APUNTES MICROBIOLOGA 201440 a 54 La microbiologa se define como una disciplina, una ciencia que estudia los microorganismos que existen en la naturaleza, pero no solo en su afn de caracterizar estos MO sino que definir las relaciones y las interrelaciones con los distintos nichos ecolgicos, es decir, las relaciones entre los MO y su entorno. Esta disciplina es joven, ya que antiguamente los MO no se conocan, se saba que existan, pero para conocerlos, se necesitaba un instrumento especial. Este instrumento es el microscopio, y no fue hasta 1676 donde Leeuwenhoek ide el primero de estos que no es como el que conocemos ahora, sino que fue una mezcla de lentes (posea forma de lupa). Con ellos empez a observar lo que no era visible para el ser humano y se le ocurri mirar una gota de agua, y en la cual (que aparentemente no tena nada) observcositas que se movan, a los que los llam animculos. Ni siquiera exista el concepto de bacterias, de MO, por lo que los considera de tal forma nombrada anteriormente.

La microbiologa, fue detenida ya que la biologa en general estaba controlada por lo que se conoci como teora de la generacin espontnea. Muchos investigadores intentaron echar por tierra esta teora, pero no se logr por varios aos.

Redi:en el siglo XVII: trabaj con trozos de alimentos en distintos recipientes sometidos a diferentes condiciones. Donde uno estaba tapado y otros no tapados.

A mediados del siglo XIX: Pasteur fue un cientfico que aport mucho a la microbiologa, gracias a su experiencia y experimentos que echaron por tierra la teora de generacin espontnea dando origen a lo que se conoce hoy en da como la microbiologa moderna. Este experimento consisti en que posea un matraz de vidrio de cuello largo, donde se introduce un lquido que no est estril, lo que hizo Pasteur fue generar en el cuello dos curvaturas, con el objetivo de no tener contacto directo del exterior con el lquido que estaba en el interior y posteriormente (sin tapar el envase) esterilizo el lquido por calor. La idea es que desaparecieran todos los MO que se encontraran ah. Lo dej a travs del tiempo y este lquido segua estril, es decir no haba crecimiento de MO. Ahora como explica el que los MO no aparecan dentro del lquido, ya que no podan llegar. l estaba en el concepto que deba existir un precursor (no que era espontaneo) y obviamente quedaban atrapados en la curvaturas del cuello. Como poda comprobar esto, volte el matraz y el lquido que se encontraba dentro de este para que llegase a la curvatura y luego lo volvi a la posicin inicial y en muy corto tiempo empezaron a crecer los MO (se supone que a la par de estos tena ms matraces en los cuales el lquido que en un principio estaba estril, segua estril).

En la biologa moderna existe un auge en el reconocimiento de los MO como agente etiolgico de las enfermedades infecciosas, porque se empiezan a conocer los MO asociados principalmente a bacterias, donde acompaados del desarrollo de la microscopa que llevaba ya en esa poca, los investigadores pudieron empezar a detectar, a caracterizar y a darle nombre a estas bacterias. Y no solamente eso sino que tambin a relacionarlas con la generacin de distintas enfermedades y esto fue bastante rpido, y as que en: 1876: Robert Koch aisl por primera vez y caracteriz el bacillus anthracis, que es una bacteria que causa el ntrax o carbunco, que es una enfermedad mortal en los animales y que tambin puede ser traspasada al hombre donde tambin es mortal. Era una patologa importante en esa poca, de alta prevalencia; y l logra aislar, caracterizar y darle un nombre. 1881: Se logra por Robert Koch descubrir el MO de la tuberculosis y no es que estos organismos hayan aparecido en esta poca, si no que existan hace mucho tiempo pero en estos aos recin se logran caracterizar y se reconocen estos agentes etiolgicos de enfermedades infecciosas. (agente etiolgico: agente causal, es decir causante de la enfermedad). 1883: Estudios sobre el clera que tambin es una enfermedad de alta prevalencia, mortal en los seres humanos, se descubre que es una bacteria que es transmitida por agua, particularmente por las que estn contaminadas que es la que produce el clera y se le da el nombre de Vibrio clera. Y por lo tanto es una seguidilla de reconocimientos de MO y Robert Koch en este anlisis que hace, establece en 1884 los postulados de Koch, que son 4 premisas.

POSTULADOS DE KOCH:

1) Si yo tengo un animal enfermo y un animal sano, como se puede comprobar esto, tomando una muestra yo distingo el MO en el animal enfermo y no en el sano. 2) A partir de la toma de muestra donde yo puedo identificar la presencia de MO, puedo aislar este MO en el laboratorio. Podemos tener una placa donde cultivar y se puede caracterizar. Del animal sano, no podemos tener nada en el laboratorio. 3) El MO del cultivo nosotros lo sacamos y lo inyectamos a un individuo sano, por lo tanto este se enfermar. 4) Como se enferma, hacemos lo mismo que el anterior. Sacamos una muestra, con presencia del MO, lo podemos aislar en el laboratorio y cuando lo caracterizo encuentro la bacteria y esa es la misma que estaba anteriormente en el animal enfermo. (punto 1)Podemos decir que hay un concepto de que se enferm uno, distingo la presencia, esto yo lo traspaso a otro, este se enferm, yo aslo el MO de este y el MO que encontraremos ser el mismo del primer individuo. Esto es la base de las enfermedades infecciosas, en este momento todo los MO que cumplan con estas caractersticas eran agentes etiolgicos de enfermedades infecciosas. Dentro de los avances de la microbiologa moderna, hay una seguidilla de caracterizaciones y descubrimientos del MO (siempre han estado estos MO, pero durante los aos se les fue caracterizando) en la cual viene consigo el darle un nombre a este. En el rea de la salud, todo esto est ntimamente relacionado con las enfermedades de mayor prevalencia, los MO causantes de estas enfermedades eran obviamente los que estaban caracterizando, y para ello tambin era necesario encontrar algn tratamiento.

Fleming se encuentra con un metabolito que produce inhibicin del crecimiento bacteriano, al encontrar que en una de sus placas de cultivo (staphylococcus aureus) se contamina con un hongo, y este hongo le genera inhibicin del crecimiento de este.

Penicilina: es el primero de muchos agentes antimicrobianos, no es el nico que aparece en esa poca, es el que da a todo una importancia mayor. Ya que gracias a este, durante los siguientes aos aparecen ms antimicrobianos porque haba una bsqueda importante en el rea de encontrar agentes que combatieran estas enfermedades que hoy en da estaban caracterizadas, pero que no existan como tratarlas.

Previo a esta poca cuando empieza este desarrollo, est la necesidad de poder clasificar a los MO. Esto trae complicaciones consigo porque en la poca de 1800, a finales, cuando ocurre todo esto de desarrollo del conocimiento del MO, primaba todava la clasificacin del mundo viviente que tena Linneo desde 1758, donde existan solo dos grandes reinos, que era el reino animal y el reino vegetal. Donde se ubicaban las bacterias aqu. Entonces empieza un desarrollo en este mbito y una pequea disputa desde el punto de vista cientfico, donde empezar a incluir estas bacterias. No fue fcil incluirlas en el mundo viviente, porque la clasificacin de Linneo estaba muy arraigada y cost mucho empezar a modificarla.Recin en 1866, Ernst Haeckelestablece un tercer reino que eran los protistas, que no fue muy bien aceptado. A pesar de este nuevo reino, se segua considerando la opcin de solamente 2 reinos en la naturaleza.En 1969Whittaker estableci la presencia de 5 reinos: animal, vegetal, fungi, protista y monera (se incluan las bacterias). A partir de aqu siguen muchos investigadores tratando de idear nuevos reinos. Sin embargo, se utilizan otras tcnicas de biologa molecular fundamentalmente asociados a lo que es la filogenia (observar ARN ribosomal (en eucarionte: 18S y procarionte: 16S), sirve hacer relaciones evolutivas), lo que llevo todo estos estudios fue a establecer dominios, ms que reinos.Se establecen 3 dominios: Eubacteria, Archaea y Eucaria. Dentro de estos se pueden encontrar los reinos, pero estos no estn establecidos, estn incluidos en estos dominios. Todos estos organismos que existen, derivan de un ancestro universal comn que es desconocido, y permite la generacin de los arboles filogenticos, es decir establecer no solamente las clasificaciones sino que relaciones evolutivas (se encuentran con grandes o pequeas distancias).

UNIDAD I: ESTRUCTURA, NUTRICION Y CRECIMIENTO BACTERIANO

Relacionar la estructura y los factores abiticos con el crecimiento bacteriano de acuerdo al nicho ecolgico en que se encuentra el MO.Debemos entender que las bacterias tienen una estructura, tiene condiciones para crecer, que son estos factores abiticos, por ejemplo temperatura, pH, algunos nutrientes especficos, esto se relaciona con el crecimiento. Si una bacteria tiene ciertas estructuras, tiene ciertas capacidades estructurales y condiciones nutricionales, necesidades de oxgeno, etc. El nico fin de la bacteria es crecer. Pero este crecimiento no es igual en todos estos microorganismos si no que este crecimiento est de acuerdo con el nicho ecolgico en el cual se encuentran.

