteria Archaea Eukarya - Estructura celular procariótica - ADN circular - Histonas - Núcleo rodeado de membrana Sí Sí No Ausente Sí Sí Sí Ausente No No Sí Presente - Pared celular de peptidoglicano - Lípidos de membrana - Ribosomas - Intrones Sí Enlaces éster 70S No No Enlaces éter 70S No No Enlaces éster 80S Sí - Plásmidos - Sensibilidad de ribosomas a la toxina diftérica - Sensibilidad a cloranfenicol, estreptomicina y kanamicina Si No Sí Sí Raro Sí Sí No No - Metanogénesis - Reducción desasimilativa de sulfatos y férrico - Nitrificación - Desnitrificación No Sí Sí Sí No No Sí Sí No Sí No No - Fijación de nitrógeno - Fotosíntesis oxigénica - Quimiolitotrofía - Vesículas de gas - Sintesis de gránulos de reserva de carbono (β-hidroxialcanoatos) - Crecimiento por encima de 80º Sí Sí Sí Sí Sí Sí No Sí Sí Sí No Sí (en cloroplastos) No No No Sí Sí No
BACTERIAS • Las bacterias son relativamente pequeñas, pero tienen un enorme impacto en nuestro mundo, ya que algunas son causantes de enfermedades graves. • Las bacterias son benéficas y nos pueden ofrecer muchos beneficios tales como la Descomposición y biorremediación, síntesis de vitaminas y antibióticos, industria de alimentos (Yogurt), equilibrio ecológico,fijación de nitrógeno, flora natural del cuerpo entre otros.
Características       Procariotas. Unicelulares. Carecen de organelos rodeados por membranas. Pared celular de peptidoglucano. DNA en forma de anillos – plásmidos. No tienen cromosomas.
Características  Reproducen por fisión binaria (duplicación: dar origen a dos células o más).  Presentan estructuras especializadas Pili (Intercambio de material genético) Flagelos (Movimiento) Cápsulas (Protección del medio ambiente)
 Autótrofas (prod. su propio alimento)   Heterótrofas   Fotosintéticas o quimiosintéticas Absorben nutrientes del ambiente Hábitat   Suelo, aire, cuerpos de agua Condiciones normales o extremas
MORFOLOGÍA • Tamaño: – 0.2 a 3-4 µm de diámetro. – Micoplasmas (pequeñas) • Forma: – Cocos – Bacilos – Espirales – Filamentosas – Pleomórficas Tamaño pequeño intercambio más eficiente, permite mayor velocidad metabólica
Cocos • 1 plano: – 2 cocos juntos: Diplococos – 4-20 cocos juntos: Estreptococos • 2 planos: Micrococos • 3 planos: Sarcina • Varios planos: – Estafilococos
Bacilos • Parejas: Diplobacilos • Cadenas: Estreptobacilos – Bacillus sp. • Empalizada: – Corynebacterium sp. • Bacilos curvados: – Vibrio sp.
Espirales • Espirilos: – Rígida: Brachispira sp. • Espiroquetas: – Flexible: Leptospira sp.
ALGUNAS ESPECIES
CLASIFICACIÓN DE LAS BACTERIAS BACTERIAS GRAM NEGATIVAS DE IMPORTANCIA MÉDICA Y COMERCIAL BACILOS Y COCOS AEROBIOS ESPIROQUETAS BACILOS ANAEROBIOS FACULTATIVOS Legionella Treponema pallidum Shigella BACTERIAS GRAM POSITIVAS DE IMPORTANCIA MÉDICA Y COMERCIAL COCOS BACILOS CON O SIN ENDOSPORAS MICOBACTERIAS Staphylococus aureus Clostridium tetani Mycobacterium tuberculosis BACTERIAS GRAM NEGATIVAS RESTANTES Y ARCHAEA ACTINOMICETES FILAMENTOSOS Y BACTERIAS RELACIONADAS Chromatium Streptomyces
Estructura de la célula bacteriana
ESTRUCTURA GENERAL DE LAS BACTERIAS CARECEN DE VERDADERO NÚCLEO Su molécula de ADN bicatenario (cromosoma bacteriano) se encuentra en el citoplasma formando el nucleoide. Membrana plasmática ESTRUCTURAS RIBOSOMAS Pared bacteriana Anillo S-M INCLUSIONES CITOPLÁSMICAS Peptidoglucano Proteína Fei PARED CELULAR Gancho o codo MEMBRANA PLASMÁTICA CON MESOSOMAS CÁPSULA O GLUCOCÁLIZ Proteína Mot Anillo P FLAGELOS BACTERIANOS Anillo L FIMBRIAS Y PILI Fimbrias en E. Coli Estructura de un flagelo bacteriano Flagelo de Vibrio cholerae AXONEMA: Filamento de flagelina (unidades globulares enespiral levógira)
ESTRUCTURA • Estructuras permanentes – Pared celular – Membrana Citoplasmática – Citoplasma (ribosomas, inclusiones, ADN) • Estructuras variables – Flagelos – Fimbrias o pili – Exopolisacáridos (Cápsula y glicocalix) – Espora
Pared Celular • • • • • Protección física. Prevención de lisis osmótica. Ausente en Micoplasmas. 10 – 40% peso bacteriano. Capa gruesa en gram positivas, en gram negativas es mucho mas delgada. • Constituido principalmente por peptidoglicano o mureina. • Superficie externa cubierta de proteinas • Lugar de acción antibióticos β-lactámicos.
Diferencias entre Gram (+s) y (-s) • Gram (+) – Varias capas de peptidoglicano – Acidos teicoicos, carga (-): – Funciones tipo adhesinas. – Retienen colorante Gram (Cristal Violeta) • Gram (-) – Una sola capa de peptidoglicano. – No se tiñen con Cristal violeta, si no con fucsina básica. – En acido-alcohol resistentes,
PARED CELULAR GRAM (+)
…pared celular en Gram (-) • PC compleja: – Membrana externa con fosfolípidos – proteínas – Espacio periplasmico (periplasma: mureína y abundantes enzimas). – Fina capa de peptidoglicano. – Membrana citoplasmatica.
Citoplasma • Gel de alta presión osmótica. • Aspecto finamente granular • Rico en ribosomas e inclusiones de material nutritivo. • Incluye al Nucloide y Material genético extracromosomico: plásmido.
• Nucloide: – Cromosoma único – Carece de Membrana – ADN doble hebra circular superenrrollado, se fija al mesósoma en la etapa previa de división celular. • Ribosomas – Contienen todos lo componentes necesarios para la síntesis proteica • Inclusiones: material de reserva de nutrientes. • Plásmidos: interviene en el intercambio de material genético entre bacterias.
Membrana citoplasmática • Constituida por una bicapa fosfolipídica y proteínas. • El acido graso hidrofóbico se orienta hacia el interior y el glicerol hidrofílico hacia el exterior. • Contiene las proteínas y otros componentes de la respiración celular y fosforilación oxidativa.
• Permeabilidad selectiva • Lugar de síntesis de enzimas y proteínas. • Da lugar a los mesosomas, al plegarse hacia el interior. • Mesosomas: sitio de anclaje del cromosoide bacteriano a la MC, participando en la separación postreplicación.
ESTRUCTURAS VARIABLES
Flagelos • Apéndices filamentosos helicoidales. • Movilidad bacteriana. • Presentes solo en bacilos. • Formado por: cuerpo basal, un gancho y un filamento externo (flagelina). • Buenos inmunógenos.
