II Unidad :

Comprender los mecanismos (inmunidad innata y adaptativa) que el organismos utiliza para defenderse de

agentes patógenos.

Identificar las características de bacterias y virus, con énfasis en su uso

medico y biotecnológico.

Bacterias

• Son procariontes unicelulares con un tamaño que va desde 0,3 y 5 um.

• Pared celular rígida compuesta de peptidoglucanos.

• Utilizan flagelos para moverse. Pueden poseer también fimbrias o pili muy numerosos y cortos, que pueden servir como pelos sexuales para el paso de ADN de una célula a otra.

• Se reproducen muy rápidamente por un mecanismo asexual Fision Binaria.

• Citoplasma: Presenta un aspecto viscoso, y en su zona central aparece un nucleoide que contiene la mayor parte del ADN bacteriano. En algunas bacterias aparecen fragmentos circulares de ADN con información genética, dispersos por el citoplasma: son los plásmidos.

• En el citoplasma se encuentran inclusiones de diversa naturaleza química.

• Poseen ARN y ribosomas característicos, para la síntesis de proteínas.

BACTERIASBACTERIAS

• 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.

BACTERIAS: CaracterísticasBACTERIAS: Características

Procariotas. Unicelulares. Carecen de organelos

rodeados por membranas.

Pared celular de peptidoglucano.

DNA en forma de anillos – plásmidos.

No tienen cromosomas.

Presentan estructuras especializadas

Pili (Intercambio de material genético)

Flagelos (Movimiento)

Cápsulas (Protección del medio ambiente)

• Existen cientos de especies de bacterias, pero todas ellas tienen una de las tres formas existentes:

• Algunas son bastones y se llaman bacilos. • Otras tienen forma de esferas pequeñas y se llaman

cocos. • Otras son helicales o espirales.

Principales formas bacterianas Principales formas bacterianas

CocosCocos: células mas o menos esféricas, resistentes a la desecación.

BacilosBacilos: en forma de bastón, alargados, que tienen una mayor área de superficie para absorber nutrientes.

bacilos

Espirilos: Hélices que pueden moverse que se mueven con facilidad en los fluidos.

VibriosVibrios: proyectada su imagen sobre el plano, tienen forma de coma.

espirilos vibrios

Agrupaciones de doscélulas, dependiendo

si son de formas esféricas

o alargadas, serándiplococos o diplobacilos.

Si existe mayor agrupación de unidades encontramos estreptococos forma de rosario) y estreptobacilos (cadenas)

Los estafilococos son una organización que se caracteriza por grupos en forma de racimos de uvas

• Bacterias intracelulares facultativas: se multiplican en el medio extracelular y escapan a los mecanismos de defensa escondiéndose dentro de las células.

• Bacterias intracelulares obligadas: solo pueden vivir y multiplicarse dentro de las célalas del hospedero.

• Bacterias extracelulares: Solo viven y se multiplican en el espacio intercelular del tejido conjuntivo, vías respiratorias, intestinal y sangre

Clasificación según la reacción de su pared con la tinción Gram ( positivas y negativas)

• La diferencia de composición bioquímica de las paredes de dos grupos de bacterias es responsable de su diferente comportamiento frente a un colorante formado por violeta de genciana y una solución yodurada (coloración Gram).

• Se distinguen las bacterias grampositivas (que tienen el Gram después de lavarlas con alcohol) y las gramnegativas (que pierden su coloración).

Bacterias Gram Positivas Tienen sobre su membrana plasmática una gruesa capa de peptidoglicano.

Bacterias Gram Negativa: Presentan sobre su membrana una delgada pared celular de peptidoglicano y sobre ella una membrana plasmática externa

BACTERIAS: CaracterísticasBACTERIAS: CaracterísticasReproducen por fisión binaria (duplicación: dar origen a dos

células o más). Durante la fisión binaria, se duplica ADN bacteriano, después empieza a crecer una membrana entre el ADN duplicado y se divide la pared celular para formar dos bacterias.

Se puede completar la fisión binaria en tan solo unos 20 minutos.

BACTERIAS: CaracterísticasBACTERIAS: Características

Autótrofas (prod. su propio alimento, CO2 como fuente) Fotosintéticas o quimiosintéticas

Heterotrofas Absorben nutrientes del

ambiente(materia orgánica como fuente o materia prima)

Hábitat Suelo, aire, cuerpos de agua Condiciones normales o extremas

Clasificaciones de bacterias

Respuesta al oxígeno gaseoso: • Aeróbicas • Anaeróbicas • Obligadas • Facultativas

Forma de obtener energía: • Autotróficas • Fotoautótrofas (luz) (cianobacterias)• Quimioautótrofas (oxidaciones)• Heterotróficas

Coloración: (Christian Gram, 1884)• Gram(+)• Gram(-)

Según la fuente de energía los seres vivos pueden ser fotótrofos y quimiótrofos

tipo fuente de energía

fuente de carbono

ejemplos

Fotoautotrofas Luz CO2 Algas y cianobacterias

Fotoheterotrofas Luz Compuestos orgánicos

Algas y bacterias fotosintéticas

Quimioautotrofas o Litotrofas

Química Compuesto inorgánicos: H2, NH3, NO2, H2S, CO2

Pocas bacterias

Quimioheterotrofas o Heterotrofas

Química Compuesto orgánicos: glucosa

La mayoría de bacterias

El tiempo de división de la mayoría de lasbacterias es generalmente menos de una

hora (duplicación en 20 min.)Algunas como la tuberculosis y la lepra

tienentiempos de generación muchos mas largos.