ESTRUCTURA BACTERIANAClula eucarionte animal vs clula procarionte La clula procarionte estructuralmente es simple. No posee compartimientos dentro de ella (no encontramos mitocondrias, Golgi, ncleo, retculo, no estn los organelos). Es parecida a la clula eucarionte, a pesar de su simplicidad en que el organismo completo es una clula. Tiene una reproduccin asexual las eucariontes (donde una clula madre dar a dos hijas exactamente igual) Las clulas eucariontes tienen metabolismo que no es simple, ya que cumple la funcin de sintetizar, degradar. A partir de la dcada de los 50 cuando aparece la microscopia electrnica, se genera un boom en la descripcin de la estructura celular. Ya que gracias a esto se pudo observar los componentes celulares, y as fue como se ha divido esta arquitectura celular: Regin citoplasmtica: genoma, ribosomas e inclusiones La envoltura celulares: exopolisacridos, pared celular y membrana celular Los apndices: flagelo, pili (se considera a veces, como una fimbria especializada) y fimbria.Una clula est compuesta por 70% agua y 30% de elementos qumicos slidos (protenas 5%, ARN 6%, ADN 1% y un 8% compuesto necesario para el desarrollo y la estructura de la clula). REGION CITOPLASMATICA: Es un gel o un sistema coloidal, posee una consistencia como arenilla porque el citoplasma contiene ribosomas, como los ribosomas al no estar en un compartimiento, estn distribuidas en el citoplasma en grandes cantidades lo que le da este aspecto finamente granulada. Que contiene este citoplasma? Contiene el genoma bacteriano, los ribosomas y adems los grnulos de inclusin o vesculas de inclusin (son partculas de materiales nutricionales habitualmente de reserva que pueden tener algunas bacterias, las poseen las bacterias de caractersticas ambientales que eventualmente se pueden ver en situaciones de falta de nutrientes). Recuerden que la clula procarionte no tiene citoesqueleto celular, a diferencia de la clula eucarionte.Qu vamos a encontrar en forma adicional en este citoplasma? Encontramos a los ribosomas.RIBOSOMAS:estn dispersos en el citoplasma, no estn en retculos y al igual que en las clulas eucariontes, estn encargados de la sntesis proteica. Est constituido por una estructura que tiene un tamao de 70S, a diferencia de los eucariontes que son 60S, constituidos por 2 subunidades: una subunidad mayor y una subunidad menor Subunidad mayor: 50S, constituidos por protenas + 2 ADN ribosomal que son el 23S y el 5S Subunidad menor: 20S, constituido por 21 protenas ribosomales + ADN ribosomal 16S, es la ms estable y la ms utilizable para trabajar en el laboratorio.GENOMA:Es todo el material gentico que la bacteria posee. Por qu todo el material gentico? Porque este material est constituido como 2 materiales de ADN: ADN cromosomal bacteriano: constituido como una molcula nica, circular, bicatenaria, que se encuentra en un estado de sper enrollamiento y que se ubica en la parte central del citoplasma. Contiene toda la informacin esencial de la bacteria, tambin llamada Informacin Constitutiva porque constituye a este microorganismo. ADN extracromosomal: ADN adicional, constituido en elementos genticos mviles que aportan a la bacteria informacin extra, que le dan una caracterstica adicional, accesoria, que no es letal y que no la hace ser bacteria. Por ejemplo, si yo tengo una escherichia coli, para que yo pueda decir que es una bacteria de este tipo, que tiene apariencia como escherichia coli, que tiene metabolismo, que se reproduce, etc., toda esa informacin est en el ADN cromosomal.Ejemplo pasan 10 escherichia coli a la sala y todas tienen el mismo ADN cromosomal, pero alguna de estas puede tener ADN extracromosomal que le puede aportar un tipo de resistencia (e. coli 1), como la ampicilina, todas las dems no lo tienen y son susceptibles a este antibitico. Ahora puede que la e. coli 3 tenga caractersticas de poder causarnos una diarrea si uno se la come, si me como la e. coli 1, no me producir diarrea. La diferencia es que la e. coli 3 tiene ADN extracromosomal que las dems no tienen (producir diarrea), elcual le aporta esta informacin para producir diarreas, para ser resistentes a la ampicilina, etc., el ADN extracromosomal es una informacin complementaria (o accesoria), es por eso que no es similar y no es obligacin que todas las bacterias lo posean y adems estos ADN extracromosomal pueden estar constituidos de muchas formas, 3 formas son las ms importantes que hablaremos ms adelante xd. Al comparar estos 2 tipos de ADN, existe otra caracterstica aparte, el tamao. El ADN cromosomal es de gran tamao porque contiene toda la informacin de la bacteria. Como el ejemplo que puso en la diapositiva donde sale una e. coli que tiene 4.300.000 pares de bases. Por qu tantas informacin? Porque la requiere. En cambio, esta misma puede tener un plsmido que no va a tener ms de 5.000 pares de bases en promedio, me puedo preguntar, Por qu tan poquito? Y es porque solo tiene una caracterstica. Cul sera la otra importancia? El ADN cromosomal, se pasa de manera vertical de generacin en generacin (a la descendencia) de manera Semi-conservativa, en cambio el ADN extracromosomal, son elementos mviles, significa que se pueden pasar de manera horizontal (entre molculas pares) y no necesita que la clula se est multiplicando, sino que una bacteria en cualquier momento puede traspasar el gen de resistencia entre pares.El ADN cromosomal, se divide por fisin binaria, significa que la clula da origen a 2 clulas hijas iguales a la madre. Esto requiere por lo tanto que el cromosoma de la clula madre se replique (duplicacin del material cromosomal semi- conservativamente), donde cada hebra de ADN sirve de hebra molde para la replicacin complementaria. Me explico, el ADN de e. coli, que es circular, bicatenaria (2 hebras) donde tenemos un Ori C que es el origen de replicacin. Recuerden que en los procariontes tenemos un origen de replicacin conocido con este nombre y en ese punto el ADN cromosomal se abre (ya que esta superenrollado), y se empieza a sintetizar el ADN complementario de las hebras (para formar la hebra contraria que se le desprendi), al trmino del proceso, que al igual que en la clula eucarionte es un bidireccional y continuo, se generan 2 cromosomas exactamente iguales, por lo tanto cuando la bacteria se divida, habrn 2 clulas hijas exactamente iguales a la clula madre. Esta es la funcin de este cromosoma y por eso est en l la informacin constitutiva de la bacteria. Esto hace que la bacteria sea bacteria y permite que la e. coli siga siendo la misma e. coli de siempre.Entonces, existan 3 tipos ms comunes de ADN extracromosomal: Plsmidos: Es un ADN pequeo, circular, bicatenario donde la nica diferencia es el tamao. Incluso tiene capacidad auto replicativa donde no depende de la clula bacteriana, tiene su propia informacin para replicarse, por lo tanto puede tener como su estructura, informacin para la sntesis de una toxina o una resistencia antibitica, etc. Lleva genes conjugativos (genes que le permiten la movilizacin), porque el fenmeno de conjugacin es el que le permite el paso horizontal del plsmido de una bacteria a otra. Tambin tiene genes para su autocontrol, entonces llevan lo necesario, la informacin que arrastran, la informacin para moverse y la informacin para ser plsmidos. Ejemplo: Un plsmido grande que tiene 31.000 pares de bases y es grande porque lleva mucha informacin gentica adicional. Este plsmido est constituido por un origen de replicacin (para su replicacin independiente), genes de origen de transferencia y genes de funcin de transferencia (genes conjugativos para su movilidad), lleva adems resistencia a mercurio, sulfuramida, tetracilina, y otras 2 resistencias antibiticas. Entonces si otra bacteria obtiene los genes de este plsmido, se har resistente a todo eso. Y adems, la bacteria que traspasa estos genes (plsmido) no los pierde, porque el plsmido al ser auto replicativo, se replica al momento de ser entregado a la otra bacteria. Entonces, para qu les sirven los genes accesorios a las bacterias? Para su adaptacin. Porque si una bacteria que est en un medio con mercurio (toxico para la clula), sino tiene estos genes de resistencia a este elemento, el microorganismo se muere. Pero si lo tienen, la bacteria puede usar el mercurio o simplemente desecharlo y todo esto por la adaptacin que tiene por los genes extracromosomales que pudo recibir de otra bacteria. Transposones: es un elemento mvil, lineal y no es auto replicativo ya que solo es un trozo de ADN, pero tiene la gracia de que puede saltar entre un cromosoma a otro por la enzima transposasa que se los permite. Y cmo puede entrar al cromosoma?, porque este tiene a los extremos 2 secuencias que son repetitivas pero inversas una de la otra y estas son seales que le permiten al transposn buscar complementariedad en el ADN, entrar y despus salir a otro ADN. Tiene la caracterstica de poder saltar de un ADN cromosomal a un plsmido, de un plsmido a un cromosoma o hasta de un cromosoma a otro, es decir, de una bacteria a otra. Son procesos bastantes complejos el cmo pasan, pero casi siempre pasan asociados a un plsmido (porque le es ms fcil). A diferencia de un plsmido, cuando un tranposn sale de una bacteria, esta bacteria pierde la caracterstica que le otorga este elemento, porque el tranposn no es auto replicativo. Estos pueden llevar cualquier informacin, como la resistencia a la tetraciclina por ejemplo y siempre con la enzima transposasa (que le da la capacidad de saltar). Integrn: Tambin es un trozo de ADN que tampoco es auto replicativo y es absolutamente dependiente de un elemento gentico superior, esto significa que no puede estar solo, sino que siempre unido a un tranposn, un plsmido o un cromosoma, es decir, puede estar integrado a cualquiera de estos 3. Su cromosoma est constituido por extremos 5 y 3 conservados, donde en el extremo 5 tiene una integrasa (enzima que permite integrar genes en el Integrn) y un extremo 3 conservado que codifica para algunas cosas, tambin existen algunas zonas de no codificacin, pero que se conservan en todos los integrones. Tiene adems una regin central que es variable que es una zona de adherencia de genes, los cuales estn en la forma de casset genticos (pequeos trozos de ADN que codifican para algo, generalmente una resistencia antibitica). Pueden unirse varios casset genticos en esta zona que hace una especie de trencito o cadena de ADN de resistencia a antibitico. Generalmente el Integrn se asocia a genes de resistencia antibitica y no con otro tipo de gen. Adems tiene un promotor, que permite que el Integrn se exprese solo. La necesidad absoluta del Integrn, es estar en un transposn o estar en un plsmido, existen muchos plsmidos con integrones incluidos y como pueden llevar (los integrones) muchos genes asociados y se expresan por si solos, pueden convertir a una bacteria en multi-resistente como lo son comnmente las bacterias de los hospitales.

ENVOLTURA CELULAR

MEMBRANA CITOPLASMTICA: Contiene al citoplasma, esta alrededor de la regin citoplasmtica, es parte de la organizacin celular. Est compuesta por una bicapa fosfolipdica, en caso procarionte sigue el modelo de mosaico fluido con una diferencia, no posee esteroles (ni colesterol ni derivados), hay elementos que estabilizan esta membrana y le dan la fluidez, entre ellos una serie de protenas que son parte de la estructura, las cuales tienen enlaces disulfuro los que ayudan a producir la flexibilidad del mosaico fluido, adems de las protenas encontramos otras sustancias tales como opanol, glicolipidos, protenas con terminales, los que forman parte de la membrana y le dan fluidez a esta.

Esta membrana desde un punto de vista funcional es tremendamente significativa, permite o reemplaza la existencia de organelos en una clula eucarionte animal, tiene una actividad metablica asociada que es importante junto a la funcin de toda membrana que es ser:Barrera de permeabilidad selectiva: por su composicin qumica no deja pasar TODO, solo pasan algunas cosas que son elementos afn a su composicin qumica, el resto no atraviesa la membrana por difusin simple sino que pasara a travs de canales los cuales son protenas, verdaderos hoyos que se establecen en la membrana pero que estn mediados o controlados por una protena que forma este canal o porina, estos canales o porinas pueden estar a favor o en contra del gradiente de concentracin por lo tanto el ingreso o salida de MO va asociado a un gasto energtico y en otras ocasiones no, y puede incluso estar pasando a ser llevada o co-ayudada por otro microorganismo ingresando o haciendo otros intercambios, mientras uno sale el otro entra, debido a esto es que se habla de una seleccin, ya que estas porinas o canales no estn para todas las sustancias que deseen entrar a la clula y por lo tanto dependiendo muchas veces del tipo bacteriano que nosotros estemos analizando puede que tengamos algunos elementos que sean capaces de ingresar y otros no, esto lo podemos relacionar con que si esta bacteria la tenemos en un nicho que es muy distinto de otro. Ejemplo: si lo tenemos a nivel de la laguna, para poder crecer requiere ingresar nutrientes que eventualmente en este lugar pueden pasar ya que encuentran afinidad, pero si a la misma bacteria la ponemos dentro del organismo humano puede no encontrar los nutrientes o los que hay all no pueden entrar porque obviamente una bacteria que vive en un nicho ambiental como la laguna, tiene una cierta caracterstica de membrana, entre ella la cantidad de protenas existentes como porinas que van a permitir o controlar el acceso de nutrientes hacia ella.Las porinas son estructuras que van a generar una especie de hoyito, un tubo que se ubica en la membrana.Las protenas de transporte pueden ser o tener la misin de co-transportar es decir pasar ellas junto con una sustancia, en este caso debe haber un receptor en la membrana, algunas de estas protenas tambin pueden tener la funcin de porina es decir lo que ellas hacen es hacer una especie de tnel a travs de la membrana para que los elementos pasen.