… flagelos • Disposición: – Peritrica, Monotrica, Lofótrica y Anfitrica • Rotacion: – Rotación de anillos en el cuerpo basal. – Rotación antihoraria, movimiento hacia adelante:corridas. – Rotación horaria ,cese del movimiento hacia adelante: vueltas – Corridas/ Vueltas controladas por quimioatrayentes y repelentes
Fimbrias o pili • Microfibrillas parecidas a pelos que rodean ha algunas Gram (-). • Constituidas por el ensamblaje de una proteína estructural‎“pilina”. • Posee propiedades de adhesina. • Fimbrias tipo 1, que se adhieren a residuos de manosa.
…‎Pili sexual • Son mas largos. • 2 – 3 por célula. • Se comportan como adhesinas. • Intercambio génico entre bacterias CONJUGACION
Exopolisacáridos • Cubierta de naturaleza polisacarida que rodea un bacteria. • Sintetizados en MC., atraviesan PC y se establecen afuera. • Se clasifican en: – Capsula. – Glicocalix.
… Cápsula • • • • • • Sustancia mucosa o viscosa. Unión firme a las bacterias Rígidas Protegen a las bacterias de la fagocitosis. Factor de virulencia. Debido a estructura fibrilar hidratada, no se tiñen con tinciones habituales. • Tinción negativa o Tinta china.
… Glicocalix • • • • Es Flexible Participa en la formacion de biopeliculas. Forma colonias rodeadas de glicocalix. Protegen de fagocitosis o accion de antimicrobianos.
Espora • Dos géneros: Bacillus sp. y Clostridium sp. • Se originan dentro de la célula vegetativa. • Se libera por lisis celular. • Se produce en condiciones adversas. • Forma muy resistente
Metabolismo bacteriano • La distribución de estos tipos metabólicos dentro de un grupo de bacterias se ha utilizado tradicionalmente para definir su taxonomía, pero estos rasgos no corresponden a menudo con las clasificaciones genéticas modernas
Según la fuente de carbono, las bacterias se pueden clasificar como: •Heterótrofas, cuando usan compuestos orgánicos. •Autótrofas, cuando el carbono celular se obtiene mediante la fijación del dióxido de carbono. Las bacterias autótrofas típicas son las cianobacterias fotosintéticas, las bacterias verdes del azufre y algunas bacterias púrpura. Pero hay también muchas otras especies quimiolitotrofas, por ejemplo, las bacterias nitrificantes y oxidantes del azufre.
Según la fuente de energía, las bacterias pueden ser: • Fototrofas, cuando emplean la luz a través de la fotosíntesis. • Quimiotrofas, cuando obtienen energía a partir de sustancias químicas que son oxidadas principalmente a expensas del oxígeno (respiración aerobia) o de otros receptores de electrones alternativos (respiración anaerobia). • Según los donadores de electrones, las bacterias también se pueden clasificar como: • Litotrofas, si utilizan como donadores de electrones compuestos inorgánicos. • Organotrofas, si utilizan como donadores de electrones compuestos orgánicos.
LA NUTRICIÓN BACERIAS AUTÓTROFOS HETERÓTROFOS Producen materia orgánica a partir de la materia inorgánica ingerida: litótrofos Ingieren materia orgánica extrayendo parte de su energía química: quimiorganótrofos QUIMIOHETEROTROFAS FOTOAUTÓTROFAS SAPROFÍTICAS Fotosíntesis anoxigénica Bacterias descomponedoras Sulfobacterias verdes y púrpuras Fotosíntesis oxigénica Cianobacterias QUIMIOAUTÓTROFAS Bacterias del suelo PARÁSITAS Bacterias patógenas SIMBIÓTICAS Bacterias de la flora intestinal FOTOHETERÓTROFAS (bacterias purpúreas no sulfúreas)
Movimiento bacteriano • Las bacterias utilizan varios métodos para trasladarse de un lugar a otro en busca de condiciones favorables: Movimientos vibratorios, movimientos de torsión en los que cambian la densidad de su cuerpo y por último, la forma de desplazarse más común entre las bacterias: El uso de flagelos.
Reproducción bacteriana • Bipartición
REPRODUCCIÓN BACTERIANA: BIPARTICIÓN
Transformación • Fragmentos de ADN que pertenecían a células lisadas (rotas) se introducen en células normales. El ADN fragmentado recombina con el ADN de la célula receptora, provocando cambios en la información genética de ésta.
Transducción • Cuando una célula es atacada por un virus bacteriófago, la bacteria genera nuevas copias del ADN vírico. En la fase de ensamblaje se pueden introducir fragmentos de ADN bacteriano en la cápsida del virus. • Los nuevos virus ensamblados infectarán nuevas células. Mediante este mecanismo, una célula podrá recibir ADN de otra bacteria e incorporar nueva información.
Conjugación Esquema de la conjugación bacteriana. 1.La célula donante genera un pilus. 2. El pilus se adhiere a la célula receptora y ambas células se aproximan. 3. El plásmido móvil se desarma y una de las cadenas deADN es transferida a la célula receptora. 4. Ambas células sintetizan la segunda cadena y regeneran un plásmido completo. La célula receptora sintetiza el pilus. Ahora ambas células son potenciales donantes.
PUENTE DE CONJUGACIÓN A TRAVÉS DE UN PILI
FORMAS DE REPRODUCCIÓN PARASEXUAL EN BACTERIAS TRANSFORMACIÓN La célula receptora capta del medio ADN libre procedente de otra célula. ADN transformante Cromosoma bacteriano Se realiza contacto físico entre la célula donante y la receptora transfiriéndose un plásmido. Célula receptora F- Pili CONJUGACIÓN Célula donante F+ Replicación del ADN + Célula F+ Célula F+ TRANSDUCCIÓN El vector de transferencia genética es un bacteriófago. Bacteria infectada por un fago Lisis bacteriana Célula transducida
FORMAS DE REPRODUCCIÓN PARASEXUAL: TRANSFORMACIÓN S R EXPERIMENTO DE AVERY (1944) (CULTIVO DE BACT. R EN UN MEDIO CON DNA PURIFICADO PROCEDENTE DE BACTERIAS S
Crecimiento de la población
Interacciones Ecológicas Comensales Debido a su pequeño tamaño, las bacterias comensales son ubicuas y crecen sobre animales y plantas exactamente igual a como crecerían sobre cualquier otra superficie. Así, por ejemplo, grandes poblaciones de estos organismos son las causantes del mal olor corporal y su crecimiento puede verse aumentado con el calor y el sudor.
Mutualistas (fijación de nitrógeno, tracto digestivo). • En el suelo, los microorganismos que habitan la rizosfera (la zona que incluye la superficie de la raíz y la tierra que se adhiere a ella) realizan la fijación de nitrógeno, convirtiendo el nitrógeno atmosférico (en estado gaseoso) en compuestos nitrogenados. Esto proporciona a muchas plantas, que no pueden fijar el nitrógeno por sí mismas, una forma fácilmente absorbible de nitrógeno.
• Muchas otras bacterias se encuentran como simbiontes en seres humanos y en otros organismos. Por ejemplo, en el tracto digestivo proliferan unas mil especies bacterianas. Sintetizan vitaminas tales como ácido fólico, vitamina K y biotina. También fermentan los carbohidratos complejos indigeribles y convierten las proteínas de la leche en ácido láctico (por ejemplo, Lactobacillus).