Un cultivo que contiene 1000 bacterias/mlcon un tiempo de generación de 20 min.

alcanza los16.000 individuos en una hora.

Esta forma de crecimiento se conoce como exponencial o logarítmica.

Tiempo (min) 0 20 40 60

N° de individuos

1000 2000 4000 16000

IDENTIFICACIÓN DE BACTERIASIDENTIFICACIÓN DE BACTERIAS

•Tinción Gram: De acuerdo a este tipo de tinción existen bacterias :

Gram +

Gram –

• La respuesta de las células a la tinción se debe a diferencias en la complejidad y química de su pared celular, la cual contiene un polímero llamado Peptidoglicano o Mureína.

• La pared celular de las bacterias Gram – , contienen menor cantidad de peptidoglicano comparado con las bacterias Gram +.

Pared Bacteriana

El espesor de la pared celular de una bacteria Gram (-) es mucho menor que el de una Gram (+). Por fuera de la pared se encuentra una membrana externa, solo presente en las Gram (-)

Pared Pared

de de

PeptidoglicanoPeptidoglicano

Tinción Tinción en en

Bacterias Bacterias Gram+ Gram+

y y Gram -Gram -

Las positivas adquieren una coloración púrpura y las negativas adquieren una tonalidad rosada

BacteriasBacterias Gram Gram

Positivas Positivas

Bacterias Bacterias

Gram Gram

Negativas Negativas

Fase de latencia: Fase de latencia: Se adaptan a las condiciones ambientales para iniciar su crecimiento. Es la fase de adaptación al medio, existe aumento de la masa celular pero no hay aumento en el número de células.

Fase exponencial: Fase exponencial: multiplicación acelerada de las bacterias por condiciones optimas.(temp. Y nutrientes) Es la fase donde se produce un incremento exponencial del número de microorganismos.

Fase estacionaria:Fase estacionaria: disminución del crecimiento de la población por el agotamiento de nutrientes o fuente de energía. En este periodo son mas las bacterias muertas que las vivas, hasta que se termina con la muerte de todas.

Fase de declinación:Fase de declinación: Disminución de la población , lo que determina extinción.

Control de Control de ccrecimiento recimiento bbacterianoacteriano

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 Químico producido por una bacteria u

hongo que puede controlar el crecimiento de otra bacteria u hongo.

Antiséptico 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.

La temperatura es un factor ambiental importante

en el control de crecimiento microbiano.Las bacterias pueden agruparse según losmárgenes de temperatura que requieren.

Se distinguen 4 grupos:

• Psicrofilos • Mesófilos

• Termofilos • Hipertermofilos

Tipo Rango deTemperatura(° C)

Temperatura

Optima (°C)

Ejemplo

Psicrofilo 0 - 20 15 Flavobacterium

Mesófilo 20 - 40 38 E. coli

Termofilo 40 - 70 60 Bacillusstearothermophillus

Hipertermofilos 90 - 115 106 Thermus acuaticus

La fisión binaria forma clones, sin embargo lasbacterias presentan una alta tasa de mutaciones

loque permita la variabilidad.Dicha característica se ve acentuada con

procesosde recombinación genética entre ellas.Los procesos de intercambio genético son: Transformación Conjugación Transducción

Proceso en el cual una bacteria absorbe ADNliberado por una bacteria muerta.El ADN es atrapado e introducido por un complejo proteínico capaz de unirse al ADN, presente en la superficie de la bacteria. Este proceso provoca un cambio genético en lacélula receptora.

Las bacterias pueden transferir plásmidos(Son estructuras de ADN circular ), mediante

conjugación, a través del pili.Se forma un puente entre dos células y por estepasa una cadena del ADN plasmídico hacia la célulareceptora, regenerándose después la cadena doblea partir de cada una de las simples.Concluida la transferencia, las bacterias se separan.El ADN de la bacteria donante se replica, y pasa, en

todo o en parte, a la bacteria receptora. Hay recombinación del ADN del receptor con el del

donante.

Es la transferencia de un fragmento genético deuna célula a otra por un virus.Esto se realiza por medio de un bacteriófago (virus que infecta bacterias) .El ADN viral entra en la bacteria, el ADN de labacteria se rompe y parte de los fragmentos se unenal ADN viral. Cuando se libera la partícula viral quetambién contiene ADN bacteriano puede infectar masbacterias.