Actividad Metablica:En todas las membranas se pueden encontrar actividades metablicas, en la de los procariontes esta actividad es fundamental para la clula, ya que reemplaza a algunos organelos, porque aqu encontramos toda la cadena transportadora de electrones y encontramos tambin el complejo ATPACICO para la produccin de ATP y hallamos todo este complejo enzimtico de sistema, cadena transportadora de electrones debido a que no hay mitocondrias, por lo que en algn lado de la clula deben estar incluidos todos estos elementos por que la bacteria requiere energa, requiere hacer sntesis de ATP para todo su metabolismo, en este lugar encontramos toda la cadena enzimtica que es necesaria para la sntesis de lpidos, sistemas enzimticos como por ejemplo la sntesis de los elementos de la pared, distinto a las eucariontes animales, se puede encontrar tambin una pequea sntesis de protenas de exportacin, porinas, de transporte, o tambin se pueden modificar las protenas a este nivel.

FLAGELO: estn presentes en algunas bacterias tienen la funcin de mover a la clula, este movimiento de flagelo se produce gracias a un gasto energtico y a la fuerza protn motriz generada en la cadena transportadora de electrones, por lo tanto el motor del flagelo lo encontramos en la membrana citoplasmtica.

Todos estos elementos excepto los grnulos de inclusin son de vital importancia para la bacteria, estas son las sustancias ms fciles de intervenir para hacer control bacteriano, cuando se quiere matar una bacteria se deben atacar los puntos que son esenciales para ella entre ellos: genoma, ribosomas, membrana plasmtica, pared celular.

PARED CELULAR:Es un elemento que no encontramos en la clula eucarionte animal, est constituida por un compuesto que se conoce con el nombre de peptidoglican.

PEPTIDOGLICAN:corresponde al componente fundamental de la pared, es una especie de polmero (estos son muy estables) que se encuentra constituido por dos compuestos, n-acetilmuranico y n-acetilglucosamida, estos dos elementos se unen a travs de enlaces 1-4, lo cual permite cierto movimiento entre las molculas, y se van intercalando para formar una verdadera red o malla de alta estabilidad para la clula, esta estabilidad del peptidoglican le otorga a la bacteria la capacidad de que tenga una forma, si este no existiera la clula tendera a ser redondeada. El peptidoglican adems es una estructura que da rigidez pero tambin tiene cierta flexibilidad. Esta caracterstica de ser estable, rgida y a la vez flexible le da la capacidad de soportar cambios de presin osmtica, por ej; podemos poner a una bacteria a diferentes presiones osmticas y no ocurre lo que pasa en una clula eucarionte animal, la ltima se rompe o se empieza a achicar.

Existen algunas enzimas que son parte de nuestro organismo, por lo tanto parte de nuestra defensa orgnica, como ocurre con la lisozima esta tiene como funcin destruir el peptidoglican y por eso es considerada un antimicrobiano natural, esta enzima se encuentra en grandes cantidades a nivel de la saliva, de lagrimas. La lisozima acta rompiendo la unin 1-4 y al romperla desestabiliza al peptidoglican y por lo tanto la bacteria queda susceptible al medio ambiente y se destruye. Es por eso que a nosotros no nos afectan tanto las bacterias a nivel de ojos, o de boca.

SEGN PARED CELULAR:

1er grupo: tiene un porcentaje de peptidoglican significativo importante en su pared, prcticamente est cubierta por completo, pero adems est constituida por otros elementos entre los que mencionamos el acido teicoico y lipoteicoico, los cuales son elementos que se entrelazan al medio del peptidoglican, estabilizan este sistema e incluso algunos de ellos son capaces de anclar esta pared a la membrana citoplasmtica para que esto sea una sola cosa.

2do grupo: aqu el peptidoglican est presente, pero no en la misma cantidad que en el primer grupo, corresponde a un peptidoglican mucho ms delgado, no posee tantas capas, pero tiene las suficientes para cumplir su funcin, no tiene acido teicoico ni lipoteicoico, pero posee una segunda membrana a la cual se denomina membrana externa, esta es parte de la pared celular, constituida por una bicapa: no es simtrica, ya que no corresponde a una bicapa fosfolipidica. Es una membrana que tiene hacia el lado interno de la bacteria fosfolipidos, y hacia el lado externo mirando hacia afuera tiene una molcula que se conoce con el nombre de LIPOPOLISACARIDO (LPS).

Este LPS es una molcula compleja, constituida de tres partes; una parte altamente conservada que est inmersa en la membrana que es LIPIDO A, luego tenemos una zona central o CORE que es de composicin polisacriday luego tenemos una parte externa que es variable que est compuesta de polisacrido, pero aqu estos polisacridos van variando en el tipo, el largo y la estructuracin de ellos segn la especie o el gnero bacteriano que estemos hablando. Esta molcula completa se le conoce como endotoxina bacteriana, esto significa que esta molcula le otorga la capacidad de causar dao de ser toxica para las clulas eucariontes animales, ahora de esta molcula la parte que es mas toxica, en donde est centrada esta actividad es el LIPIDO A, es el que le da la capacidad de toxina. Se habla de endotoxina porque es una estructura de la bacteria por lo tanto es parte natural de ella.Tenemos estructurado tambin en la membrana una serie de protenas estructurales que van a estabilizar la membrana y que tambin van a servir de porinas o canales y esto pasa a ser bastante importante al punto que aqu en muchas ocasiones nosotros vamos a escuchar hablar de protenas de membrana externa que estn en un nmero significativo porque esta membrana tiene un carcter hidrofobico importante y por lo tanto el paso de muchos elementos obligatoriamente debe ser a travs de las porinas o protenas de mb externa. Otras protenas que existen o terminales proteicos los vamos a encontrar asociados a la membrana citoplasmtica, la funcin de estas protenas es estabilizar el sistema, adems de servir de porinas, existen otras protenas que adems de dar estabilidad cumplen con la funcin de unir, estas pueden ser la protena completa o solamente algunos residuos, algunos terminales que interaccionan con la membrana citoplasmtica para unir. Entre la membrana citoplasmtica y la externa nos queda una zona que se conoce con el nombre de espacio periplasmico: este espacio (zona intermembranosa), posee varios elementos tales como el peptidoglican, protenas o residuos que unen a la membrana citoplasmtica y adems encontramos otras protenas que estn como en suspensin que no son ni de la mb citoplasmtica ni de la membrana externa y que cumplen funciones metablicas en el espacio periplasmico, es decir que cuando nosotros hablamos de la pared celular debemos tambin considerar este espacio, el cual no est presente en el primer grupo de bacterias.

Si analizamos estas dos paredes de los dos grupos de bacterias encontramos diferencias estructurales lo cual implica que cada uno de estos grupos bacterianos interaccionan con el medio de manera distinta.Si nos vamos a lo elemental esta bacteria expone residuos qumicos que son absolutamente distintos a la otra, y por lo tanto en el momento de interaccionar con el medio es diferente. Si lo pensamos de la manera que esta es una estructura mas hidrofbica que el peptidoglican los elementos que entran por ellos debe ser a travs de canales o porinas lo cual hace que este tipo de bacterias sea distinto.El LPS que se encuentra en la membrana externa tiene una actividad que es inherentemente toxica, especficamente por el lpido A presente en su estructura.

CRISTIAN GRAMIdeo un procedimiento muy simple para poder distinguir las diferencias en la estructura de la pared celular de las bacterias, esto lo hizo asociando las diferencias de afinidad tintorial.

Si se prepara un frotis en un portaobjetos y ponemos de los dos grupos de bacterias y la sometemos a un procedimiento con colorantes, debiera verse la diferencia de afinidad tintorial entre ellas.

Pasos:1.- Agrega el primer colorante CRISTAL VIOLETA (morado oscuro) al frotis, todas las bacterias se tien sin importar la pared celular, se deja 1 minuto, se bota el exceso, se lava con agua.Si se mira al microscopio veo todas las bacterias de color azul.

2.- Se agrega lugol (solucin de color pardo que no da coloracin) no es un colorante, tiene la funcin de estabilizador, se agrega por 1 minuto, se bota el exceso y se lava con agua.Observacin al microscopio: se ven todas las bacterias teidas con azul. Un grupo est ms coloreado y el otro no tanto.

3.- Se agrega una solucin decolorante que est compuesta de alcohol y acetona, durante 30 segundos, se bota el exceso y se lava con agua.Al mirar al microscopio aun se ven las bacterias teidas de azul (peptidoglican grueso), pero solo un grupo, el otro queda incoloro a la solucin (peptidoglican delgado).

4.- Se aplica un segundo colorante que es de contraste, la SAFRANINA es de color rojo, por lo tanto las bacterias que fueron decoloradas en el proceso anterior se tien de un rojizo o rosado, este colorante no es capaz de desplazar al cristal violeta.En el microscopio voy a ver bacterias teidas de azul oscuro y/o bacterias teidas rosadas.

Las bacterias que se quedaron de color azul tienen un peptidoglican grueso.Las bacterias que estn rosadas es un tipo de pared con un peptidoglican delgado y una membrana externa.

GRAM POSITIVAS: color azulGRAM NEGATIVAS: color rojo o rosado.

EXOPOLISACRIDO: Son molculas polisacridos que son sintetizadas por la bacteria y luego son expulsadas al medio extracelular para disponerse de dos formas:-Cpsula-Glicoclix o SlimeEn estricto rigor esas estructuras no son iguales. Ambas se encuentran altamente hidratadas lo cual le otorga una consistencia pegajosa a la bacteria.

CPSULA:Es una serie de polisacridos externos (malos estimuladores del sistema inmune), los cuales se ubican por fuera de la bacteria formando una estructura que corresponde a una envoltura de alta densidad. Al envolver a la clula bacteriana, la protege frente a nuestro sistema inmunolgico, particularmente de la fagocitosis, debido a que el sistema inmune normalmente reacciona frente a residuos, porque cuando llega un elemento extrao a nuestro organismo este lo ataca para fagocitarlo y destruirlo el sistema reconoce muy bien a las PROTEINAS, por lo que la capsula resulta ser una muy buena fuente de infeccin. Ejemplo: si la bacteria ingresa a la va sangunea el sistema inmune no va a ser capaz de captarla ya que pasa desapercibida.Este componente no se expresa en todas las bacterias, solo lo hace exclusivamente en las clulas bacterianas que utilizaran por ejemplo la va sangunea para diseminarse.