• Además, la presencia de esta flora intestinal inhibe el crecimiento de bacterias potencialmente patógenas (generalmente por exclusión competitiva). Muchas veces estas bacterias beneficiosas se venden como suplementos dietéticos probióticos.
Patógenos • Las bacterias patógenas son una de las principales causas de las enfermedades y de la mortalidad humana, causando infecciones tales como el tétanos, la fiebre tifoidea, la difteria, la sífilis, el cólera, intoxicaciones alimentarias, la lepra y la tuberculosis. • Hay casos en los que la etiología o causa de una enfermedad conocida se descubre solamente después de muchos años, como fue el caso de la úlcera péptica y Helicobacter pylori. Las enfermedades bacterianas son también importantes en la agricultura y en la ganadería, donde existen multitud de enfermedades como por ejemplo la mancha de la hoja, la plaga de fuego, la paratuberculosis, el añublo bacterial de la panicula, la mastitis, la salmonela y el carbunco.
Cada especie de patógeno tiene un espectro característico de interacciones con sus huéspedes humanos. Algunos organismos, tales como Staphylococcus o Streptococcus, pueden causar infecciones de la piel, pulmonía, meningitis e incluso sepsis, una respuesta inflamatoria sistémica que produce shock, vasodilatación masiva y muerte. Sin embargo, estos organismos son también parte de la flora humana normal y se encuentran generalmente en la piel o en la nariz sin causar ninguna enfermedad.
Como se atacan las bacterias Las infecciones bacterianas se pueden tratar con antibióticos, que se clasifican como bactericidas, si matan bacterias, o como bacterioestáticos, si solo detienen el crecimiento bacteriano. Existen muchos tipos de antibióticos y cada tipo inhibe un proceso que difiere en el patógeno con respecto al huésped. Ejemplos de antibióticos de toxicidad selectiva son el cloranfenicol y la puromicina, que inhiben el ribosoma bacteriano, pero no el ribosoma eucariota que es estructuralmente diferente.
Los antibióticos se utilizan para tratar enfermedades humanas y en la ganadería intensiva para promover el crecimiento animal. Esto último puede contribuir al rápido desarrollo de la resistencia antibiótica de las poblaciones bacterianas. Las infecciones se pueden prevenir con medidas antisépticas tales como la esterilización de la piel antes de las inyecciones y con el cuidado apropiado de los catéteres. Los instrumentos quirúrgicos y dentales también son esterilizados para prevenir la contaminación e infección por bacterias. Los desinfectantes tales como la lejía se utilizan para matar bacterias u otros patógenos que se depositan sobre las superficies y así prevenir la contaminación y reducir el riesgo de infección.
Uso de las bacterias en la tecnología y la industria • Muchas industrias dependen en parte o enteramente de la acción bacteriana. Gran cantidad de sustancias químicas importantes comoalcohol etílico, ácido acético, alcohol butílico y acetona son producidas por bacterias específicas. También se emplean bacterias para el curado de tabaco, el curtido de cueros, caucho, algodón, etc. Las bacterias (a menudo Lactobacillus) junto con levaduras y mohos, se han utilizado durante miles de años para la preparación de alimentos fermentados tales como queso, mantequilla, encurtidos, salsa de soja, vinagre, vino y yogur.
• Las bacterias tienen una capacidad notable para degradar una gran variedad de compuestos orgánicos, por lo que se utilizan en el reciclado de basura y en biorremediación. Las bacterias capaces de degradar los hidrocarburos son de uso frecuente en la limpieza de los vertidos de petróleo.
• Las bacterias también se utilizan para la biorremediación de basuras tóxicas industriales. En la industria química, las bacterias son utilizadas en la síntesis de productos químicos enantioméricamente puros para uso farmacéutico o agroquímico. • Las bacterias también pueden ser utilizadas para el control biológico de parásitos en sustitución de los pesticidas. Esto implica comúnmente a la especie Bacillus thuringiensis (también llamado BT), una bacteria de suelo Gram-positiva. Las subespecies de esta bacteria se utilizan como insecticidas específicos para lepidópteros.
• Debido a su especificidad, estos pesticidas se consideran respetuosos con el medio ambiente, con poco o ningún efecto sobre los seres humanos, la fauna y la mayoría de los insectos beneficiosos, como por ejemplo, los polinizadores.
• Las bacterias son herramientas básicas en los campos de la biología, la genética y la bioquímica moleculares debido a su capacidad para crecer rápidamente y a la facilidad relativa con la que pueden ser manipuladas. Realizando modificaciones en el ADN bacteriano y examinando los fenotipos que resultan, los científicos pueden determinar la función de genes, enzimas y rutas metabólicas, pudiendo trasladar posteriormente estos conocimientos a organismos más complejos.
Control de crecimiento bacteriano  Importancia:  Bacterias crecen en una variedad de ambientes  Crecimiento descontrolado o en exceso puede causar daños ambientales o enfermedades.  Agentes de control bacteriano:  Antibióticos  Antisépticos  desinfectantes
 Antibióticos   Antiséptico   Químico producido por una bacteria u hongo que puede controlar el crecimiento de otra bacteria u hongo. Controla crecimiento bacteriano en tejidos vivos. Desinfectantes  Controla el crecimiento bacteriano en objetos inanimados.
** los antisépticos y desinfectantes no matan todas la bacterias como ocurre en esterilización. ** reducen el número de bacterias en la superficie.
FILOS BACTERIANOS
GENETICA BACTERIANA
Toda la información genética esencial para la vida de la célula bacteriana, está contenida en una única molécula de ADN de doble cadena, circular y covalentemente cerrado, a la que podemos referirnos como “cromosoma bacteriano”. Muchas bacterias, poseen además ADN extra cromosómico, también circular cerrado, denominado ADN plasmídico, por estar contenido en estructuras llamadas “plásmidos”
Las dos funciones del material genético son replicación (duplicar su material genético para posterior herencia a su progenie) y expresión ( determina las carácterísticas observables, el fenotipo). Poseen ARN de transferencia y ribosomal también.
El tamaño del genoma bacteriano es variable de una bacteria a otra. La mayoría de las bacterias tienen un solo cromosoma circular con ADN de doble cadena. Aunque hay bacterias con ADN lineal y bacterias con ADN lineal y circular ( Agrobacterium). El cromosoma es cientos de veces más largo que el diámetro de la célula, aún así se acomoda al citoplasma gracias al "superenrollamiento" que sufre. Hay excepciones ,como el micoplasma, cuyo cromosoma es una cuarta parte del de otras bacterias. Las bacterias son haploides, sólo poseen una copia de su cromosoma.
EXPRESION DEL MATERIAL GENETICO Transcripción •Síntesis de ARN a partir de información del ADN. •Una hebra de ADN sirve como molde para la síntesis de ARN. • Los nucleotidos que conforman el ADN están distribuidos en CODONES, a partir de regiones iniciadoras del gen hasta llegar al codón de terminación. • Para iniciar la transcripción , debe de unirse la RNA polimerasa a la región promotora( pares de bases antes del codón de inicio). • Cada codón determina un aminoácido y la secuencia dentro de la proteina que se va a traducir. • Los genes pueden estar organizados de varias maneras; Operones ( grupos de uno o más genes estructurales).Se transcriben siempre que haya algo en el ambiente que "alerta" de su necesidad, con lo cual existen proteínas represoras y también inductoras que regulan estos genes. Islas de patogenicidad ( agrupación de genes de virulencia).