El ADN viral introducido también puede recombinarse con el bacteriano y generar la

variabilidad .

Papel de las bacterias en los ecosistemas:

El reciclado de nutrientes y elementos como el carbono, el nitrógeno, el azufre, etc., depende de la presencia de bacterias. Al descomponer los organismos muertos, devuelven al ambiente estos elementos para que estén disponibles para otros seres vivos. Participan de los ciclosbiogeoquímicos (Bacterias Nitrificantes)

Importancia de las bacterias

Están en los tratamientos de aguas residuales Limpian los ríos del exceso de materia orgánica

que echan las fábricas e, incluso, hay bacterias que descomponen el petróleo (y compuestos similares) en sustancias que luego pueden utilizar otros microorganismos

Otras bacterias se podrían emplear para eliminar elementos tóxicos, como los insecticidas

En la lixiviación microbiana: utilización de bacterias para conseguir metales puros.

En el cuerpo humano se encuentran bacterias muy beneficiosas dentro del intestino (Streptococus, Bacteroides, Lactobacillus) que, a cambio de comida y un lugar donde vivir, sintetizan para nosotros vitamina K, vitamina B12, tiamina... que son elementos esenciales para la vida humana.

Producción de Insulina Un ejemplo son las bacterias del géneroStreptomyces producen antibióticos naturales ensu metabolismo secundario. Los productos finales del metabolismo secundariopueden resultar tóxicos, y por eso la célula losconvierte en productos menos dañinos, como losantibióticos.

*Antibiograma*

Importancia de las bacterias

Muchas especies de bacterias viven como simbiontes en otros organismos. La piel y el aparato digestivo tienen una flora normalFlora intestinal normal:

• más de 200 especies • influenciada por:• genética• edad• sexo• stress• dieta

Efectos benéficos:• reducen la susceptibilidad a las infecciones• previenen la colonización por bacterias patógenas• producen algunas vitaminas (K, B12)• estimulan el desarrollo de tejido linfático (defensa)

Efectos nocivos:• competencia por nutrientes• enfermedades (caries, enf. periodontal, diarrea)

Enfermedades producidas por Bacterias

• Peste (Yersinia pestis)• Tuberculosis (Mycobacterium tuberculosis)• Sífilis (Treponema pallidum)• Cólera (Vibrio cholaereae)• Ántrax(Bacillus anthracis)• Meningitis (Neisseria meningitidis)

"Únicamente serán considerados virus aquellos agentes infecciosos cuya partícula elemental contenga un solo tipo de ácido nucleico".

Postulado de Lwoff:

VIRUS

Son parásitos intracelulares obligados: carecen de los constituyentes necesarios para crecer y multiplicarse (ribosomas, sistemas enzimáticos, etc), por lo que tienen que usar los de las células a las que parasitan.

Los virus no tienen metabolismo propio. Ningún virus aislado:

• utiliza energía• almacena energía • efectúa procesos como la respiración • puede sintetizar proteínas

Los virus dependen de las células que parasitan; el parasitismo se da a nivel genético: el genoma viral reemplaza al genoma de la célula hospedadora en el control de la síntesis de ácidos nucleicos y proteínas.

• Material genético: puede ser ADN o ARN

• Cápside: formada por proteínas que se agrupan en subunidades llamadas capsómeros.

• Envoltura: algunos virus tienen una envoltura derivada de las membranas de las células que parasitan

Estructura de los Virus

Genoma de ARN:

• Cadena simple (mosaico del tabaco)

• Cadena doble (reovirus)

• Polaridad (+) (hepatitis A)

• Polaridad (-) (influenza)

• Polaridad mixta (arenavirus)

Genomas virales

Genoma de ADN:

• Cadena doble, lineal (Herpes) o circular (SV40) • Cadena simple, lineal (parvovirus) o circular (fagos)

Ciclo lítico

Ciclo lísogénico

Ciclo lítico y ciclo lisogénico

• Ciclo lítico:

El virus produce inmediatamente los ácidos nucleicos virales y las proteínas de la cápside. Estos se ensamblan, produciendo nuevas partículas virales que son liberadas al medio al producirse la lisis celular

• Ciclo lisogénico: El virus integra su genoma al cromosoma de la célula infectada, replicándose conjuntamente el ácido nucleico del parásito y el del huésped. En determinadas circunstancias (por ejemplo ruptura del ADN bacteriano por luz ultravioleta o agentes químicos), el virus se activa, y comienza la producción de partículas virales, produciendo la lisis celular.

Viroides

Los viroides son agentes infecciosos que , como los virus, tienen un solo tipo de ácido nucleico y son parásitos absolutos, pero no tienen cápside ni envoltura. Están constituidos solo por una secuencia de nucleótidos, que no codifica información para la síntesis de proteínas, en cambio los virus siempre poseen dicha información.

Priones

Los priones están constituidas únicamente por una proteína de aproximadamente 250 aminoácidos. Es decir carecen completamente de ácidos nucleicos.