GLICOCLIX:Son polisacridos de la misma naturaleza que los de la capsula, son sintetizados y luego llevados al medio exterior, pero se estructuran de una manera bastante ms laxa, no es una estructura altamente condensada como la anterior, aqu la funcin es distinta, est asociada fundamentalmente a capacitar a la bacteria para adherirse. Los polisacridos altamente hidratados se transforman en una sustancia pegajosa, lo cual le da a la bacteria la capacidad de adherirse pero de manera inespecfica, esto hace que la clula bacteriana se pueda unir a factores abiticos. La adherencia corresponde a un fenmeno de sobrevivencia de las bacterias, pueden vivir adheridas a sitios orgnicos, a una clula, y a varias partes ms, para poder adherirse a las estructuras que no son celulares, requieren de un elemento que les permita la adherencia inespecfica, es por eso que estn presentes los polisacridos.DIENTES PLACA BACTERIANA BIOPELICULA O BIOFILM (organizacin de bacterias que se pegan entre ellas y a una superficie gracias al glicoclix, utilizan matrices para poder adherirse)No lo utilizan habitualmente con clulas, pero si en sitios donde no tienen un receptor especfico, por ejemplo: dientes, sondas, catter, va, todos estos tubos o plsticos cuando ingresan a nuestro organismo, a las 48 horas estn colonizados por bacterias.

APNDICES:Encontramos tres tipos: fimbrias, pili (sexual) y flagelo. Estructura filamentosa, pueden estar dentro o fuera de la clula bacteriana.

FIMBRIAS:corresponden a pelitos que se ubican habitualmente alrededor de la bacteria, son de naturaleza proteica, conformadas por PILINA. Puede estar presente tanto en bacterias gram-positivas y gram-negativas. La funcin de las fimbrias es de adherencia especfica, ya que al ser una protena esta para poder adherirse o interactuar necesita de un receptor, por lo tanto corresponde a una adherencia TISULAR; es decir a distintas clulas y tejidos. Esto justifica que al tener una bacteria esta solo se una a un determinado lugar ejemplo: neisseria meningitidis es la causante de la meningitis, cuadro fulminante bacteremico que se disemina a travs de la sangre llega a la barrera hematoencefalica la atraviesa y pasa al sistema nervioso central, se une a este lugar porque aqu es donde tiene un receptor, esta bacteria no va a producir diarrea ya que no presenta receptores en el intestino, a diferencia de la escherichia coli, la cual es parte de la flora bacteriana normal y nos puede producir diarrea (receptor en el intestino), una infeccin urinaria (receptor en la vejiga).

PILI (sexual):puede aparecer como una subclase de fimbria o fimbria especializada, ya que tiene una composicin proteica de PILINA. Est dirigido por el plsmido. Se encuentra solo en bacterias gram-negativas, corresponde a una estructura que se sintetiza (da la forma de un tnel) solo cuando va a haber conjugacin (mecanismo que permite el traspaso de plsmidos de una clula a otra). Es de un tamao mucho mayor a la fimbria a pesar de ser de la misma estructura, ms largo. Despus que se ocupa el pili se degrada. La bacteria puede hacer conjugacin cuantas veces quiera, pero no se ocupa el mismo pili, ya que este es dependiente del plsmido.

FLAGELO:Tanto en bacterias grampostivas como gramnegativas.Constituido por FLAGELINA, esta protena est ubicada en el ligamento que va a unir el flagelo; este posee tres zonas, una basal donde tiene unos anillos (motor) que son los que le dan el movimiento (el cual es helicoidal, de forma contraria a las manecillas del reloj), habitualmente este anillo se encuentra asociado a la membrana citoplasmtica y le otorga la movilidad gracias a la fuerza protn motriz y energa ATP; luego tiene un gancho que es una seccin un poco curva y a partir de aqu est el flagelo como tal (apndice que protruye). Estas estructura son taxonmicas, es decir son caractersticas de cada una de las bacterias, pueden estar de a 1 (vibrio clera), o de varios (salmonella) en donde se ubican alrededor de la clula bacteriana y se denominan flagelos peritricos. Pueden estar de forma polar, es decir en un polo de la bacteria o tambin de forma bipolar (en dos polos), esta ltima da la caracterstica de una pastilla. Su funcin es el movimiento (gasto energtico): esto no significa que la bacteria se va a estar moviendo en el mismo sitio sino que este MO se va a mover en funcin de ciertos estmulos ya sea de atraccin (cuando hay un nutriente) o repulsin (cuando se encuentra con una sustancia toxica).

ESPORA BACTERIANA (ENDOSPORA):Es una estructura de resistencia sintetizada solo por algunas bacterias, que habitualmente son de carcter ambiental. Esta endospora protege al cromosoma bacteriano, las bacterias que sintetizan esta estructura lo hacen cuando se encuentran en una condicin adversa (ambiente toxico o falta de nutrientes), por lo tanto si esto no es remediado la bacteria se morir. Los MO que poseen esta capacidad protegen su ADN construyendo la espora, lo primero que hace la bacteria es duplicar su material gentico ADN, luego de esto comienza un proceso de invaginacin donde tenemos membrana citoplasmtica y peptidoglican y se empiezan a sintetizar una serie de envolturas que le dan resistencia a todas las condiciones ambientales a esta espora (inerte metablicamente). El material por el cual estn conformadas estas estructuras es fundamentalmente ACIDO DIPICOLINICO, este ltimo le da resistencia, impermeabilidad. Cuando existen las condiciones adversas, la bacteria va a desaparecer pero la espora se mantendr en el ambiente con el cromosoma bacteriano dentro, todo el tiempo que sea necesario (1 da o 2, una semana, meses, aos, siglos) hasta cuando la espora siente que las condiciones ambientales cambiaron y ahora existe una condicin adecuada de nutrientes. La espora germina y comienza el proceso de transformarse en una bacteria metablicamente activa. La relacin que existe entre estas bacterias ambientales y el ser humano, no es del todo activa, ya que a nosotros no nos afectan estos MO, a excepcin de algunos. Esta espora al ser pequea, liviana, posee una gran capacidad de diseminacin y por lo tanto constituyen fuentes de contaminacin. Hay enfermedades graves que estn mediadas por estas estructuras, nos infecta la espora, como por ejemplo Clostridium tetani, productor del ttano: enfermedad grave que afecta el sistema nervioso que puede ser mortal, la adquirimos por el contacto con la espora de esta bacteria, la cual entra a nuestro organismo y se da cuenta de que correspondemos a un ambiente optimo con los nutrientes requeridos para poder desarrollarse, por lo cual esta germina, se transforma en una clula metablicamente activa y nos produce la infeccin. Lo mismo sucede con el bacillus anthris productor de ntrax. Clostridium difficile agente microbiano intrahospitalario que produce las diarreas hospitalarias, este cuadro se transmite entre pacientes a travs de las esporas las que logran diseminarse y germinan. Para lograr hacer control de esta espora hay que tener claro que no es fcil exterminarla; cuando el agua est contaminada con una espora se demora mnimo 8 horas en hervir a 100C de manera constante.

FISIOLOGIA, METABOLISMO O NUTRICION BACTERIANA:Nos referimos a una serie de reacciones qumicas y bioqumicas que se producen dentro de la clula, que permiten que esta se comunique o tenga intercambio de materia y energa con el ambiente. CATABOLISMO: degradacin de molculas complejas en constituyentes ms simples y almacenaje de la energa obtenida en proceso (ATP). ANABOLISMO: sntesis de compuestos complejos a partir de constituyentes ms simples y energa.La bacteria realiza esto para crecer y multiplicarse, por lo cual a partir de una clula se generaran dos clulas exactamente iguales y as sucesivamente (divisin celular). Para poder llevar a cabo este proceso requiere de energa y nutrientes. ENERGIA: LUZ: fototrofas COMPUESTOS QUIMICOS: quimiotrofasInorgnicos: litotrofos (oxido-reduccin)Orgnicos:organotrofos (oxido-reduccin) Cada bacteria tiene su forma de adquisicin de energa, esto no significa que en un momento la obtengan a partir de la luz y en otro a partir de los compuestos qumicos. Esta captacin de energa tiene una relacin directa con los nichos ecolgicos en donde se pueden encontrar las bacterias, es decir: si una bacteria obtiene su energa a partir de la luz, esta se va a encontrar en la laguna, y si la obtiene a travs de compuestos qumicos la encontraremos en el nicho donde estn presentes estos compuestos ya sean orgnicos o inorgnicos.

NUTRIENTES: MACRONUTRIENTES:en grandes cantidades. C.H.O.N, son la base de las molculas orgnicas y de las estructuras celulares. El carbono pasa a ser uno de los ms importantes, y es obtenido por parte de las bacterias de dos formas: A partir del CO2: auttrofas A partir de la degradacin de compuestos orgnicos: hetertrofos MICRONUTRIENTES:en menor cantidad (azufre, fsforo, calcio, sodio). I ELEMENTOS TRAZA:pizca de nutrientes. Se descubrieron cuando se pens que en ciertos ambientes que se estaban estudiando haban unos compuestos qumicos que por su cantidad parecan contaminantes, pero cuando se sac este supuesto contaminante, el sistema no funciono, es decir las reacciones qumicas no funcionaron. Luego le agregaron este contaminante y el sistema volvi a funcionar. En ese momento se dieron cuenta que no eran contaminantes, sino que ayudaban al sistema a funcionar. FACTORES DE CRECIMIENTO:son molculas ms complejas absolutamente necesarias para el crecimiento bacteriano. Pueden ser vitaminas, aminocidos, entre otros. SEGN NUTRIENTES Y ENERGIA: FOTOHETEROTROFO: fuente de energa LUZ, fuente de carbono compuestos orgnicos FOTOAUTOTROFO: fuente energtica: LUZ, fuente de carbono: CO QUIMIOHETEROTROFO: mayor importancia clnica para el hombre ya que son las bacterias con las cuales se relaciona directamente. Porque este tipo de clasificacin corresponde a todos los microorganismos que obtienen su energa y su fuente de carbono (nutrientes) a partir de compuestos orgnicos (degradacin de estos). Atacan al ser humano (metabolismo quimioheterotrofo) ya que este corresponde a un nicho que cumple con todos estos requisitos para que las bacterias puedan vivir. QUIMIOAUTOTROFO: las bacterias obtiene su energa a partir de compuestos qumicos inorgnicos y su fuente de carbono corresponde al CO.

