MICROBIOLOGIAALEJANDRO PARI CH.

CARACTERSTICAS DEL MATERIAL GENTICO PROCARITICO, EUCARITICO

El material gentico de los microorganismos estcompuesto por cidos nucleicos (ADN y ARN).

Cromosomas: Las bacterias y arqueas contienennormalmente cromosomas cerrados, esto es, sinextremos. El nmero de cromosomas es variable,desde un nico cromosoma (Escherichia coli) avarios. Se consideran cromosomas a aqullasmolculas de ADN que portan informacin genticaimprescindible para que la bacteria pueda crecer ymultiplicarse.

En cualquier caso, los procariontes son organismoshaploides porque slo tienen una copia de cadauno de los cromosomas. En su ciclo biolgicotampoco hay fases diploides.

Los cromosomas procariticos parecen tener unnico origen de replicacin, a diferencia de loseucariticos que tienen varios.

PLSMIDOS:

Las bacterias pueden contener plsmidos que sonmolculas de ADN cerrado o abierto, con un nicoorigen de replicacin, portadores de informacinprescindible (pero necesaria para llevar a cabociertas funciones metablicas, de produccin decompuestos o de resistencia a antibiticos) cuyonmero es variable (plsmidos de bajo nmero decopias con 1 2 por clula y plsmidos de altonmero de copias con decenas o centenas porclula).

CPSULA

Por fuera de la pared, algunas bacterias presentanuna capa de polisacridos o de protenas quepuede ser gruesa o delgada, rgida o flexible, que esuna cubierta continua formada por un gelhidroflico. Cuando la estructura es firme y tienebordes definidos, se habla de cpsula.

Esta est organizada en una matriz muy compactaque excluye las partculas como las de tinta china

La cpsula es un determinante de patogenicidadpara la bacteria ya que le da resistencia a la fago-citosis y a la lisis intracelular y le permite la ad-herencia a las mucosas del husped.

Tal es su importancia en la virulencia que se havisto que bacterias que pierden su cpsula sevuelven avirulentas o no patgenas.

Cuando la estructura es amorfa y de bordes poco definidos e irregulares se habla de glicoclix

LAS ESPORAS DE PROCARIONTES

Diversas bacterias Gram positivas pueden formaruna estructura latente, de especial resistencia,denominada endospora.

Las endosporas se desarrollan dentro de clulasbacterianas vegetativas de tan slo algunos gneroscomo: Bacillus y Clostridium (bacilos), Sporosarcina(cocos).

Dichos microorganismos sufren un ciclode diferenciacin en respuesta acondiciones ambientales: el proceso,denominado esporulacin, esdesencadenado por el casi agotamientode varios nutrientes (carbono,nitrgeno o fsforo).

Cada clula forma una espora interna nicaque es liberada cuando la clula madre sufreautlisis. La espora es una clula en reposo,muy resistente a la desecacin, al calor y alos compuestos qumicos; cuando seencuentra en condiciones nutricionalesfavorables, se activa la espora, germinapara producir una clula vegetativa.

ESPORULACIN

El proceso de esporulacin inicia cuando lascondiciones nutricionales se tornan pocofavorables, hay casi agotamiento de las fuentes denitrgeno o de carbono (o ambas), lo queconstituye los factores ms significativos.

La esporulacin ocurre masivamente en cultivosque han terminado su crecimiento exponencialcomo consecuencia del casi agotamiento de losnutrientes.

La formacin de endosporas, esporognesis o esporulacin,comienza normalmente cuando cesa el crecimiento debidoa una falta de nutrientes. Se trata de un proceso complejo ypuede dividirse en varias fases.

Primero se forma un filamento axial de material nuclear(fase I).

Seguido de un plegamiento interno de la membrane celularpara englobar una de las hebras de DNA, formndose elsepto de la prespora (fase II).

La membrana contina creciendo y engloba a la endosporainmadura con una segunda membrana (fase III).

A continuacin, se elabora el crtex en el espacio situadoentre las dos membranas, donde se acumulan tanto calciocomo cido dipicolnico (fase IV).

Despus, se forman las cubiertas de protenas (fase V)

Madura la endospora (fase VI).

Finalmente, las enzimas lticas destruyen el esporangioliberando la endospora (fase VII).

FUNCIONES DE NUTRICIN EN LAS BACTERIAS

La mayor parte de las bacterias son hetertrofas y debentomar el alimento orgnico sintetizado por otrosorganismos. La obtencin del alimento la hacen pordiversos caminos:

Las bacterias de vida libre suelen ser saprfitas, vivensobre materia orgnica muerta.

Muchas viven en relacin estrecha con otrosorganismos. De ellas, la mayora son comensales y nocausan daos ni aportan beneficios a su husped;algunas son parsitas (producen enfermedades) y otrasson simbiontes (establecen relaciones con otrosorganimos con beneficio mutuo).