• Traducción Síntesis de proteínas a partir de ARNm que transporta la información codificada en genes.
Todos los grupos tienen su relevancia, sin embargo hay tres grupos que se caracterizan por tener actividades muy singulares. Las clamidias, mycoplasmas y rickettsias se estudian en forma conjunta por poseer características comunes que las llevaron a ser confundidas con virus. Entre éstas, destacamos, su pequeño tamaño (son capaces de atravesar filtros bacterianos) y la exigencia energética de la célula huésped (parásitos intracelulares obligados) característicos de chlamydias y rickettsias. La forma de multiplicación (división binaria), la presencia de ADN y ARN simultáneamente y la sensibilidad a antibióticos las clasifican definitivamente como bacterias.
Rickettsia es un género de bacterias (colectivamente denominadas rickettsias) que pertenece a la familia Rickettsiaceae Las rickettsias son parásitos intracelulares obligados, muy pequeñas, Gramnegativas y no forman esporas. Son altamente pleomórficas pues se pueden presentar como cocos, bacilos o hilos. En el pasado eran considerados microorganismos intermedios entre los virus y las bacterias verdaderas.
Las rickettsias son causantes de enfermedades infecciosas transmitidas por aerosoles, mordeduras, picaduras, rasguños, aguas y alimentos contaminados. Ejemplos son el tifus clásico (transmitido por piojos), el tifus murino (por pulgas) y la fiebre de las montañas rocosas (por garrapatas). Asimismo, han sido asociadas a una gran variedad de enfermedades de las plantas.
Clamidias Antiguamente se denominaban Bedsonias o virus basofílicos y virus filtrables ya que eran incapaces de crecer en medios de cultivo sintéticos y eran retenidos por los filtros que se utilizaban para esterilizar medios de cultivo. Su nombre deriva del griego klamys = capa, ya que aparecen dentro de las células infectadas como un cuerpo de inclusión cubriendo al núcleo celular. Son parásitos intracelulares obligados de animales superiores como mamíferos y aves.
Ciclo de una clamidia
Mycoplasmas Estas bacterias son los organismos de vida libre más pequeños que se conocen. Existen especies saprófitas, parásitos vegetales y animales. En el hombre, son agentes de numerosos procesos respiratorios como de infecciones genitales. Sus características biológicas generan dificultades para su diagnóstico. Son procariotas de 200 nm, poseen un genoma pequeño de 1000 KD, no poseen pared celular, son sensible a agentes lipolíticos, desarrollan en medios artificiales complejos, poseen un metabolismo principalmente fermentativo y la mayoría son anaerobios facultativos.
Mycoplasmas • Estas bacterias pertenecen a la Clase Mollicutes, Familia Mycoplasmataceae, la cual incluye los Géneros Mycoplasma y Ureaplasma, siendo las especies más importantes desde el punto de vista médico M. pneumoniae, M. hominis y U. urealyticum. • Los micoplasmas son bacterias carentes de pared celular ya que no pueden sintetizar pre-cursores de péptidoglicano. Debido a que sólo están limitados por la membrana plasmática varían de forma desde esféricos o piriformes hasta filamentos ramificados o helicoidales
Debido a la ausencia de pared celular, los micoplasmas no son sensibles a los antibióticos que bloquean la síntesis de la pared celular, como la penicilina u otros antibióticos
BIBLIOGRAFIA • Helena Curtis - N. Sue Barnes. "Biología". Sexta edición en español. • Margulis, Lynn; Dorion Sagan (2003). Captando Genomas. Una teoría sobre el origen de las especies.. • Ernst Mayr (prólogo). David Sempau (trad.) (1ª edición). Barcelona: Editorial Kairós. ISBN 84-7245-551-3. Margulis, Lynn, (2003) Una Revolución en la Evolución (escritos seleccionados) Colección Honoris Causa, Universitat de Valencia.

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Clase 5. bacterias

  • 1.
    SISTEMATICA Y ECOLOGIADE MICROORGANISMOS BACTERIAS PARTE 2 DOMINIO BACTERIA - GENERALIDADES BIOLOGA - ADRIANA MARCELA PEÑA QUINA
  • 2.
  • 3.
    MICROORGANISMOS ACELULARES CELULARES PROCARIOTAS VIRUS: ácidos ncléicos y proteínas VIROIDES: moléculasde RNA PRIONES: proteínas infecciosas bacterias, algas cianofíceas EUCARIOTAS protozoos, hongos y algas microscópicas.
  • 4.
  • 5.
    TAXONOMÍA BACTERIANA La taxonomíaes la ciencia de la clasificación biológica Comprende tres partes independientes pero relacionadas: La clasificación, que es la ordenación de los seres vivos en grupos o taxones en función de semejanzas o parentesco evolutivo. La nomenclatura, que se ocupa de asignar nombres a los grupos taxonómicos de acuerdo con normas establecidas. La identificación, es el proceso para determinar que un aislamiento particular pertenece a un taxón reconocido. (es el lado práctico de la taxonomía)
  • 6.
    ♦ Al prepararun sistema de clasificación, se ubican todos los microorganismos en grupos homogéneos, que a su vez pertenecen a otro grupo más extenso siguiendo una estructura jerárquica sin superposiciones. ♦ Una categoría de cualquier rango une grupos de nivel inferior en función de propiedades comunes. ♦ En la taxonomía bacteriana los niveles o rangos utilizados son los siguientes (en orden ascendente): ● ESPECIE ● GÉNERO ● FAMILIA ● ORDEN ● CLASE ● REINO ● DOMINIO El grupo taxonómico básico es la ESPECIE
  • 7.
    Definición de especie Paralos taxónomos que trabajan con organismos superiores ESPECIE es un grupo de poblaciones naturales que se reproducen entre si y que están aisladas de otros grupos desde el punto de vista de la reproducción. Para los microbiólogos ESPECIE BACTERIANA es una colección de cepas que comparten numerosas propiedades estables y que difieren de forma significativa de otros grupos de cepas. Una CEPA es una población de microorganismos que desciende de un único organismo o de un aislamiento en cultivo puro. Cada especie se asigna a un GÉNERO, el siguiente rango de la jerarquía taxonómica. Un GÉNERO es un grupo bien definido de una o más especies que está claramente separado de otros géneros.
  • 8.
    NOMENCLATURA ☻Los microbiólogos asignannombre a los microorganismos de acuerdo con el SISTEMA BINOMIAL del botánico sueco Carl Von Linneo. ☻ El nombre latinizado y en cursiva consta de dos partes: El primer nombre, escrito con mayúscula, es el nombre genérico. El segundo nombre, en minúscula, es el epíteto de la especie. Escherichia coli ☻ A menudo se abrevia el nombre genérico con una letra mayúscula E. coli
  • 9.
    ESTRUCTURACIÓN JERÁRQUICA ENTAXONOMÍA Rango Nombre taxonómico Dominio Phylum o Reino Clase Orden Familia Género Especie Bacteria Proteobacteria γ-Proteobacteria Enterobacteriales Enterobacteriaceae Shigella S. dysenteriae
  • 10.