SEGN FACTORES DE CRECIMIENTO: PROTOTROFOS: son las bacterias capaces de sintetizar sus propios factores de crecimiento AUXOTROFOS: microorganismos que no son capaces de sintetizar sus factores de crecimiento y por lo tanto se les debe entregar al medio.EJEMPLO: existen bacterias que necesitan para su crecimiento vitamina K , si este MO es prototrofo para este factor de crecimiento yo no necesito entregrselo, pero en el medio deben estar presentes los precursores para que esta primera pueda sintetizar la vitamina K. Si estabacteria es auxotrofa para esta vitamina (no tiene la maquinaria enzimtica para poder sintetizarla), en el medio debe haber vitamina K adems de otros nutrientes. Es importante destacar que una bacteria no es auxotrofa ni prototrofa para todos los factores de crecimiento, lo es solo para algunos como el ejemplo de arriba. Por lo tanto un MO puede ser auxotrofo para un elemento y prototrofo para otro. Una bacteria podra modificar su capacidad a partir de su cromosoma. A partir de esta condicin se puede hacer control bacteriano, ya sea alterando los nutrientes, alterando su estructura, alterar condiciones.

TRANSPORTE DE NUTRIENTES:Mecanismos distintos para que las bacterias ingresen sus nutrientes. PASIVO: a favor del gradiente de concentracin por lo cual no hay gasto energtico. Difusin simple: HO, sustancias lipdicas. A travs de la membrana. Facilitada: por accin de permeasas que ayudan como carriers. Son protenas que las bacterias exportan al exterior y poseen gran avidez para la sustancia requerida. ACTIVO: en contra del gradiente de concentracin, por lo tanto existe un gasto de energa.

CONDICIONES FISICO-QUIMICAS: El medio en el cual se cultiva una bacteria adems de nutrientes debe tener ciertas condiciones ambientales que influyen en el crecimiento bacteriano.

TEMPERATURA:corresponde a uno de los puntos ms importantes, es una caracterstica propia y taxonmica de las bacterias (est acentuada en el cromosoma bacteriano), ya que esta condicin hace que la accin se desarrolle y est asociada directamente a una velocidad de reaccin. Esto no se realiza a cualquier temperatura, ya que cada MO tiene una t mxima (esta es UNICA, no es un rango) y mnima de crecimiento. A mayor temperatura (optima) mayor velocidad de reaccin y por lo tanto mayor duplicacin bacteriana. Esta temperatura optima de la bacteria esta en directa relacin con la estabilidad de las molculas (protenas: si aumentamos la temperatura estas inhiben su funcin) del microorganismo en cuestin. La temperatura ptima corresponde al valor en donde la bacteria se multiplica de forma ms rpida y en mayor cantidad.Ejemplo: bacteria X: T optima: 43 C, T mxima: 50C, T mnima: 22CCuando la bacteria llega a la temperatura mnima a la que puede reaccionar, esta deja de crecer, es decir que a esta t las reacciones ya no estn funcionando. En este caso existe una disminucin gradual del crecimiento. Ac las protenas estn inactivas, pero la bacteria no est muerta, solo se encuentra inhibida.En la temperatura mxima tambin llega un momento en que las reacciones se detienen y el crecimiento bacteriano es cero. En este caso hay disminucin totalmente brusca del crecimiento. Esto se debe a que aqu las protenas que estn en la bacteria se desnaturalizan, lo cual produce que el microorganismo se muera. Para lograr hacer control y modificar el material gentico de una bacteria esto se realiza a la temperatura mxima.Un ejemplo clsico es la comida, cuando la guardamos en el congelador por mucho tiempo esta no se descompone, ya que disminuimos la temperatura de las bacterias y estn inactivas, por lo tanto se detiene el crecimiento de estas.ClasificacinRangoptima

Termfilos25 - 80 C50 60 C

Mesfilos10 45 C20 40 C

Psicrfilos-5 30C10 20C

Patgenas humanas, mesfilas Listeriamonocytogenes, psicrfila

pH: no se relaciona directamente a si yo bajo o subo el pH de un medio especfico voy a tener una velocidad de reaccin, sino que tiene relacin con la estabilidad. Las reacciones de las bacterias se realizan en un pH ptimo en donde estas estn estables.

ClasificacinpH externopH interno

Acidfilos1.0 5.06.5

Neutrfilos5.5 8.57.5

Alcalfilos9.0 10.09.5

Lactobacillus spp, microorganismo acidfilo que crece a pH=4.5Vibriocholerae, basfilo que puede vivir a pH 9.

pH externo: ejemplo: la bacteria funciona a 6.5 (pH interno), quiere decir que sus iones son estables a este valor de pH, pero este microorganismo puede vivir o soportar condiciones de 1.0 a 5.0. Las bacterias ACIDOFILAS pueden vivir en pH diferentes a su pH interno ya que poseen mecanismos que permiten sobrellevar los valores de pH externos, como buffers biolgicos y otros que modifican el pH de su entorno directo lo cual les permite vivir. Helicobacter pilori es una bacteria que afecta a nivel de estomago causando gastritis y ulceras en el ser humano, esto es una situacin crnica, para que esto ocurra la bacteria debe ser capaz de vivir a pH ms altos (1 y 2 pH del estomago). Los neutrofilos poseen un metabolismo que funciona a pH neutros.Los alcalofilos o basofilos pueden estar en distintos pH cercanos a su rango ptimo.La mayora de los microorganismos que nos afectan tienen un pH cercano a la neutralidad, sin embargo los seres humanos no somos homogneos en nuestros valores de pH y tenemos sitios por ejemplo el estomago que tienen pH distinto. Es por esta razn que tambin nos pueden infectar bacterias tanto acidofilas como alcalofilas.

ACTVIDAD DE AGUA: es de gran importancia para las bacterias. Esto corresponde al agua disponible. Es el agua que no est comprometida con los nutrientes, se refiere a la cantidad que est disponible para hacer reacciones. Los valores van entre 0 y 1, mientras ms cercano al cero hay menos actividad de agua, es decir hay menos cantidad de agua disponible y por lo tanto el crecimiento bacteriano tambin es menor.

PRESION OSMOTICA: existen algunos microorganismos que requieren ambientes NO necesariamente isotnicos, sino que requieren algunos ambientes con una carga de algunas molculas importantes. Halfilos: microorganismos que requieren de una carga adicional por ejemplo de sodio en el ambiente. Vibrio cholerae: parahemolitico. Son bacterias que requieren obligatoriamente que en el medio exista sal y a veces no porcentajes menores sino que se pueden dividir. H. discretos: (1 6%) H. Moderados: (6 15%) H. Extremos: (15 30%)Por ejemplo el vibrio parahemolitico es una bacteria patgena para el ser humano que se encuentra en el mar, por lo cual es un microorganismo HALOFILO (necesita del ion sodio). Osmfilos: son microorganismos que viven en altas concentraciones de azucares. Xerfilos: microorganismos que viven ausencia de agua o sequedad.

REQUERIMIENTO DE OXIGENO ATMOSFERICO:

Este experimento se realizo para poder evidenciar las necesidades de oxigeno que tienen las bacterias, utilizando la propiedad del oxigeno de solubilizarse en un liquido, lo cual va a generar una disolucin en la cual habr un gradiente de concentracin de O.

Sin inocular: en esta zona el oxigeno est solubilizado con el liquido, ya que no hay un movimiento dentro de la columna del tubo de ensayo. El oxigeno va a comenzar a difundir hasta que este mismo se acabe, entonces se genera un gradiente de concentracin del elemento. Si este tubo se agita encontraramos una concentracin homognea de oxigeno.

Aerobios obligados: microorganismos que son absolutamente dependientes de oxigeno, es decir, su metabolismo es oxigenado (de ah viene el concepto de aerobio). Son obligados ya que valga la redundancia, obligatoriamente deben vivir en estas condiciones. Estas bacterias crecern solo en la superficie del tubo ya que es donde hay oxigeno atmosfrico suficiente para que estas puedan crecer. Su metabolismo es dependiente del oxigeno, de la cadena transportadora de electrones. Estas bacterias poseen todos los sistemas de detoxificacion posibles para la clula, es por esto que para ellos el oxigeno no es toxico.

Micro aerofilos: son microorganismos que requieren oxigeno pero en baja concentracin, su metabolismo es oxigenado en menores cantidades, es por eso que al colocarlos o inocularlos en el tubo, estos crecern un poco ms abajo que los aerobios obligados. Estas bacterias requieren de una pequea cantidad de oxigeno y NO CUENTAN con todos los sistemas enzimticos de detoxificacion para este elemento, solo poseen algunos. Debido a esto no pueden vivir en condiciones mayores de presencia de oxigeno atmosfrico.

Anaerobios obligados: estas bacterias no necesitan oxigeno para vivir, su metabolismo est adaptado para la ausencia de este elemento qumico, utilizan metabolismo alternativo como por ejemplo: la fermentacin para la obtencin de energa, cadena transportadora de electrones pero no tienen al oxigeno como ultimo aceptor sino que tienen molculas distintas derivadas del azufre y nitrgeno. El oxigeno mata a estos microorganismos, ya que para ellos este elemento es toxico, aunque es una molculaesencial para la vida, cuando este reacciona genera lo que se conocen como los radicales libres de oxigeno, estos ltimos son txicos para las clulas, por lo tanto estas deben hacer frente a estos radicales y poseen mecanismos de detoxificacion de oxigeno, como las catalasas, peroxidasas, superoxido dismutasa, entre otras. Lo que hacen es transformar todos los radicales de oxigeno en nuevamente oxigeno y agua, por lo tanto constituyen los antioxidantes naturales de la clula.Es por eso que son OBLIGADOS a vivir sin la necesidad de este primero. Cabe destacar que estos anaerobios obligados NO POSEEN ninguno de estos mecanismos, por lo tanto no necesitan el oxigeno para poder vivir y adems este es toxico para ellos. MUEREN RAPIDAMENTE EN PRESENCIA DE OXIGENO.

Anaerobios aerotolerantes: estos microorganismos son anaerobios, no utilizan oxigeno para su metabolismo, pero poseen algunos sistemas de detoxificacion para el O, que les permite tolerar el oxigeno a pesar de que no lo ocupan, por lo tanto estas bacterias no mueren inmediatamente en presencia de este elemento.

Anaerobios facultativos: tienen las dos grandes vas metablicas: aerobia y anaerobia. Por probabilidades habitualmente se estn comportando como aerobios, porque vivimos en una atmosfera oxigenada y por lo tanto su maquinaria o mecanismo es dependiente del oxigeno. Estas bacterias facultativamente se pueden convertir en anaerobias, por lo que existe una posibilidad de que por ejemplo si yo tengo a las bacterias en un medio rico de oxigeno estas se estn comportando como aerobias, pero si las llevo a un medio que no tenga oxigeno se comportaran como anaerobias y posiblemente no se morirn, ya que reemplazan su maquinaria a anaerobia en donde tienen posibilidades hacer fermentacin entre otros. Crecen a lo largo de todo el tubo, los que estn en la base se estn comportando como anaerobios y los de la superficie como aerobios. Corresponde a los tipos de microorganismos ms frecuentes en el medio ambiente, en nuestro organismo se puede encontrar un nmero importante de anaerobios facultativos y estrictos que son los agentes etiolgicos causantes de infecciones y tambin formando parte de nuestra flora normal. Ejemplo: en la cavidad bucal hay un aerobio por mil anaerobios presentes, por lo cual se denomina como un nicho preferentemente de bacterias anaerobias. La cav. Bucal se caracteriza por tener zonas anaerobias como los surcos interdentarios, radiculares donde va la pieza dental y los surcos que se generan con el tejido blando la enca, en el fondo de estos ltimos existe un potencial de oxido reduccin que es adecuado, la cantidad de oxigeno que llega es disminuida por lo tanto es un ambiente predominantemente anaerobio.