Otras bacterias son auttrofas y utilizan compuestos inorgnicos para su nutricin:

Las auttrofas fotosintticas, como las bacteriassulfurosas verdes y purpreas. No utilizan aguacomo dador de electrones en la fotosntesis, sinootros compuestos, como el sulfuro de hidrgeno, ypor lo tanto no producen oxgeno. Al poseerpigmentos que absorben luz casi infrarroja, puedenrealizar la fotosntesis prcticamente sin luz visible.

Las auttrofas quimiosintticas, a diferencia de las fotosintticas, utilizan la energa que desprenden ciertos compuestos inorgnicos al oxidarse.

Independientemente del tipo de nutricin,las bacterias pueden necesitar el oxgenoatmosfrico (bacterias aerobias) o no(bacterias anaerobias).

Para algunas bactrias anaerobias el oxgenoes un gas venenoso (anaerobias estrictas),otras lo utilizan cuando est presente,aunque pueden vivir sin l (anaerobiasfacultativas).

CLASIFICACIN DE LAS BACTERIAS

Descripcin de las bacterias.

A la descripcin de las bacterias pertenecela indicacin de sus caracteristicasmorfologicas, esto es, si se trata de uncoco, un bacilo, o un espirilo, si presentacapsulas, si las celulas estan aisladas uordenadas en grupos (filamentos,tetradas, paquetes), si disponen deflagelos y como se insertan, si formanendosporas, y si las celulas se tien con latincion de Gram.

La descripcion se completa citando las caractersticasmetabolico-fisiologicas mas importates. Hay queindicar:

1. Las relaciones respecto al oxigeno, esto es, si lasceIulas pueden crecer bajo condicionesaerobicas, anaerobicas o ambas.

2. Si la obtencin de energia se realiza porrespiracin, fermentacin o por fotosfntesis.

3. La dependencia del crecimiento frente al pH, con valores ptimos y limites de tolerancia.

4. nutrientes utilizables.

5. Habitat.

6. Relaciones simbioticas o parasitarias.

7. Inclusiones celulares, pigmentacion y sustancias

capsulares.

8. Composicion de los componentes de la paredcelular (estructura del glucopeptido, Iiposacaridos,acidos teicoicos);

9. Diferenciacion serologica (antigenos desuperficie, proteinas homologas).

10. Composicion de bases del DNA (mol % de GC);

11. Hibridaciones DNA-DNA, posibilidad detransfomacion en transferencias interespecificas.

12. secuencia del RNAr 16S o del 5S;

13 sensibilidad frente a los antibioticos.

LA CLASIFICACIN, NOMENCLATURA E IDENTIFICACIN

Constituyen tres reas distintas perointerrelacionadas de la taxonoma bacteriana.

La clasificacin se basa en catalogar a losorganismos dentro de grupos taxonmicos.

Para la clasificacin de las bacterias se necesitantcnicas tanto experimentales como deobservacin; la razn es que a menudo serequieren las propiedades bioqumicas, fisiolgicas,genticas y morfolgicas para describircorrectamente a un taxn.

La nomenclatura se refiere al nombre asignado aun organismo segn las reglas internacionales(establecidas por un grupo reconocido deprofesionales ) segn sus caractersticas.

El trmino identificacin se refiere a la aplicacinprctica de un esquema de clasificacin para:

1) aislar y distinguir a los organismos convenientesde los perjudiciales.

2) verificar la autenticidad o propiedades especialesde un cultivo en un contexto clnico.

3) aislar e identificar al organismo causal de unaenfermedad.

LAS CATEGORAS TAXONMICAS

Estas forman la base para organizar a las bacterias.La taxonoma linneana o de Linneo es el sistemaque mejor conocen los bilogos.

Utiliza las categoras taxonmicas formales (enorden) reino, tipo, clase, orden, familia, gnero yespecie.

Las categoras inferiores son aprobadas por unconsenso de expertos en la comunidad cientfica.De estas categoras, la familia, gnero y especieson las ms tiles

CRITERIOS PARA CLASIFICARA LAS BACTERIAS

CRECIMIENTO EN MEDIOS DE CULTIVO

El cultivo general de la mayor parte de lasbacterias requiere un medio con abundantesnutrientes metablicos. Estos medios por logeneral comprenden agar, una fuente decarbono, y un hidrolizado cido o una fuentede material biolgico sometida adegradacin enzimtica (p. ej., casena).

Se denominan medios complejos.

1. Medios no selectivos

El agar sangre y agar chocolate constituyenejemplos de medios complejos no selectivos quefacilitan el crecimiento de diversas bacterias.

Los medios no selectivos son importantes paraaislar bacterias desconocidas en una muestra.

Por lo general se observan muchos tipos decolonias bacterianas cuando las muestras clnicasse inoculan en un medio no selectivo.