    SISTEMAS DE CLASIFICACIÓN ☺Lascaracterísticas taxonómicas de los microorganismos se utilizan para formar un sistema de clasificación. ☺ Existen dos formas generales para elaborar un sistema de clasificación: SISTEMA FENÉTICO ☺ Los microorganismos se agrupan en función de semejanzas en sus características fenotípicas. ☺Los microorganismos que comparten muchas características forman un único taxón. SISTEMA FILOGENÉTICO ☺Los microorganismos se agrupan en función de probables relaciones evolutivas. ☺Es difícil de realizar para las bacterias debido a la falta de registros fósiles.
  • 11.
    PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS APLICADASEN TAXONOMÍA BACTERIANA MORFOLÓGICAS CARACTERÍSTICAS CLÁSICAS GENÉTICAS Posibilidad de recombinación por Conjugación o Transformación Plásmidos FISIOLOGICAS Y METABÓLICAS ECOLÓGICAS Ciclo vital Relaciones simbióticas Patogenicidad Preferencia de hábitat Necesidad de temperatura; pH; Necesidad de oxígeno Necesidad de concentración osmótica Forma celular Tamaño de las células Morfología de las colonias Características ultraestructurales Tinción Cilios y flagelos Mecanismo de movilidad Forma y localización de endoesporas Inclusiones celulares color Fuentes de C y N Componentes de la pared celular Fuentes de energía Productos de fermentación Tipo nutricional Temperatura de crecimiento Luminiscencia Mecanismo de conversión de energía Movilidad Tolerancia osmótica Relaciones con el oxígeno pH óptimo de crecimiento Pigmentos fotosintéticos Necesidad y tolerancia a la sal Metabolitos secundarios Sensibilidad a antibióticos
  • 12.
    Identificación de unabacteria entérica mediante técnicas microbiológicas clásicas utilizando exclusivamente criterios fenotípicos. La mayoría de los pasos a seguir requieren que el microorganismo crezca en cultivo puro.
  • 13.
    PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS APLICADASEN TAXONOMÍA BACTERIANA COMPOSICIÓN DE ÁCIDOS NUCLÉICOS (CONTENIDO EN G+C) CARACTERÍSTICAS MOLECULARES SECUENCIACIÓN DE ÁCIDOS NUCLEICOS COMPARACIÓN DE PROTEÍNAS HIBRIDACIÓN DE ÁCIDOS NUCLEICOS
  • 14.
    Estructura secundaria delARNr 16/18 S de los tres Dominios Bacteria Archaea ☺ Los puntos rojos señalan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir Eucarya
  • 15.
    Árbol filogenético detodos los seres vivos
  • 16.
    Resumen de lasprincipales características diferenciales entre Bacteria, Archaea y Eukarya Característica Bacteria Archaea Eukarya - Estructura celular procariótica - ADN circular - Histonas - Núcleo rodeado de membrana Sí Sí No Ausente Sí Sí Sí Ausente No No Sí Presente - Pared celular de peptidoglicano - Lípidos de membrana - Ribosomas - Intrones Sí Enlaces éster 70S No No Enlaces éter 70S No No Enlaces éster 80S Sí - Plásmidos - Sensibilidad de ribosomas a la toxina diftérica - Sensibilidad a cloranfenicol, estreptomicina y kanamicina Si No Sí Sí Raro Sí Sí No No - Metanogénesis - Reducción desasimilativa de sulfatos y férrico - Nitrificación - Desnitrificación No Sí Sí Sí No No Sí Sí No Sí No No - Fijación de nitrógeno - Fotosíntesis oxigénica - Quimiolitotrofía - Vesículas de gas - Sintesis de gránulos de reserva de carbono (β-hidroxialcanoatos) - Crecimiento por encima de 80º Sí Sí Sí Sí Sí Sí No Sí Sí Sí No Sí (en cloroplastos) No No No Sí Sí No
  • 17.
    BACTERIAS • Las bacterias sonrelativamente pequeñas, pero tienen un enorme impacto en nuestro mundo, ya que algunas son causantes de enfermedades graves. • Las bacterias son benéficas y nos pueden ofrecer muchos beneficios tales como la Descomposición y biorremediación, síntesis de vitaminas y antibióticos, industria de alimentos (Yogurt), equilibrio ecológico,fijación de nitrógeno, flora natural del cuerpo entre otros.
  • 18.
    Características       Procariotas. Unicelulares. Carecen de organelosrodeados por membranas. Pared celular de peptidoglucano. DNA en forma de anillos – plásmidos. No tienen cromosomas.
  • 19.
    Características  Reproducen por fisiónbinaria (duplicación: dar origen a dos células o más).  Presentan estructuras especializadas Pili (Intercambio de material genético) Flagelos (Movimiento) Cápsulas (Protección del medio ambiente)
  • 20.
     Autótrofas (prod. supropio alimento)   Heterótrofas   Fotosintéticas o quimiosintéticas Absorben nutrientes del ambiente Hábitat   Suelo, aire, cuerpos de agua Condiciones normales o extremas
  • 21.
    MORFOLOGÍA • Tamaño: – 0.2a 3-4 µm de diámetro. – Micoplasmas (pequeñas) • Forma: – Cocos – Bacilos – Espirales – Filamentosas – Pleomórficas Tamaño pequeño intercambio más eficiente, permite mayor velocidad metabólica
  • 22.
    Cocos • 1 plano: –2 cocos juntos: Diplococos – 4-20 cocos juntos: Estreptococos • 2 planos: Micrococos • 3 planos: Sarcina • Varios planos: – Estafilococos
  • 23.
    Bacilos • Parejas: Diplobacilos •Cadenas: Estreptobacilos – Bacillus sp. • Empalizada: – Corynebacterium sp. • Bacilos curvados: – Vibrio sp.
  • 24.
    Espirales • Espirilos: – Rígida:Brachispira sp. • Espiroquetas: – Flexible: Leptospira sp.
  • 25.
  • 26.
    CLASIFICACIÓN DE LASBACTERIAS BACTERIAS GRAM NEGATIVAS DE IMPORTANCIA MÉDICA Y COMERCIAL BACILOS Y COCOS AEROBIOS ESPIROQUETAS BACILOS ANAEROBIOS FACULTATIVOS Legionella Treponema pallidum Shigella BACTERIAS GRAM POSITIVAS DE IMPORTANCIA MÉDICA Y COMERCIAL COCOS BACILOS CON O SIN ENDOSPORAS MICOBACTERIAS Staphylococus aureus Clostridium tetani Mycobacterium tuberculosis BACTERIAS GRAM NEGATIVAS RESTANTES Y ARCHAEA ACTINOMICETES FILAMENTOSOS Y BACTERIAS RELACIONADAS Chromatium Streptomyces
  • 27.
    Estructura de lacélula bacteriana
  • 28.
    ESTRUCTURA GENERAL DELAS BACTERIAS CARECEN DE VERDADERO NÚCLEO Su molécula de ADN bicatenario (cromosoma bacteriano) se encuentra en el citoplasma formando el nucleoide. Membrana plasmática ESTRUCTURAS RIBOSOMAS Pared bacteriana Anillo S-M INCLUSIONES CITOPLÁSMICAS Peptidoglucano Proteína Fei PARED CELULAR Gancho o codo MEMBRANA PLASMÁTICA CON MESOSOMAS CÁPSULA O GLUCOCÁLIZ Proteína Mot Anillo P FLAGELOS BACTERIANOS Anillo L FIMBRIAS Y PILI Fimbrias en E. Coli Estructura de un flagelo bacteriano Flagelo de Vibrio cholerae AXONEMA: Filamento de flagelina (unidades globulares enespiral levógira)
  • 29.