CRECIMIENTO BACTERIANO

Implica que las bacterias se comiencen a multiplicar debido a las optimas condiciones tanto ambientales como fsico qumicas existentes. La multiplicacin de las bacterias responde al proceso de fisin binaria donde a partir de una clula se generan dos clulas exactamente iguales a ella.

Tenemos una clula madre y a partir de ella lo primero que sucede cuando la bacteria se comienza a multiplicar es la duplicacin de su cromosoma, el cual es de caractersticas semi conservativas por lo tanto se generaran dos hebras de material gentico exactamente iguales. Junto con este proceso debe haber adems un crecimiento celular (formacin de todos los elementos necesarios para la creacin de las clulas hijas) una elongacin por parte de la clula, la cual es solamente temporal. Luego se produce la formacin de un septo o tabique que es producto de una invaginacin a nivel celular gracias a la introduccin hacia el citoplasma tanto de la membrana citoplasmatica como del peptidoglican. Cuando este tabique est formado las clulas se comienzan a separar. Este septo pas a ser las paredes celulares respectivas de las bacterias y da origen a dos clulas hijas idnticas a la clula madre que las origin. Este proceso ocurre en una generacin bacteriana, cuando las bacterias estn en condiciones tanto nutricionales como ambientales ptimas. El tiempo en que crecen las bacterias no est relacionado con las condiciones fsico-qumicas ni nutricionales de estos microorganismos, sino que est en directa relacin con una caracterstica gentica que se conoce con el nombre de Tiempo de Generacin o Tiempo de Duplicacin, el cual indica el tiempo en que la bacteria se va a demorar en duplicarse o en hacer una generacin.Cada bacteria tiene su PROPIO tiempo de generacin.La Escherichia coli tiene un tiempo de generacin de 30 min, Mycobacterium tuberculosis tiene un tiempo de generacin mucho ms lento aproximadamente de 15 horas, es decir de pasar de una clula a dos se demor 15 horas.Cuando la bacteria se encuentra en condiciones optimas de nutricin y fsico-qumicas, este microorganismo se va a demorar en duplicarse lo que dice su tiempo de generacin. Ejemplo: si la gentica dice que una bacteria x se demora 30 minutos en duplicarse, se demorar ese tiempo SOLO CUANDO su sistema se encuentre en el ptimo. Si a la bacteria se le da MAS nutrientes de los necesarios para que esta crezca ms rpido, esto no ser as, al contrario, el microorganismo crecer de manera ms lenta. Si una mam sobrealimenta a su hijo para que este crezca ms rpido, no ser as, a los 10 aos habr crecido lo mismo comiendo menos, pero la diferencia est en que el nio estar ms gordo. Es por eso que siempre se habla de nutrientes en cantidades ptimas, no en exceso, solo los que las bacterias necesitan para que sus reacciones funcionen al mximo.

El crecimiento bacteriano no tiene una progresinaritmtica, sino que tiene una progresin geomtrica, que si se quiere calcular equivale:

Ejemplo: Escherichia coli, en condiciones ptimas la duplicacin celular se realiza cada 20 minutos,en 10 horas se habrn producido 30 generaciones, es decir mil millones de clulas bacterianas a partir de una clula de E. coli, se obtiene al cabo de 10 horas o sea 600 minutos, 600/20=30 generaciones.Si este crecimiento lo graficamos generamos una hiprbole. El crecimiento de las bacterias no es de forma continua.

CURVA DE CRECIMIENTO BACTERIANO:Esta curva debiera ser una hiprbole, pero ya que es muy complicado explicarla de esa manera, se saca el logaritmo en base 10 del nmero de clulas viables (que se estn multiplicando) versus tiempo. Y con esto se obtiene la linealizacion de la curva. Se va a considerar un tubo, un matraz, un recipiente en donde colocamos todos los nutrientes de las bacterias y sus respectivas condiciones fsico-qumicas. Tericamente si la bacteria (Escherichia coli, tiempo de crecimiento 30 min) est en condiciones adecuadas, al cabo de media hora debiera tener 2 bacterias, a la hora 4 bacterias.

FASE DE ADAPTACIN: las bacterias se deben adaptar a las condiciones de crecimiento otorgadas, para que estas puedan comenzar a duplicarse, y comenzar su funcionamiento enzimtico. Esta fase puede ser variable (ms larga o ms corta), dependiendo de la capacidad de adaptacin o de donde provenga la bacteria, en qu condiciones viene este microorganismo al nuevo medio de cultivo. Esta fase se puede hacer ms corta, esto ocurre cuando las bacterias se llevan a un medio de cultivo similar al que estaban anteriormente. Si cambio el microorganismo de un medio rico a uno pobre, este se tiene que adaptar, y si lo cambio de un medio rico a otro medio rico, este proceso de adaptacin puede ser muy corto o prcticamente cero. Por ejemplo: hay bacterias que al entrar en nuestro organismo no tienen fase de adaptacin ya que venan de un medio en condiciones similares, es por eso que nos producen infecciones muy rpidas, lo que se conoce como infecciones agudas o crnicas.

FASE EXPONENCIAL: las bacterias comienzan a crecer de manera constante, se grafica como una lnea que va en ascenso, se puede evidenciar que hay un gran nmero de clulas que estn vivas y este nmero sigue en aumento. Luego llega un punto en que el crecimiento se comienza a detener gradualmente, y se debe a que los nutrientes se empiezan a acabar (escases), hay falta de espacio, hay desechos metablicos que son txicos para algunas bacterias.

FASE ESTACIONARIA: en este periodo no hay aumento de la poblacin bacteriana, ya que se igual la cantidad de bacterias muertas y las que se estn multiplicando. En esta etapa hay un crecimiento neto igual a cero, cabe destacar que hay clulas que se siguen dividiendo pero en una condicin mucho ms lenta a la inicial (fase exponencial). En algn momento las bacterias al no haber nutrientes disponibles comienzan a usar su metabolismo secundario el cual genera muchos ms desechos txicos para estas mismas y llega a ser un ambiente hostil para estos microorganismos.

MUERTE CELULAR: se produce un desequilibrio de la fase estacionaria, en donde las bacterias muertas aumentan y las vivas o las que aun se estn multiplicando disminuyen gradualmente. En esta etapa las bacterias se comienzan a morir.Las bacterias de la cavidad oral estn recibiendo nutrientes de forma constante, por lo tanto se encuentran en fase exponencial, es decir de crecimiento. No se produce un crecimiento explosivo ya que la cavidad bucal es un sistema termodinmicamente abierto, lo cual significa que as como entran nutrientes de manera constante, salen desechos de la misma forma, lo cual permite mantener a las bacterias en equilibrio (de crecimiento constante). Se generan cultivos de naturaleza continua lo que permite que la fase de crecimiento exponencial sea permanente pero no implica que las bacterias aumenten de manera excesiva.

VARIABILIDAD GENTICAEste es un tema que va a permitir entender muchos conceptos que ms adelante iremos analizando que tienen que ver fundamentalmente con evidenciar cambios genticos que van a presentar las bacterias a lo largo de su trayectoria, de su vida. Estos cambios genticos en principio es difcil entenderlos si no sabemos esto, porque el concepto que se ha dado desde el punto de vista de la multiplicacin es fundamentalmente la invariabilidad gentica y cada vez que una clula se divide lo hace para generar clulas hijas exactamente iguales, entonces no existe variabilidad gentica y por lo tanto uno podra pensar que las bacterias no son capaces de evolucionar ni de adaptarse genticamente a nuevas condiciones. Sin embargo no perdiendo de vista esa premisa porque eso no cambia, el concepto de reproduccin no vara a pesar de este tema que vamos a analizar pero si nos permite entender que a pesar de esa premisa y de la invariabilidad gentica que se genera entre padres e hijos o entre clulas madres y clulas hijas existe la posibilidad de variabilidad gentica de la clula y existe desde otros mecanismos adicionales que permiten que las bacterias se vayan adaptando en periodos cortos de tiempo que vamos a ver en los fenmenos de adaptacin son en tiempos relativamente cortos porque la bacteria no puede esperar mucho tiempo para adaptarse, justamente un proceso adaptativo es eso, un cambio relativamente rpido para hacer frente a una condicin distinta pero tambin vamos a ver que es posible que la sumatoria de estos cambios ms otros fenmenos que vamos a conocer da origen a evolucin. No podemos suponer que por mucho que una bacteria que siga siendo la misma E. coli a travs de sucesivas generaciones esta E. coli es la misma que exista mil aos atrs porque las condiciones del planeta han cambiado por lo tanto las condiciones ambientales a las que se enfrentan las bacterias son distintas y por lo tanto estas bacterias tienen que de una u otra manera as como lo hace todo el resto de seres vivos se debe ir adaptando de alguna manera.Estos cambios evolutivos son lentos y nosotros los vamos a poder distinguir cuando hagamos un anlisis a travs del tiempo y no en una situacin puntual, en una situacin puntual eventualmente vamos a ver un cambio o a lo mejor el cambio se produjo y nosotros no nos dimos cuenta, no lo pudimos evidenciar. En este contexto es que vamos a ver estos fenmenos de variabilidad gentica que existen y son absolutamente necesarios y que justifican muchas cosas que vamos a ir viendo a medida que vayamos avanzando el curso y que se va a decir cmo esa bacteria logr esas caractersticas a travs de un cambio gentico, pero eso cambio gentico no viene asociado a un proceso de reproduccin sino a estos fenmenos que vamos a conversar hoy.

Variabilidad genticaPara que sea considerado un cambio gentico para que sea considerado una variacin gentica esta variacin debe ser estable, esa es la primera premisa y qu implica estabilidad, que yo la pueda evidenciar en una generacin y que ese cambio se mantenga en generaciones sucesivas, es decir, que la bacteria pueda transmitir esa informacin y la transmite muy eficientemente porque justamente el concepto de reproduccin es que una condicin que adquiri a una clula se va a reproducir a todas su generaciones porque se reproduce completa y va a generar una clula exactamente igual a ella y ah es donde est la gracia de estos fenmenos de tipo genticos adaptativos y evolutivos.Cules son los fenmenos que dan origen a estos cambios estables a nivel gentico hay dos grandes fenmenos, la mutacin y la transferencia horizontal de genes.