2. Medios selectivos

El fundamento de los mediosselectivos es la incorporacin deuna sustancia que inhibe demanera selectiva el crecimientode las bacterias irrelevantes.

Algunos ejemplos de estas sustancias son:

Azida de sodio: selecciona bacterias grampositivasentre las gramnegativas.

Sales biliares (p. ej., desoxicolato sdico):selecciona bacterias intestinales gramnegativas einhibe a las bacterias gramnegativas de la mucosa ya la mayor parte de las grampositivas

Colistina y cido nalidxico: inhiben el crecimientode numerosas bacterias gramnegativas

Dos ejemplos de medios selectivosson el agar MacConkey (contienebilis), que seleccionaEnterobacteriaceae y el agar sangreCNA (contiene colistina y cidonalidxico) que seleccionaestafilococos y estreptococos.

3. Medios diferenciales

Al cultivarse, algunas bacterias producenpigmentos caractersticos y otras se distinguen conbase en su complemento de enzimasextracelulares; la actividad de estas enzimas seidentifica al observar zonas claras alrededor de lascolonias cultivadas en presencia de sustratosinsolubles (p. ej., zonas de hemlisis en un agarque contiene eritrocitos).

Por ejemplo, las cepas patgenas de Salmonella yShigella no fermentan lactosa y en el agarMacConkey forman colonias transparentes,mientras que los miembros de Enterobacteriaceaeque fermentan lactosa(p. ej., E. coli) formancolonias rojas o rosas.

MICROSCOPIA BACTERIANA

Desde el punto de vista histrico, la tincin deGram, aunada a la visualizacin a travs delmicroscopio ptico, es uno de los mtodos msinformativos para clasificar a las bacterias.

Esta tcnica de tincin por lo general constituye elprimer paso para dividir en trminos generales a lasbacterias con base en una serie de diferenciasfundamentales en la estructura de sus paredescelulares.

PRUEBAS BIOQUMICAS

La prueba de la oxidasa, se emplean paradiferenciar a los microorganismos con base en lapresencia o ausencia de una enzima respiratoria, elcitocromo C, cuya ausencia diferencia a lasEnterobacteriaceae de otros bacilos gramnegativos.

La actividad de la catalasa, por ejemplo, paradiferenciar entre los cocos grampositivos.

Tambin se puede utilizar la sensibilidadantimicrobiana (p. ej., colistina y/o cidonalidxico).

Por ltimo, existen numerosos ejemplosde pruebas bioqumicas que permitenbuscar ciertas funciones metablicascaractersticas y utilizarlas para agrupara las bacterias en un taxn especfico.

PRUEBAS INMUNOLGICAS: SEROTIPOS, SEROGRUPOS Y

SEROVARIEDADES La designacin sero simplemente indica el uso de

anticuerpos (policlonales o monoclonales) quereaccionan con estructuras especficas de la superficie celular bacteriana como los lipopolisacridos(LPS), los flagelos o los antgenos capsulares.

Los trminos serotipo, serogrupo yserovariedad, para fines prcticos, son idnticos;todos ellos utilizan la especificidad de estosanticuerpos para subdividir a las cepas de unaespecie bacteriana.

INESTABILIDAD GENTICA

Los avances en la biologa molecular permitenahora investigar la relacin de genes o genomascomparando secuencias de diversas bacterias. Paraestos casos, la inestabilidad gentica hace queciertos rasgos sean muy variables dentro de ungrupo biolgico o incluso dentro de un grupotaxonmico.

Por ejemplo, los genes que confierenresistencia antimicrobiana o los genesque codifican enzimas (utilizacin delactosa, etc.), se transportan enplsmidos o bacterifagos), elementosgenticos extracromosomales quepueden ser transferidos entre bacteriasdistintas o que pueden ser integradosen un subgrupo de cepas bacterianasque son idnticas en los demssentidos.

SISTEMAS DE CLASIFICACIN

Clasificaciones artificiales

Las primeras clasificaciones bacterianas sebasan en la ordenacin con fines prcticosde las diferentes especies creadas por laagrupacin de cepas caracterizadas por suigualdad o semejanza de algunascaractersticas bsicas:

Propiedades visibles. forma, color, tamao, tincin, movilidad, presencia de cpsula y morfologa de las colonias.

Caractersticas metablicas

Formacin de productos qumicos caractersticos

Nutricin

Presencia de macromolculas artificiales ( antgenos )

Relaciones ecolgicas: produccin de enfermedades, parasitismo...

Clasificacin numrica

Consiste en determinar un gran nmero decaractersticas independientes, 100 a 120, de todaslas cepas en estudio y se establece porcomparacin de los datos obtenidos un coeficientede semejanza que en el caso de dos cepas idnticasser del 100 %. Gracias a los ordenadores estatcnica se ha simplificado mucho y con ella se hanconfirmado la mayora de las especies consideradascomo tales por los mtodos clsicos.