    ESTRUCTURA • Estructuras permanentes –Pared celular – Membrana Citoplasmática – Citoplasma (ribosomas, inclusiones, ADN) • Estructuras variables – Flagelos – Fimbrias o pili – Exopolisacáridos (Cápsula y glicocalix) – Espora
  • 30.
    Pared Celular • • • • • Protección física. Prevenciónde lisis osmótica. Ausente en Micoplasmas. 10 – 40% peso bacteriano. Capa gruesa en gram positivas, en gram negativas es mucho mas delgada. • Constituido principalmente por peptidoglicano o mureina. • Superficie externa cubierta de proteinas • Lugar de acción antibióticos β-lactámicos.
  • 31.
    Diferencias entre Gram(+s) y (-s) • Gram (+) – Varias capas de peptidoglicano – Acidos teicoicos, carga (-): – Funciones tipo adhesinas. – Retienen colorante Gram (Cristal Violeta) • Gram (-) – Una sola capa de peptidoglicano. – No se tiñen con Cristal violeta, si no con fucsina básica. – En acido-alcohol resistentes,
  • 32.
  • 33.
    …pared celular en Gram(-) • PC compleja: – Membrana externa con fosfolípidos – proteínas – Espacio periplasmico (periplasma: mureína y abundantes enzimas). – Fina capa de peptidoglicano. – Membrana citoplasmatica.
  • 35.
    Citoplasma • Gel dealta presión osmótica. • Aspecto finamente granular • Rico en ribosomas e inclusiones de material nutritivo. • Incluye al Nucloide y Material genético extracromosomico: plásmido.
  • 36.
    • Nucloide: – Cromosomaúnico – Carece de Membrana – ADN doble hebra circular superenrrollado, se fija al mesósoma en la etapa previa de división celular. • Ribosomas – Contienen todos lo componentes necesarios para la síntesis proteica • Inclusiones: material de reserva de nutrientes. • Plásmidos: interviene en el intercambio de material genético entre bacterias.
  • 37.
    Membrana citoplasmática • Constituidapor una bicapa fosfolipídica y proteínas. • El acido graso hidrofóbico se orienta hacia el interior y el glicerol hidrofílico hacia el exterior. • Contiene las proteínas y otros componentes de la respiración celular y fosforilación oxidativa.
  • 38.
    • Permeabilidad selectiva •Lugar de síntesis de enzimas y proteínas. • Da lugar a los mesosomas, al plegarse hacia el interior. • Mesosomas: sitio de anclaje del cromosoide bacteriano a la MC, participando en la separación postreplicación.
  • 39.
  • 40.
    Flagelos • Apéndices filamentosos helicoidales. •Movilidad bacteriana. • Presentes solo en bacilos. • Formado por: cuerpo basal, un gancho y un filamento externo (flagelina). • Buenos inmunógenos.
  • 41.
    … flagelos • Disposición: –Peritrica, Monotrica, Lofótrica y Anfitrica • Rotacion: – Rotación de anillos en el cuerpo basal. – Rotación antihoraria, movimiento hacia adelante:corridas. – Rotación horaria ,cese del movimiento hacia adelante: vueltas – Corridas/ Vueltas controladas por quimioatrayentes y repelentes
  • 42.
    Fimbrias o pili •Microfibrillas parecidas a pelos que rodean ha algunas Gram (-). • Constituidas por el ensamblaje de una proteína estructural‎“pilina”. • Posee propiedades de adhesina. • Fimbrias tipo 1, que se adhieren a residuos de manosa.
  • 43.
    …‎Pili sexual • Sonmas largos. • 2 – 3 por célula. • Se comportan como adhesinas. • Intercambio génico entre bacterias CONJUGACION
  • 44.
    Exopolisacáridos • Cubierta denaturaleza polisacarida que rodea un bacteria. • Sintetizados en MC., atraviesan PC y se establecen afuera. • Se clasifican en: – Capsula. – Glicocalix.
  • 45.
    … Cápsula • • • • • • Sustancia mucosao viscosa. Unión firme a las bacterias Rígidas Protegen a las bacterias de la fagocitosis. Factor de virulencia. Debido a estructura fibrilar hidratada, no se tiñen con tinciones habituales. • Tinción negativa o Tinta china.
  • 46.
    … Glicocalix • • • • Es Flexible Participaen la formacion de biopeliculas. Forma colonias rodeadas de glicocalix. Protegen de fagocitosis o accion de antimicrobianos.
  • 47.
    Espora • Dos géneros:Bacillus sp. y Clostridium sp. • Se originan dentro de la célula vegetativa. • Se libera por lisis celular. • Se produce en condiciones adversas. • Forma muy resistente
  • 48.
    Metabolismo bacteriano • Ladistribución de estos tipos metabólicos dentro de un grupo de bacterias se ha utilizado tradicionalmente para definir su taxonomía, pero estos rasgos no corresponden a menudo con las clasificaciones genéticas modernas
  • 49.
    Según la fuentede carbono, las bacterias se pueden clasificar como: •Heterótrofas, cuando usan compuestos orgánicos. •Autótrofas, cuando el carbono celular se obtiene mediante la fijación del dióxido de carbono. Las bacterias autótrofas típicas son las cianobacterias fotosintéticas, las bacterias verdes del azufre y algunas bacterias púrpura. Pero hay también muchas otras especies quimiolitotrofas, por ejemplo, las bacterias nitrificantes y oxidantes del azufre.
  • 50.
    Según la fuentede energía, las bacterias pueden ser: • Fototrofas, cuando emplean la luz a través de la fotosíntesis. • Quimiotrofas, cuando obtienen energía a partir de sustancias químicas que son oxidadas principalmente a expensas del oxígeno (respiración aerobia) o de otros receptores de electrones alternativos (respiración anaerobia). • Según los donadores de electrones, las bacterias también se pueden clasificar como: • Litotrofas, si utilizan como donadores de electrones compuestos inorgánicos. • Organotrofas, si utilizan como donadores de electrones compuestos orgánicos.
  • 52.
    LA NUTRICIÓN BACERIAS AUTÓTROFOS HETERÓTROFOS Producen materiaorgánica a partir de la materia inorgánica ingerida: litótrofos Ingieren materia orgánica extrayendo parte de su energía química: quimiorganótrofos QUIMIOHETEROTROFAS FOTOAUTÓTROFAS SAPROFÍTICAS Fotosíntesis anoxigénica Bacterias descomponedoras Sulfobacterias verdes y púrpuras Fotosíntesis oxigénica Cianobacterias QUIMIOAUTÓTROFAS Bacterias del suelo PARÁSITAS Bacterias patógenas SIMBIÓTICAS Bacterias de la flora intestinal FOTOHETERÓTROFAS (bacterias purpúreas no sulfúreas)
  • 53.
    Movimiento bacteriano • Lasbacterias utilizan varios métodos para trasladarse de un lugar a otro en busca de condiciones favorables: Movimientos vibratorios, movimientos de torsión en los que cambian la densidad de su cuerpo y por último, la forma de desplazarse más común entre las bacterias: El uso de flagelos.
  • 54.
  • 55.
  • 56.
    Transformación • Fragmentos deADN que pertenecían a células lisadas (rotas) se introducen en células normales. El ADN fragmentado recombina con el ADN de la célula receptora, provocando cambios en la información genética de ésta.
  • 57.