MutacinLa mutacin obviamente es un cambio en algunas zonas del ADN y este cambio puede ser puntual, puede ser que exista un cambio de una base por otra o eventualmente pueden ser cambios un poco mayores ya sea por la insercin de algn elemento o por la salida de algn elemento o tambin por la reversin o intercambio gentico, puede existir algn tipo de reordenamiento. Cualquier cambio que sufra el ADN es considerado mutacin, estamos hablando de ADN cromosomal.Estos cambios son importantes porque son heredables, porque obviamente si hay un cambio en la secuencia del ADN, este cambio va a ser mantenido a travs del resto de las generaciones y por lo tanto eventualmente vamos a poder ver un cambio fenotpico porque por ejemplo el cambio puede ser suficiente como para evidenciar una alteracin en la sntesis de una protena o se dej de sintetizar una protena o si fue producto de una insercin hubo ahora una posibilidad de sintetizar una protena que antes no se sintetizaba. De cualquier manera el cambio existe, se hereda porque sigue a travs del resto de las generaciones y es relativamente estable, no es habitual que exista una mutacin y despus que la mutacin se revierta pero eventualmente si vuelve a mutar en la misma zona y se vuelve a lo anterior podra ser pero esto no ocurre ni en la generacin siguiente ni en subsiguiente, sino que eventualmente son situaciones que ocurren a muy largo plazo por lo tanto los cambios son mantenidos a travs del tiempo.La mutacin genera como producto siempre es un cambio gentico, porque si yo hago la comparacin, tengo una bacteria salvaje y la secuencio y ordeno todas sus secuencias de ADN y pongo la bacteria que est mutada y pongo la secuencia yo voy a evidenciar, comparar cambios en la constitucin del ADN del cromosoma. Lo que yo no necesariamente puedo observar y por eso es que uno a veces tiende a cometer este error porque el fenotipo puede o no estar alterado, la mutacin no tiene por que obligatoriamente llevar a un cambio de expresin de los genes, por qu, porque eventualmente la mutacin ocurri por ejemplo en una zona de no lectura (ADN eucarionte tiene zonas de lectura y zonas de no lectura) si yo genero una mutacin ah y comparo las dos cadenas de ADN, hago una secuenciacin y miro base por base hay un cambio pero resulta que en la expresin gentica, en el fenotipo la bacteria sigue siendo la misma, no hay una alteracin de protenas, no hay un cambio metablico, no hay un cambio ni de color ni de forma, pero si yo analizo el genoma si est la mutacin.La otra posibilidad es que eventualmente ahora cuando son mutaciones puntuales y hay solamente inversin de base, es decir, hay un cambio de una base por otra a veces la base que ingres no necesariamente da origen a un cambio o a una expresin de una protena distinta porque recuerden que el cdigo gentico de los eucariontes as como de los procariontes es un cdigo gentico degenerado esto significa que ms de un triplete da origen a un mismo aminocido, entonces perfectamente pudo haber ocurrido este cambio de base pero resulta que eso no se traduce en un fenotipo alterado, por lo tanto cuando nosotros hablamos de mutacin lo que se obtiene siempre es un cambio gentico en la secuencia. El nuevo rasgo puede expresarse como puede que no se exprese, por lo tanto no necesariamente voy a poder hablar de mutacin cuando se diga que cambi la protena.Desde un punto de vista absolutamente natural, lo que las bacterias hacen en la naturaleza:a. Mutaciones espontneas:que son absolutamente naturales y que son habitualmente producidas por errores de replicacin o por insercin de elementos mviles. Estas mutaciones como su nombre lo indica son espontneas, esto quiere decir que yo no s cundo van a aparecer, van a aparecer de repente, ahora por qu yo no s cundo van a aparecer porque si es un error en la replicacin esto es una cosa extraa porque la replicacin habitualmente cul es nuestra premisa, se generan dos molculas de cromosomas exactamente iguales por lo tanto para que ocurra un error en la replicacin tiene que haber alguna de las polimerasas que pudo haberse equivocado cuando estaban revisando la constitucin de las hebras complementarias y de repente se les pas y hubo un intercambio de por ejemplo alguna base por otra, entonces hubo un error en la replicacin que pudo haber producido esto. Por lo tanto yo no s cundo esto va a pasar adems es muy poco frecuente que pase. Son al azar, esto significa que no s en qu parte va a ocurrir, puede ocurrir en cualquier zona del ADN a pesar de que hay que estudios que s tienen claro que hay zonas que son ms mutables que otras y que incluso en los ADN eucarionte particularmente en eucarionte animal son las zonas que se les llama como de hotpoint, los puntos que son ms mutables, son ms susceptibles a mutar, en las bacterias tambin hay ciertos puntos que tienden a mutar ms pero perfectamente en una mutacin puede mutar eso como puede mutar otro, no es necesario que siempre estn mutando esos puntos.La otra caracterstica es que aparece en baja frecuencia porque las polimerasas no se equivocan todo lo contrario el sistema se mantiene a travs del tiempo justamente gracias a la posibilidad de generar dos clulas hijas exactamente iguales porque se generaron dos cromosomas exactamente iguales por lo tanto esto ocurre en frecuencias muy bajas, es decir, es un fenmeno muy poco frecuente, sern frecuencias bajas pero fijas porque cada cierto tiempo s se va a producir una mutacin, es decir, que si nosotros le echramos la culpa a las polimerasas podramos decir que estas estn como cateadas para que de repente se equivoquen porque esto favorece los cambios. Esta situacin no es de una generacin a otra sino que van a pasar muchas generaciones para que eventualmente se produzca.Las mutaciones en general porque hay para algunas propiedades que pueden ser un poco ms frecuentes pero en trminos generales si uno hace un promedio las frecuencias de mutaciones estn alrededor de 10 elevado a menos 10 por ah, qu quiere decir eso, que por cada 10 elevado a 10 bacterias existe la probabilidad que una de ellas muera, si se saca la cuenta son bastantes generaciones de bacterias y en esas generaciones cabe la probabilidad porque tampoco es una certeza que una de ellas se encuentre que ha mutado, esta situacin es muy poco frecuente pero fija, es decir, se sabe que cada cierto tiempo va a ocurrir alguna mutacin y eso es lgico por el ordenamiento de los sistemas biolgicos y de la vida en general, la vida ha ido evolucionando de esa manera, cada cierto tiempo tiene la capacidad de ir evolucionando y una de las formas es a travs de este tipo de cambios genticos.b. Mutaciones inducidas:ocurren tambin en la naturaleza pero aqu estamos hablando que hay alguna intervencin, esta intervencin es generalmente por elementos fsicos o qumicos donde aqu lo que sucede es que el agente se pone en contacto con la bacteria ya sea fsico, qumico, radiacin uv por ejemplo y va a producir algn dao en el ADN, estos son los que se conocen como agentes mutgenos, que lo hacen es cambiar la frecuencia, es aumentar la probabilidad que la mutacin ocurra porque tambin nosotros mismos estamos expuestos de forma habitual a muchos agentes mutgenos pero eso no significa que nuestro ADN mute, en algunas personas s y se evidencia y en otras no y por qu no, porque lo que hacen los agentes mutgenos es aumentar la probabilidad, es decir, lo que hace es que aumenta la frecuencia de mutacin pero tampoco cambia el concepto que siguen siendo espontneas y al azar, yo no s cundo van a ocurrir y tampoco s dnde, ahora este dnde si yo hago en el laboratorio puedo manejar cualquier cosa y puedo dirigir una mutacin a un sitio especfico y que es lo que se hace mucho en la terapia gnica en los seres humanos que se hacen cambios a nivel gentico donde se dirige un vector que vaya dirigido especficamente a una zona del ADN y produzca un cambio gentico que finalmente lo que est haciendo es una mutacin tipo dirigida en el laboratorio. Pero en la naturaleza estos agentes mutgenos no me dicen dnde va a ocurrir, no me dicen cundo pero s aceleran y por qu pueden acelerar la frecuencia, acelerar o aumentar las probabilidades, porque estos agentes pueden ser anlogos de bases por lo tanto se pueden producir cambios, una base por otra, pero resulta que estructuralmente son similares pero cuando se empieza a leer el ADN obviamente no es reconocido como una base y por lo tanto se produce ya sea un corte, una mala sntesis o expresin de una protena, etc., pueden haber agentes derechamente modificadores que hidroxilan una zona, que le agregan o sacan alguna molcula, cambian algn enlace, reaccionan con el ADN por lo tanto cambian estructura y van a cambiar obviamente la funcionalidad o eventualmente hay algunos agentes intercalantes que se introducen, se meten entre medio del ADN y van a alterar la estructura o funcin de este.Por lo tanto como se puede ver hay diferentes posibilidades que se produzcan cambios, estos cambios por muy rpidos a aumentar la probabilidad que se produzcan a travs de los agentes mutgenos no son cambios que yo vaya a poder estar para que las bacterias se adapten, podra ocurrir casualmente que la bacteria est en una mutacin y que yo favorezca esa mutacin por alguna condicin y que gracias a eso la bacteria lograra adaptarse rpidamente pero si no habitualmente muchos de estos cambios no van a contribuir con que la bacteria se adapte en un determinado momento sino que la sucesin de estos cambios yo las puedo evidenciar o ver que ha habido algn cambio, alguna mejora o alguna situacin que va a favorecer la evolucin de la bacteria ms que los cambios adaptativos, sin embargo los cambios adaptativos ocurren y la bacteria rpidamente puede ir cambiando pero esos cambios genticos rpidos son producto de la transferencia horizontal de genes.

TRANSFERENCIA HORIZONTAL DE GENESNo es otra cosa que el traspaso de genes de una bacteria a otra de manera horizontal y que no necesitan estar emparentados sino que no necesitamos que sean de madres a hijos, es decir, de una generacin a otra sino que incluso por ejemplo puede ser de una E.coli a un protheus, de una E.coli a una serratia, es decir, de bacterias distintas que incluso no tienen por qu tener una relacin gentica muy cercana, pero si existe esta probabilidad.Cmo transfieren estos trozos de ADN o estos genes, son transferidos a travs de 3 fenmenos: la conjugacin, la transduccin y transformacin. Son 3 fenmenos distintos que tienen distintas caractersticas y que mueven distintos tipos de genes o estructuras genticas distintas, pero a pesar que son fenmenos distintos dan 3 caractersticas que son similares y que tienen en comn. La primera es la unidireccionalidad, por lo tanto la transferencia horizontal de genes se caracteriza por ser unidireccional, que la informacin gentica siempre va en una direccin, es decir, desde una clula dadora a una clula receptora. No hay trueque, no es que la bacteria de algo y reciba algo a cambios, eventualmente ella puede recibir algo pero esa recepcin es despus, primero se hace un fenmeno, termina ese fenmeno y despus la bacteria puede hacer un fenmenos que puede ser el mismo tipo pero puede ser un evento posterior, por lo tanto siempre existe una bacteria que da que se conoce como clula dadora o donadora de un material gentico y siempre existe por fenmeno una bacteria que recibe por lo tanto se conoce como bacteria receptora.La transferencia horizontal es parcial, siempre es parcial porque una bacteria no puede entregar todo el cromosoma sino que recuerden ustedes que cuando la bacteria recibe cosas siempre son cosas accesorias, son caractersticas adicionales, porque la bacteria tiene una estructura que es clsica, propia, y que le permite ser la bacteria que es, por ejemplo E.coli, yo no puedo esperar que la bacteria reciba algo que haga ser otra sino que va a recibir una informacin que la a convertir en una E.coli con caractersticas distintas con una capacidad por ejemplo para la sntesis de una toxina que no tena pero esta toxina no la hace cambiar de E.coli, por lo tanto siempre son trozos o es un plsmido, siempre es una parte del cromosoma no es todo.

