Bacterias - Facultad de Medicina
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UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES FACULTAD DE MEDICINA Departamento de Microbiología, Parasitología e Inmunología Microbiología I SEMINARIO 1 Introducción a la Bacteriología OBJETIVOS • Reconocer las características estructurales, fisiológicas y metabólicas de las bacterias. •Relacionar estas características con la patogenia de las infecciones bacterianas. IMPORTANTE •En este seminario sólo se enumerarán las principales estructuras bacterianas. •El alumno deberá conocer las características principales de cada una de ellas. •A lo largo del seminario se plantean preguntas para guiar al alumno en el estudio de este tema. • Las preguntas planteadas en este seminario se discutirán con el docente al comenzar el seminario 2. Bacterias (del griego, bakteria = bastón, vara pequeña) Las bacterias pueden definirse como organismos unicelulares que poseen vida libre y que se reproducen por fisión binaria. Excepciones: bacterias de los géneros Chlamydia, Chlamydophila y Rickettsia que no tienen vida libre y necesitan parasitar una célula eucariota para subsistir. Estructura de las bacterias Cromosoma Estructura y función del genoma bacteriano Las bacterias carecen de un núcleo verdadero, NO POSEEN MEMBRANA NUCLEAR ¿Qué ventajas confiere NO tener membrana nuclear? Presentan por lo general un solo cromosoma: molécula de ADN doble cadena covalentemente cerrada (circular) y superenrollada, confinado en una determinada región del citoplasma denominada nucleoide. ¿Qué otros componentes son parte del genoma procarionte? Funciones del genoma bacteriano • Replicación • Expresión de los genes ADN Replicación Transcripción ARN Traducción Proteína ¿Cuánto mide una bacteria? bacteria Leucocito segmentado bacteria Bacterias esféricas: entre 0.2 y 2 µm de diámetro Bacterias alargadas: 0.2 a 2 µm de ancho por 1 a 10 µm de largo. Morfología de las bacterias Cocos Vibrios Bacilos Cocobacilos Espiraladas Agrupación de las bacterias Envolturas bacterianas gram (+) gram (-) membrana externa membrana plasmática citoplasma citoplasma periplasma peptidoglicano Envolturas bacterianas gram (-) gram (+) Periplasma Membrana citoplasmática IMPORTANTE En algunos textos traducidos del inglés se traduce erróneamente como “pared” lo que nosotros denominamos “envolturas” El LPS NO forma parte de • PREGUNTAS la pared bacteriana, ES parte de la • ¿Por qué se denominan “gram membrana externa (+)” y “gram (-)”? • • • • ¿Cuál es la composición y la función de la pared? y de la membrana externa? ¿Qué función cumple el espacio periplásmico? ¿Por qué las bacterias gram (-) son resistentes a la acción de la lisozima? ¿Tenemos lisozima en nuestro organismo? Membrana externa gram (-) LPS Lipopolisacárido (LPS) Antígeno O Core Lípido A Lipooligosacárido (LOS) Otras estructuras bacterianas Cápsula Flagelos Fimbrias y Pili sexuales ¿Qué función cumplen estas estructuras?, Completar Estructura Cromosoma Pared celular Membrana celular o citoplasmática Periplasma Composición química Función Completar Estructura Composición química Membrana externa Cápsula Flagelo Pili sexual Fimbrias Función Los alumnos deberán conocer • Diferencias entre las envolturas de las bacterias gram positivas y gram negativas. • Características de las envolturas de las micobacterias y los micoplasmas. • Funciones de las proteínas de la membrana externa. • Relación entre las porinas y la resistencia antibiótica. • Diferencia entre lipopolisacárido y lipooligosacárido. Ejemplos. • Ejemplos de bacterias capsuladas y no capsuladas de importancia clínica. • Ejemplos de bacterias que carecen de flagelos. • Características de los endoflagelos. Ejemplos • Fimbrias y pilis sexuales, su relación con la patogenia. Micaela se encuentra bajo tratamiento con antiácidos; tiene planeada una excursión para el fin de semana. El sábado prepara una tortilla de papas utilizando huevos que lamentablemente están contaminados en su cáscara con Salmonella enterica. Al romperlos para batirlos se produce una inoculación de dichos microorganimos en el alimento. Como la cocción no fue lo suficientemente prolongada como para inactivar a las bacterias patógenas, éstas se encuentran en la parte más interna de la tortilla. El alimento se enfría a temperatura ambiente mientras Micaela se prepara para la excursión. A la hora del almuerzo Micaela y su amiga Catalina comen la tortilla. Al atardecer, se suma al grupo Juan quien come los restos del alimento que permanecieron a temperatura ambiente durante toda la tarde. El domingo a la noche Micaela y Juan comienzan con diarrea y dolor abdominal. Catalina no presenta síntomas el domingo ni en los días subsiguientes. Cree usted que los síntomas de Micaela y Juan podrían estar relacionados con la ingesta del alimento contaminado? El número de microorganismos presentes en la tortilla luego de la cocción era el mismo que el presente cuando Juan la comió por la noche? Mecanismos inmunes de defensa Interacción de la bacteria con el hospedador ¿Cómo se dividen las bacterias? Fisión binaria Pared celular 1. Replicación de ADN y elongación de la bacteria Membrana celular Cromosoma 1 2. Invaginación de la membrana y la pared celular Cromosoma 