    Transducción • Cuando unacélula es atacada por un virus bacteriófago, la bacteria genera nuevas copias del ADN vírico. En la fase de ensamblaje se pueden introducir fragmentos de ADN bacteriano en la cápsida del virus. • Los nuevos virus ensamblados infectarán nuevas células. Mediante este mecanismo, una célula podrá recibir ADN de otra bacteria e incorporar nueva información.
  • 58.
    Conjugación Esquema de la conjugaciónbacteriana. 1.La célula donante genera un pilus. 2. El pilus se adhiere a la célula receptora y ambas células se aproximan. 3. El plásmido móvil se desarma y una de las cadenas deADN es transferida a la célula receptora. 4. Ambas células sintetizan la segunda cadena y regeneran un plásmido completo. La célula receptora sintetiza el pilus. Ahora ambas células son potenciales donantes.
  • 59.
    PUENTE DE CONJUGACIÓNA TRAVÉS DE UN PILI
  • 60.
    FORMAS DE REPRODUCCIÓNPARASEXUAL EN BACTERIAS TRANSFORMACIÓN La célula receptora capta del medio ADN libre procedente de otra célula. ADN transformante Cromosoma bacteriano Se realiza contacto físico entre la célula donante y la receptora transfiriéndose un plásmido. Célula receptora F- Pili CONJUGACIÓN Célula donante F+ Replicación del ADN + Célula F+ Célula F+ TRANSDUCCIÓN El vector de transferencia genética es un bacteriófago. Bacteria infectada por un fago Lisis bacteriana Célula transducida
  • 61.
    FORMAS DE REPRODUCCIÓNPARASEXUAL: TRANSFORMACIÓN S R EXPERIMENTO DE AVERY (1944) (CULTIVO DE BACT. R EN UN MEDIO CON DNA PURIFICADO PROCEDENTE DE BACTERIAS S
  • 62.
  • 63.
    Interacciones Ecológicas Comensales Debido asu pequeño tamaño, las bacterias comensales son ubicuas y crecen sobre animales y plantas exactamente igual a como crecerían sobre cualquier otra superficie. Así, por ejemplo, grandes poblaciones de estos organismos son las causantes del mal olor corporal y su crecimiento puede verse aumentado con el calor y el sudor.
  • 64.
    Mutualistas (fijación denitrógeno, tracto digestivo). • En el suelo, los microorganismos que habitan la rizosfera (la zona que incluye la superficie de la raíz y la tierra que se adhiere a ella) realizan la fijación de nitrógeno, convirtiendo el nitrógeno atmosférico (en estado gaseoso) en compuestos nitrogenados. Esto proporciona a muchas plantas, que no pueden fijar el nitrógeno por sí mismas, una forma fácilmente absorbible de nitrógeno.
  • 67.
    • Muchas otrasbacterias se encuentran como simbiontes en seres humanos y en otros organismos. Por ejemplo, en el tracto digestivo proliferan unas mil especies bacterianas. Sintetizan vitaminas tales como ácido fólico, vitamina K y biotina. También fermentan los carbohidratos complejos indigeribles y convierten las proteínas de la leche en ácido láctico (por ejemplo, Lactobacillus).
  • 68.
    • Además, lapresencia de esta flora intestinal inhibe el crecimiento de bacterias potencialmente patógenas (generalmente por exclusión competitiva). Muchas veces estas bacterias beneficiosas se venden como suplementos dietéticos probióticos.
  • 69.
    Patógenos • Las bacteriaspatógenas son una de las principales causas de las enfermedades y de la mortalidad humana, causando infecciones tales como el tétanos, la fiebre tifoidea, la difteria, la sífilis, el cólera, intoxicaciones alimentarias, la lepra y la tuberculosis. • Hay casos en los que la etiología o causa de una enfermedad conocida se descubre solamente después de muchos años, como fue el caso de la úlcera péptica y Helicobacter pylori. Las enfermedades bacterianas son también importantes en la agricultura y en la ganadería, donde existen multitud de enfermedades como por ejemplo la mancha de la hoja, la plaga de fuego, la paratuberculosis, el añublo bacterial de la panicula, la mastitis, la salmonela y el carbunco.
  • 70.
    Cada especie depatógeno tiene un espectro característico de interacciones con sus huéspedes humanos. Algunos organismos, tales como Staphylococcus o Streptococcus, pueden causar infecciones de la piel, pulmonía, meningitis e incluso sepsis, una respuesta inflamatoria sistémica que produce shock, vasodilatación masiva y muerte. Sin embargo, estos organismos son también parte de la flora humana normal y se encuentran generalmente en la piel o en la nariz sin causar ninguna enfermedad.
  • 71.
    Como se atacanlas bacterias Las infecciones bacterianas se pueden tratar con antibióticos, que se clasifican como bactericidas, si matan bacterias, o como bacterioestáticos, si solo detienen el crecimiento bacteriano. Existen muchos tipos de antibióticos y cada tipo inhibe un proceso que difiere en el patógeno con respecto al huésped. Ejemplos de antibióticos de toxicidad selectiva son el cloranfenicol y la puromicina, que inhiben el ribosoma bacteriano, pero no el ribosoma eucariota que es estructuralmente diferente.
  • 72.
    Los antibióticos seutilizan para tratar enfermedades humanas y en la ganadería intensiva para promover el crecimiento animal. Esto último puede contribuir al rápido desarrollo de la resistencia antibiótica de las poblaciones bacterianas. Las infecciones se pueden prevenir con medidas antisépticas tales como la esterilización de la piel antes de las inyecciones y con el cuidado apropiado de los catéteres. Los instrumentos quirúrgicos y dentales también son esterilizados para prevenir la contaminación e infección por bacterias. Los desinfectantes tales como la lejía se utilizan para matar bacterias u otros patógenos que se depositan sobre las superficies y así prevenir la contaminación y reducir el riesgo de infección.
  • 74.
    Uso de lasbacterias en la tecnología y la industria • Muchas industrias dependen en parte o enteramente de la acción bacteriana. Gran cantidad de sustancias químicas importantes comoalcohol etílico, ácido acético, alcohol butílico y acetona son producidas por bacterias específicas. También se emplean bacterias para el curado de tabaco, el curtido de cueros, caucho, algodón, etc. Las bacterias (a menudo Lactobacillus) junto con levaduras y mohos, se han utilizado durante miles de años para la preparación de alimentos fermentados tales como queso, mantequilla, encurtidos, salsa de soja, vinagre, vino y yogur.
  • 75.
    • Las bacteriastienen una capacidad notable para degradar una gran variedad de compuestos orgánicos, por lo que se utilizan en el reciclado de basura y en biorremediación. Las bacterias capaces de degradar los hidrocarburos son de uso frecuente en la limpieza de los vertidos de petróleo.
  • 76.
    • Las bacterias tambiénse utilizan para la biorremediación de basuras tóxicas industriales. En la industria química, las bacterias son utilizadas en la síntesis de productos químicos enantioméricamente puros para uso farmacéutico o agroquímico. • Las bacterias también pueden ser utilizadas para el control biológico de parásitos en sustitución de los pesticidas. Esto implica comúnmente a la especie Bacillus thuringiensis (también llamado BT), una bacteria de suelo Gram-positiva. Las subespecies de esta bacteria se utilizan como insecticidas específicos para lepidópteros.
  • 77.