La otra caracterstica es que la bacteria tiene que aceptar esa transferencia gentica, la dadora no es solo la que entrega y la que recibe no solo recibe sino que tambin hay un filtro y este filtro se da exclusivamente en lo que ella acepta como informacin gentica, puede aceptar todo lo que a ella le conviene porque las bacterias no reciben nada que sea contra producente para ellas y por lo tanto no puedes recibir algo que vaya en contra de lo que ellas son.Tienen varios mecanismos para poder ir bloqueando esas posibilidades, por lo tanto siempre existe un cambio o una variacin que habitualmente es beneficiosa porque son adaptativas. Un ejemplo de esta aceptacin de este material gentico es la posibilidad que tienen las bacterias de recombinar, es decir, reciben un trozo de ADN por ejemplo y ese trozo de ADN cuando no es un elemento gentico establecido por ejemplo un plsmido ese trozo tiene dos posibilidades dentro de una bacteria, es degradado o se integra al cromosoma, pero para integrarse al cromosoma tiene que encontrar un sitio de complementariedad y si encuentra ese sitio se interna y ese fenmeno se conoce como fenmeno de recombinacin porque entra un trozo de ADN de otra bacteria, se inserta y pasa a ser parte de la bacteria, habitualmente al insertarse la bacteria pierde algo, pierdo un trozo de ADN que es la zona donde se va a insertar este nuevo, pero eso lo favorece porque eso constituye una caracterstica adicional para la bacteria.Teniendo en cuenta todas estas caractersticas que tienen las bacterias que son comunes en los fenmenos de la transferencia horizontal gentica, veamos las caractersticas de cada una de ellas en particular.

Transformacin

La transformacin es un fenmeno donde una bacteria adquiere, la bacteria receptora va adquirir ADN libre del medio, el ADN no es que ande libre caminando por el medio ambiente, los ADN no andan libres, entonces uno puede decir de dnde vienen estos ADN libres que requiere este proceso de transformacin. As como las bacterias se multiplican, existen algunas que por razones naturales mueren, y cuando una bacteria muere qu es lo que le pasa, se destruye y al destruirse obviamente libera ADN y libera todos los componentes que tiene en el interior, no todas las bacterias que mueren van a tener el ADN libre por la naturaleza porque ese ADN inmediatamente es degradado por un asunto de seguridad biolgica pero resulta que esa degradacin del cromosoma o el ADN de esta bacteria que se va a convertir en la bacteria dadora no es instantneo porque obviamente las enzimas que son las nucleasas tienen que empezar a degradar, tiene que haber una reaccin asociada, es un fenmeno que se va produciendo y se demora un periodo de tiempo corto. Imagen: tenemos una bacteria que por alguna razn muri, se lis y liber todo su material gentico, todo lo que tenia dentro, y eventualmente est siendo degradado su ADN, en este momento cuando sucede eso en un determinado ambiente va pasando una bacteria, y se encuentra con esta situacin que hay degradacin de ADN, las bacterias se comunican, sienten y lo hace a travs de seales qumicas, entonces detecta presencia de ADN y existen ciertas bacterias que la deteccin de este ADN les interesa y es ms, pueden hacer que este ADN ingrese hacia el interior de su citoplasma. Esto no es fcil porque se tiene claro que el cromosoma no pasa por difusin simple a travs de la membrana, ni difusin facilitada ni por una porina.Puede que la bacteria que iba pasando y detect esta situacin que hay ADN libre, lo quiere y ah viene el problema cmo lo entra. Por eso aqu hay una limitante, no es una situacin que todas las bacterias lo pueden hacer, sino que hay ciertas bacterias que tienen la capacidad de hacerse competente, es hacerse permeables selectivos ADNs, es decir, esta bacteria puede pasar a tener un estado que es absolutamente biolgico que es propio que no es inducido ni adquirido por la bacteria de que bajo ciertas circunstancias como estmulos como este de encontrarse con un ADN la bacteria puede hacerse permeable selectivo ADN y que es generar un sistema proteico en la membrana tipo una porina para que pueda ingresar el ADN, pero esta es una situacin que es muy puntual, se realiza frente a una situacin en que la bacteria se encuentra con ADN que es factible de ser ingresa porque este ADN que es factible de ser ingresado debe estar dictenario es decir debe haber sido degradado pero todava no separado de sus dos hebras, es decir, no puede ser cualquier cosa, debe ser un trocito que sea doble y que por lo tanto pueda ser captado por esta bacteria que est en estado de competencia o que es lo mismo competente.

En la primera figura ha generado este estado de competencia, tiene unas pelotitas en la membrana que es lo que se mencionada que es como un sistema proteico tipo porina por donde puede entrar el ADN, pero asociado a una de esas pelotitas que es una protena de unin y la otra es una nucleasa, porque si bien es cierto en la limitante para que se produzca la transformacin es que el ADN sea bicatenario, el que se asocia a la bacteria entra solo una hebra, por qu si entra una no se adhiere una, no, el fenmeno es bicatenario, trozo doble cadena se adhiere a la protena de unin pero entra una y la nucleasa cumple la funcin de ir degradando la otra cadena.Cuando la bacteria va ingresando se va uniendo a los puntos azules que son protenas que protegen al ADN, porque qu es lo que un ADN dentro de un citoplasma si no encuentra un sitio homlogo rpidamente es degradado, entonces para darle un tiempo a la bacteria o a este trozo de ADN para encontrar esa zona complementaria es que se une a estas protenas que lo protege de la degradacin, si este trozo de ADN que ingres encuentra complementariedad en el ADN, es decir, hay una zona homloga se inserta, hace recombinacin, entra, sale un trocito y el trozo que sale obviamente es degradado y la bacteria entonces recibe una informacin gentica.

Este proceso no siempre es exitoso, eventualmente un 30% de los procesos de ingreso son efectivo, es decir, la bacteria acepta esta informacin, por eso se dijo que haba una ltima condicin que la bacteria tiene que aceptar este trozo de ADN que viene y cul es la mxima respuesta, que sea ingresado el cromosoma y que ahora ese cromosoma se va a expresar con esta nueva informacin gentica. Esa es considerada una bacteria transformante, es decir, que recibi informacin gentica nueva y que ahora la est expresando. Hay algunos ejemplos entre las bacterias Gram positivas Streptococcus spp. Bacillus spp.Entre las bacterias Gram negativas Haemophilus spp. Neisseria spp. Moraxella spp. Acinetobacter spp. Pseudomonas spp.Son ejemplos de bacterias que transforman de manera natural.(rol nucleasa: enzimas degradadoras, degrada la hebra que no entra y con eso contribuye a la entrada de una sola)

ConjugacinHasta hace algunos aos se crea que la conjugacin era un proceso que se daba en Gram negativos, y fundamentalmente estaba esta creencia porque la conjugacin hasta ese momento se supona que solamente se produca a la presencia de pili o poli sexual, dijimos que la funcin era unir a las bacterias una dadora y otra receptora para el traspaso de un plsmido, porque aqu en la conjugacin lo que se traspasa no es un trozo de ADN sino es un plsmido. En los ltimos aos, en la ltima dcada se ha tenido claro y se acept que existe conjugacin en los Gram positivos. Los sistemas conjugativos en Gram positivos no estn estudiados pero s hay absoluta certeza que hay bacterias que s conjugan porque la resistencia a antibiticos por ejemplo que nosotros podemos ver hoy en da en algunas bacterias es responsable exclusivamente a la presencia de plsmidos y por lo tanto de alguna manera tienen que llegar estos plsmidos ah porque si no estaban de alguna manera llegan y el proceso de llegada de un plsmido es a travs de un proceso de conjugacin.Por lo tanto hoy en da la conjugacin se divide en conjugacin Gram positiva y Gram negativa porque la estructura que media el traspaso no es la misma. Por eso vamos a partir en la conjugacin en Gram negativos porque habitualmente es la que ms se conoce, hay mucho ms informacin y es de la cual hablan los libros.Una condicin para que se produzca la conjugacin es que aqu las dos bacterias tanto la donadora como la receptora se encuentren y se unan, esa es la funcin del pili. Entonces cmo se encuentran las bacterias, cmo se unen, se reconocen pero este reconocimiento es a travs de seales qumicas, quin enva las seales qumicas, son las bacterias receptoras las que se van a transformar en receptoras, es decir que la bacteria que en un determinado momento no tiene plsmido y quiere tener un plsmido porque la situacin ambiental en la que se encuentra lo amerita porque son procesos adaptativos que hacen frente a ciertas condiciones ambientales o alguna situacin en particular, entonces esta bacteria que quiere un plsmido emite seales qumicas a las cuales una bacteria poseedora de plsmido que se va a convertir en la clula dadora responde y al responder se acerca a esa bacteria y empieza a manejar el proceso de conjugacin y lo primero que se hace es sintetizar el pili, se adhiere a la otra bacteria y se produce despus de esto una retraccin del pili, se acorta para que la distancia entre las dos bacterias no sea tan larga.Este pili no solamente genera un tnel que por dentro pasa el ADN plasmidial para que no sea degradado sino que adems este pili va a permitir que en las dos paredes bacterianas (dadora, receptora) se produzca una especie de poro porque cmo sale el plsmido que est en el citoplasma y cmo entra al citoplasma de la otra bacteria, entonces se establece una especie de poro ayudado por el pili, el pili en los dos extremos entonces genera un sistema, induce la generacin de un sistema proteico que va a formar una especie de poro para que pase el plsmido que en realidad no pasa como plsmido, no pasa redondito ni tampoco pasa entero, sino que recuerden ustedes qu conjugacin tena un plsmido, el plsmido era un elemento gentico circular bicatenario por lo tanto fjense lo que sucede, el plsmido tena una zona que deca origen de transferencia porque en ese punto el plsmido se abre, es decir, una hebra se abre, se desprende como aparece aqu y empieza a pasar una hebra pero como el plsmido tiene capacidad replicativa, empieza a medida que va perdiendo una hebra va sintetizando la hebra complementaria, la hebra que llega a la otra clula se empieza a circularizar y va a sintetizar tambin su hebra complementaria.

Cuando termina de pasar toda la hebra en ambas clulas ahora hay plsmidos bicatenarios porque cada hebra sirvi de molde para la sntesis de su complementaria, es decir, lo mismo que ocurre con la replicacin de un cromosoma, cada una de las hebras es molde para la sntesis de la complementaria. Este sistema de paso que es lineal se conoce como el sistema de crculo rod