2 3. Formación del septo 4. Separación de las células hijas Tiempo medio de generación (TMG) Ej. Salmonella enterica, Escherichia coli 20 min M. tuberculosis 15 h Implicancias en: Inicio de síntomas Tiempo de espera para el diagnóstico ¿Cómo se dividen las bacterias? – Dosis Infectante Tiempo Horas:min Número de bacterias Número de bacterias ¿Por qué es importante el número de bacterias que ingresan al individuo? Dosis Infectante (DI): Mínimo número de bacterias necesario para producir infección Ej. Salmonella spp. 10-100 millones de organismos Shigella spp. 100 organismos Tiempo (horas) Si la tortilla tenía aproximadamente 1 millón de organismos por porción, usted cree que luego de 6 horas a temperatura ambiente tenía suficientes organismos como para enfermar a Juan? Dosis Infectante ¿Por qué cree que Micaela pudo enfermarse si comió la tortilla cuando tenía 1 millón de organismos por porción y Catalina que la comió al mismo tiempo no sufrió síntomas? Dosis Infectante de Salmonella spp.: 10-100 millones de organismos Mecanismos inmunes de defensa Interacción de la bacteria con el hospedador Dosis infectante: ¾ Propia de cada microorganismo ¾ Depende de factores de la bacteria y del hospedador Mecanismos inmunes de defensa Interacción de la bacteria con el hospedador Factores que afectan el crecimiento Características Metabólicas Diagnóstico Microbiológico Logaritmo del número de células viables Crecimiento bacteriano Estacionaria Logarítmica o Exponencial Declinación Algunas bacterias permanecen viables Latencia Bacterias totales en la población Pocas Bacterias Bacterias vivas Tiempo (horas) Bacterias muertas Fases del crecimiento in vitro Etapas en el hospedador Latencia Entrada-Establecimiento Logarítmica Multiplicación-daňo (aparición de síntomas) Estacionaria Respuesta inmune Tratamiento Declinación Descenlace-cura Factores que afectan el crecimiento bacteriano FISICOS ¾ Temperatura Tasa de Crecimiento Termófilas Mesófilas Psicrófilas Temperatura (oC) ¾ pH Optimo 6.5 - 7.5 ¾ Presión osmótica Pared celular ¿Qué hubiese ocurrido si la tortilla se hubiera almacenado refrigerada? ¿Qué ocurre con bacterias que contaminan alimentos y son productoras de toxinas? ¿Por qué algunas bacterias que causan infecciones intestinales tienen una DI alta (ej. Salmonella) y otras baja (ej. Shigella spp.)? ¿Por qué algunas bacterias como S. aureus contaminan frecuentemente alimentos salados? Factores que afectan el crecimiento QUIMICOS ¾Fuente de Carbono ¾Fuente de Nitrógeno, azufre y fósforo ¾Oxígeno Aerobia estricta Requiere O2 para crecer Respiración aerobia Mycobacterium tuberculosis Pseudomonas aeruginosa Anaerobia estricta Sólo crece en ausencia de O2 Respiración anaerobia Fermentación Bacteroides (intestino) Clostridium tetanii, C. Perfringens, C. Botulinun Facultativa Crece en presencia o ausencia de O2 Respiración aerobia (si hay O2) Fermentación o respiración anaerobia (si no hay O2) Salmonella spp. Escherichia coli Staphylococcus aureus Aerotolerante Indiferente al O2 Fermentación Streptococcus pneumoniae Microarofílica Requiere baja concentración de O2 Respiración aerobia Helicobacter pylori Campylobacter spp. ¾C02 – Cádmicas – Neisseria spp. Factores que afectan el crecimiento HIERRO (Fe) En el HUÉSPED En la BACTERIA -El Fe es esencial y a la vez tóxico (debe estar asociado a proteínas). -Las proteínas que unen Fe limitan la disponibilidad de Fe libre. - Frente a la inflamación se aumenta el secuestro de Fe para disminuir la multiplicación bacteriana. -El Fe es esencial para respiración y síntesis de ADN. - Se han desarrollado mecanismos de captación de Fe, tanto libre como asociado a macromoléculas. Crecimiento bacteriano ¿Cómo se mide el crecimiento bacteriano? ¾ Turbidez ¾ Siembra en medio sólido Unidades Formadoras de Colonias (UFC) Factores que afectan el crecimiento LA CAPACIDAD DE CAPTAR HIERRO La disponibilidad de Fe en los tejidos del huésped aumenta la virulencia de microorganismos como E. coli, Salmonella spp., Neisseria spp. entre otros. - Disminución del pH - Baja de potencial redox Transferrina - Fe bacteria Se favorece la multiplicación bacteriana Fe libre Factores que afectan el crecimiento LA CAPACIDAD DE CAPTAR HIERRO Mecanismo indirecto Mecanismo directo PREGUNTAS • ¿Qué ventajas confiere NO tener membrana nuclear? • ¿Qué función cumplen los polisacáridos del LPS? y la porción lipídica? • ¿Cómo reconoce nuestro organismo la presencia de LPS? • ¿Qué síntomas puede presentar un paciente que tiene en circulación LPS? ¿Por qué? • ¿ Qué bacterias de importancia médica poseen LPS? Y LOS? • ¿Qué síntomas genera la presencia de LOS en circulación? ¿Por qué? • ¿En qué situaciones el tejido de un paciente puede sufrir disminución de pH y/o de potencial redox? • La sobredosis de Fe puede favorecer a las infecciones, ¿qué ejemplos de la clínica conoce? Bibliografía recomendada • Microbiología biomédica de Basualdo y col. 2006. Capítulos 3, 4 y 5 De lectura obligatoria: Bacteriología Médica de Sordelli y col. 2006. Capítulo 5: Relación huésped-bacteria Consultas: ccerquetti@yahoo.com.ar UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES FACULTAD DE MEDICINA Departamento de Microbiología, Parasitología e Inmunología Microbiología I - General Muchas gracias!