    • Debido asu especificidad, estos pesticidas se consideran respetuosos con el medio ambiente, con poco o ningún efecto sobre los seres humanos, la fauna y la mayoría de los insectos beneficiosos, como por ejemplo, los polinizadores.
  • 78.
    • Las bacteriasson herramientas básicas en los campos de la biología, la genética y la bioquímica moleculares debido a su capacidad para crecer rápidamente y a la facilidad relativa con la que pueden ser manipuladas. Realizando modificaciones en el ADN bacteriano y examinando los fenotipos que resultan, los científicos pueden determinar la función de genes, enzimas y rutas metabólicas, pudiendo trasladar posteriormente estos conocimientos a organismos más complejos.
  • 79.
    Control de crecimientobacteriano  Importancia:  Bacterias crecen en una variedad de ambientes  Crecimiento descontrolado o en exceso puede causar daños ambientales o enfermedades.  Agentes de control bacteriano:  Antibióticos  Antisépticos  desinfectantes
  • 80.
     Antibióticos   Antiséptico   Químico producido poruna bacteria u hongo que puede controlar el crecimiento de otra bacteria u hongo. Controla crecimiento bacteriano en tejidos vivos. Desinfectantes  Controla el crecimiento bacteriano en objetos inanimados.
  • 81.
    ** los antisépticosy desinfectantes no matan todas la bacterias como ocurre en esterilización. ** reducen el número de bacterias en la superficie.
  • 82.
  • 83.
  • 84.
    Toda la informacióngenética esencial para la vida de la célula bacteriana, está contenida en una única molécula de ADN de doble cadena, circular y covalentemente cerrado, a la que podemos referirnos como “cromosoma bacteriano”. Muchas bacterias, poseen además ADN extra cromosómico, también circular cerrado, denominado ADN plasmídico, por estar contenido en estructuras llamadas “plásmidos”
  • 85.
    Las dos funcionesdel material genético son replicación (duplicar su material genético para posterior herencia a su progenie) y expresión ( determina las carácterísticas observables, el fenotipo). Poseen ARN de transferencia y ribosomal también.
  • 86.
    El tamaño delgenoma bacteriano es variable de una bacteria a otra. La mayoría de las bacterias tienen un solo cromosoma circular con ADN de doble cadena. Aunque hay bacterias con ADN lineal y bacterias con ADN lineal y circular ( Agrobacterium). El cromosoma es cientos de veces más largo que el diámetro de la célula, aún así se acomoda al citoplasma gracias al "superenrollamiento" que sufre. Hay excepciones ,como el micoplasma, cuyo cromosoma es una cuarta parte del de otras bacterias. Las bacterias son haploides, sólo poseen una copia de su cromosoma.
  • 87.
    EXPRESION DEL MATERIALGENETICO Transcripción •Síntesis de ARN a partir de información del ADN. •Una hebra de ADN sirve como molde para la síntesis de ARN. • Los nucleotidos que conforman el ADN están distribuidos en CODONES, a partir de regiones iniciadoras del gen hasta llegar al codón de terminación. • Para iniciar la transcripción , debe de unirse la RNA polimerasa a la región promotora( pares de bases antes del codón de inicio). • Cada codón determina un aminoácido y la secuencia dentro de la proteina que se va a traducir. • Los genes pueden estar organizados de varias maneras; Operones ( grupos de uno o más genes estructurales).Se transcriben siempre que haya algo en el ambiente que "alerta" de su necesidad, con lo cual existen proteínas represoras y también inductoras que regulan estos genes. Islas de patogenicidad ( agrupación de genes de virulencia).
  • 88.
    • Traducción Síntesis deproteínas a partir de ARNm que transporta la información codificada en genes.
  • 89.
    Todos los grupostienen su relevancia, sin embargo hay tres grupos que se caracterizan por tener actividades muy singulares. Las clamidias, mycoplasmas y rickettsias se estudian en forma conjunta por poseer características comunes que las llevaron a ser confundidas con virus. Entre éstas, destacamos, su pequeño tamaño (son capaces de atravesar filtros bacterianos) y la exigencia energética de la célula huésped (parásitos intracelulares obligados) característicos de chlamydias y rickettsias. La forma de multiplicación (división binaria), la presencia de ADN y ARN simultáneamente y la sensibilidad a antibióticos las clasifican definitivamente como bacterias.
  • 90.
    Rickettsia es ungénero de bacterias (colectivamente denominadas rickettsias) que pertenece a la familia Rickettsiaceae Las rickettsias son parásitos intracelulares obligados, muy pequeñas, Gramnegativas y no forman esporas. Son altamente pleomórficas pues se pueden presentar como cocos, bacilos o hilos. En el pasado eran considerados microorganismos intermedios entre los virus y las bacterias verdaderas.
  • 92.
    Las rickettsias soncausantes de enfermedades infecciosas transmitidas por aerosoles, mordeduras, picaduras, rasguños, aguas y alimentos contaminados. Ejemplos son el tifus clásico (transmitido por piojos), el tifus murino (por pulgas) y la fiebre de las montañas rocosas (por garrapatas). Asimismo, han sido asociadas a una gran variedad de enfermedades de las plantas.
  • 93.
    Clamidias Antiguamente se denominabanBedsonias o virus basofílicos y virus filtrables ya que eran incapaces de crecer en medios de cultivo sintéticos y eran retenidos por los filtros que se utilizaban para esterilizar medios de cultivo. Su nombre deriva del griego klamys = capa, ya que aparecen dentro de las células infectadas como un cuerpo de inclusión cubriendo al núcleo celular. Son parásitos intracelulares obligados de animales superiores como mamíferos y aves.
  • 94.
  • 96.
    Mycoplasmas Estas bacterias sonlos organismos de vida libre más pequeños que se conocen. Existen especies saprófitas, parásitos vegetales y animales. En el hombre, son agentes de numerosos procesos respiratorios como de infecciones genitales. Sus características biológicas generan dificultades para su diagnóstico. Son procariotas de 200 nm, poseen un genoma pequeño de 1000 KD, no poseen pared celular, son sensible a agentes lipolíticos, desarrollan en medios artificiales complejos, poseen un metabolismo principalmente fermentativo y la mayoría son anaerobios facultativos.
  • 97.
    Mycoplasmas • Estas bacteriaspertenecen a la Clase Mollicutes, Familia Mycoplasmataceae, la cual incluye los Géneros Mycoplasma y Ureaplasma, siendo las especies más importantes desde el punto de vista médico M. pneumoniae, M. hominis y U. urealyticum. • Los micoplasmas son bacterias carentes de pared celular ya que no pueden sintetizar pre-cursores de péptidoglicano. Debido a que sólo están limitados por la membrana plasmática varían de forma desde esféricos o piriformes hasta filamentos ramificados o helicoidales
  • 98.
    Debido a laausencia de pared celular, los micoplasmas no son sensibles a los antibióticos que bloquean la síntesis de la pared celular, como la penicilina u otros antibióticos
  • 99.
    BIBLIOGRAFIA • Helena Curtis- N. Sue Barnes. "Biología". Sexta edición en español. • Margulis, Lynn; Dorion Sagan (2003). Captando Genomas. Una teoría sobre el origen de las especies.. • Ernst Mayr (prólogo). David Sempau (trad.) (1ª edición). Barcelona: Editorial Kairós. ISBN 84-7245-551-3. Margulis, Lynn, (2003) Una Revolución en la Evolución (escritos seleccionados) Colección Honoris Causa, Universitat de Valencia.