Este documento trata sobre aspectos generales de microbiología clínica. Explica que la microbiología estudia los seres vivos no visibles a simple vista como bacterias, hongos, virus y parásitos. Describe las diferentes ramas de la microbiología y la diversidad microbiana, incluyendo los tipos celulares procariotas y eucariotas. Resalta las características diferenciales entre bacterias, arqueas y eucariotas.

1. Aspectos generales en Microbiologia clínica Escuela de medicina: UMAR

2. 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

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

4. Ramas que estudia la microbiología: 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)‏

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

6. PROTOZOOS BACTERIAS HONGOS VIRUS Helmintos

7. TIPOS CELULARES PROCARIONTE EUCARIONTE Bacterias Arquea Protistas Hongos Plantas Animales

9. 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

11. 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

12. Clasificación Organismos 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

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

14. Los tres grandes dominios de la vida

15. 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.

16. La gran profundidad evolutiva de los microorganismos

17. ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

18. Características diferenciales entre Bacteria, Archaea y Eukarya

19. 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

20. Estructura y fisiología Bacteriana

21. Estructura y función celular: PROCARIOTA BACTERIA ARQUEA

22. 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

23. 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

24. 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:

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

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

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

28. Clasificación de las Bacterias de importancia medica

29. 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.

30. 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

31. Tamaño comparativo de bacterias, virus y ácidos nucleicos

32. Diversidad de procariotas: enfoque biomédico v/s virus

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

35. 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

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

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

38. 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.

39. 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

40. 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.

41. Gránulos de polihidroxibutirato (PHBs)‏ vesículas de gas flotación

42. Ribosomas 80S v/s 70 S

43. ADN cromosomal: nucloide bacteriano Único Monocatenario ADN Sin histonas Funciones celulares

44. Plasmidios ADN extracromosomal Resistencia antibioticos Metales pesados, UV Síntesis de pigmentos

46. Membrana celular Composición química Funciones Transporte de sustancias Barrera de permeabilidad En fot ó trofas: Estructuras i ntracitoplasmáticas(fotosintesis)‏ Respiración celular Agentes reforzantes: esteroles Archaea, membranas adaptadas a condiciones extremas - éteres de alcohol isoprenoide, algunas monocapas

48. 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.

49. 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

50. 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 (-)

51. Gram + Gram- Bacteria

52. Estructura del Peptidoglicano

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

54. 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

55. 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 -

56. 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.

59. GRAM + GRAM -

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

61. 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

62. 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

63. Síntesis de Peptidoglicano Bactoprenol (C 55 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

64. Transpeptidación Inhibido por la penicilina G.

65. Componentes no esenciales Capsula Pili sexual Flagelo Fimbria Esporas Plasmidos

66. 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 .

67. 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.

68. Evasión de una bacteria patógena capsulada del sistema complemento

69. 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.

70. 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.

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

72. 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

73. Características importantes de las esporas y sus implicaciones medicas.

75. 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

77. ¡Muchas gracias por su atención!