La taxonoma numrica (tambin llamada fentica otaxomtrica) se populariz durante el decenio de 1970.Estos esquemas de clasifi cacin utilizan un grannmero (a menudo mayor de 100) de caractersticas noponderadas tiles desde el punto de vista taxonmico.

El Analytical Profile Index (API) es un mtodo que seutiliza a menudo para identificar un espectro amplio demicroorganismos. El API consta de varias tiras deplstico, cada una de las cuales tiene 20compartimientos miniatura que contienen reactivosbioqumicos. Los resultados de las pruebas con el APIpermiten identificar a casi todos los grupos de bacteriasque se pueden cultivar y a ms de 550 especies. Estossistemas de identificacin cuentan con bases de datosextensas de reacciones bioqumicas microbianas.

La limitante de este mtodo es que es un sistemaesttico que no toma en cuenta la evolucin de lasbacterias ni el descubrimiento sistemtico debacterias patgenas nuevas.

Claves

Las claves organizan los rasgos bacterianosde una manera que permite la identificacineficaz de los organismos. El sistema idealdebe contener el nmero mnimo decaractersticas necesarias para unaclasificacin correcta. Los grupos se dividenen subgrupos ms pequeos con base en lapresencia (+) o ausencia () de unacaracterstica diagnstica.

TAXONOMIA

Taxonoma: (taxis = orden, rango). Es la rama de la biologa que se ocupa de la clasificacin de los seres vivos.

El GNERO est formado por un grupo de especies relacionadas .Un grupo de gneros estrechamente relacionados constituyen una FAMILIA.

Las categoras taxonmicas superiores se definen de igual manera y son las siguientes: ORDEN, CLASE, DIVISIN Y REINO.

En ocasiones existen subclasificaciones de estas categoras taxonmicas bsicas como por ejsubfamilia suborden.

En taxonoma bacteriana, cuando se da nombre auna nueva especie, una cepa concreta se designacomo cepa tipo. Las cepas tipo se conservan encolecciones de cultivos y es importante con finesde nomenclatura, ya que el nombre especfico valigado a ella.

En la ordenacin taxonmica las distintas especiesse van agrupando sucesivamente en una serie decategoras de orden superior gnero, familia,orden, clase y divisin ( phylum). Esta es lallamada ordenacin jerrquica porque cadacategora, en la serie descendente, agrupa unnmero cada vez mayor de unidades taxonmicas,basndose en un nmero cada vez menor depropiedades compartidas.

Categoras taxonmicas

Reino Procaryotae

Divisin Gracillicutes

Clase Scotobacteria

Orden Spirochaetales

Familia Leptospiraceae

Gnero Leptospira

Especie Leptospira interrogans

Clasificaciones con base gentica

La primera utilizada tiene en cuenta la proporcinde bases nitrogenadas del ADN cromosmicobacteriano: G-C y A-T. Si dos especies bacterianasdifieren en su contenido G+C en ms de un 10 % nopueden considerarse afines.

Ms adecuado para precisar pequeas diferenciasde unas especies bacterianas a otras, es el mtodode hibridacin molecular. Este mtodo permiteestablecer el grado de homologa en la secuenciade bases del ADN y los datos obtenidos seemplearon en la clasificacin adoptada en la ltimaedicin (1984) del Manual de Bergey .

Manual de Bergey de bacteriologasistemtica La obra defi nitiva sobre la organizacin taxonmica

de las bacterias es la ltima edicin del BergeysManual of Systematic Bacteriology. Fue publicadopor primera vez en 1923 y esta publicacin clasificadesde el punto de vista taxonmico a las bacteriasconocidas que han sido o no cultivadas o biendescritas, en forma de una clave.

Otro volumen, el Bergeys Manual of Determinative Bacteriology, ayuda a identifi car a las bacterias que han sido descritas y cultivadas

El Bergeys Manual of Systematic Bacteriology esun tratado que se ocupa de la clasificacin,taxonoma e identificacin de las bacterias. Sedivide en cuatro volmenes y las bacterias sedistribuyen en secciones. Las distintas secciones sehan constituido sobre la base de caracteresdescriptivos morfolgicos y metablicos, porejemplo: espiroquetas, cocos y bacilos aerobiosgramnegativos, cocos grampositivos etc.

Las bacterias est situadas en el Manual Bergey enel reino Procaryotae, en el que se reconocen cuatrodivisiones: Gracillicutes (procariotas con paredcelular gramnegativa), Firmicutes (procariotas conpared grampositiva), Tenericutes (sin pared celular)y Mendosicutes (procariotas filogenticamenteanteriores a las divisiones anteriores, como lasArquebacterias y otras)