Microbiología

MICROBIOLOGÍA

BMcblgo. Alejandro Ovidio MARAVI VILLANTOY

MICROBIOLOGÍA

Ciencia que estudia a los seres vivos pequeños, conocidos como microorganismos (MO), cuyo tamaño se encuentra por debajo del poder resolutivo del ojo humano (< 100u)

MICROBIOLOGÍADescubrimiento de los microorganismos

Fue un holandés, Anthony Van Leeuwenhoek, en 1674, comunicando a la Real Sociedad de Londres sus apuntes.

Apuntes de Anthony Van Leeuwenhoek

Microbiología

Protistas

Haeckel, Ernest

Algas Hongos

Protozoarios Bacterias

PROTISTAS

Teorías del origen de la enfermedad

Antes de que se establezca una base firme de la naturaleza causal de la enfermedad infecciosa (a mediados del siglo XIX), se pasó por las siguientes teorías:

Teoría miasmática Teoría microbiana Teoría teológica

Los principales precursores fueron:• Louis Pasteur (francés)• Robert Koch (alemán)

Teoría microbiana

Pasteur, en 1880 estudió• El problema del gusano de seda• El cólera aviar• Trabajó en la rabia

La intervención de bacterias como agentes de enfermedades se dio con estudios sobre el carbunco. Robert Koch, (1876), primer aislamiento in vitro del bacilo del ántrax (Bacillus anthracis)

Teoría microbiana

En 1882, con "Die Äthiologie der Tuberkulose", se comunica la aplicación de sus postulados:• El MO debe estar presente en el individuo enfermo• El MO debe aislarse del enfermo y mantener en cultivo puro• La inoculación de este MO a una persona sana debe provocar la aparición de la misma enfermedad• El MO debe ser reaislado de este enfermo

Asepsia, quimioterapia y antibioterapia

Joseph Lister, aplicó fenol o HgCl2 en lavado: instrumental quirúrgico, manos y de las heridas.Paul Ehrlich, "balas mágicas". Derivados del atoxilo eficaz contra tripanosomiasis. En 1909, el salvarsán 606 efectivo contra la sífilis.

Fleming (1929), la penicilina, inhibe a las bacterias, producida por el hongo Penicillium notatum.

BACTERIAS Organismos procariontes, unicelulares y pequeños,

sin cloroplastos que se multiplican por fisión binaria.

Tamaño

BACTERIAS

Se expresan en micras (u)

1. Cocos: esféricas, pueden ser redondas u ovoides. Por su agrupación:

• Micrococos, cocos aislados• Diplococos, en parejas• Estreptococos, en cadena• Estafilococos, en racimo• Tétradas, 4 cocos• Sarcinas, 8 o 12 cocos en

cubo

BACTERIA

Forma

2. Bacilos: en forma de bastón, alargados, que también pueden ser diplobacilos, estreptobacilos, etc.

3. Vibriones, en forma de coma

4. Espirilos: parecido a un sacacorchos

Treponema

Leptospira

Borrelia

ESTRUCTURA

• Pared celular*• Membrana citoplasmática*, • Citoplasma, incluye: cromosoma* y ribosomas*• Pueden existir, además: flagelos, fimbrias (pelos),

espora, cápsula y plásmido

BACTERIA

PARED CELULAR

Constituida por la mureína o peptidoglucano

Peptidoglucano: composición química

• La unidad disacarídica que se repite es: – N-acetilglucosamina (NAG)... – ...unida por enlace β(14) con... – ... N-acetilmurámico (NAM)

• Las distintas unidades disacarídicas se unen entre sí mediante enlaces β(1—4) – Este enlace puede ser roto por la lisozima

• La cadena tetrapeptídica sale desde el grupo –COOH del lactilo de cada NAM y suele ser: – L-ala D-glu m-DAP D-ala

Membrana citoplasmática

Nucleoide bacteriano

Representado por el cromosoma de la bacteria (ADN), de tira única y circular: responsable del código genético

Plásmido

Elementos genéticos (ADN) extracromosómicos con capacidad de replicación autónoma

Espora

Cuerpos esféricos, ovoides refringentes incluidos en la célula vegetativa (célula madre).

Sus componentes están dados por iones Ca++ y ácido dipicolínico, que le confieren elevado poder de resistencia a las condiciones hostiles

Pueden ser deformantes o no deformantes

Flagelos

Monotricas

Lofotricas

Peritricas

Son largos filamentos, helicoidales, compuestos de flagelina. Es antigénico (antígeno flagelar o “H”)

Fimbrias

Apéndices filamentosos rectos y rígidos, más cortos y más finos que los flagelos, compuestos por la pilina

Existen dos tipos principales de pili: adhesivas y sexuales

Cápsula

Material mucoso o viscoso, situado externamente respecto de la pared celular

Las cápsulas bacterianas constituyen el antígeno capsular (“K”)

REPRODUCCIÓN

Por bipartición o fisión binaria, en que a partir de una célula madre se originan dos células hijas idénticas a la primera. El tiempo requerido para formar 2 células a partir de una se denomina tiempo de generación, que puede ser de minutos, horas o días.

HONGOS • Organismos con nutrición heterótrofa por

absorción• Inmóviles• Unicelulares (levadura) y pluricelulares

(moho) • Los mohos poseen filamentos largos

llamados HIFAS, el conjunto: MICELIO• Pared celular:

– Quitina (N-acetilglucosamina)– Celulosa, – Estructuras amorfas (glucanos, mananos)

• Membrana citoplasmática: Ergosterol

HONGOS

Moho: filamentoso, multicelular

Levadura: cremoso, unicelular

Las hifas: citoplasma multinucleado o mononucleado. Hay dos tipos de hifas:Septadas: Hifas que tienen divisiones en su interior. Cenocíticas: Hifas que no tienen divisiones.

Los septos se forman siempre de la pared hacia dentro y no son completos, siempre tienen unos poros más o menos grandes.

Micelio

FISIOLOGIA

• Crecen a concentración alta de azúcar (osmótrofos)• Dimorfismo, 2 formas diferentes según las condiciones

ambientales: a 37ºC, levadura, a 22ºC moho.• Enzimas: lipasas, invertasas, lactasas, proteasas,

amilasas etc., que hidrolizan una serie de sustratos. • Hidrolizan sustancias orgánicas, como quitina, inclusive

materiales plásticos. • Pueden crecer a Tº cercanas a 0ºC (psicrófilos)• Son muy resistentes a los antibacterianos; pero muy

sensibles a la griseofulvina

NUTRICIÓN

Han desarrollado tres sistemas de vida:

•Saprobios, que pueden descomponer residuos orgánicos para alimentarse. Este es el caso de los hongos comúnmente hallados sobre troncos muertos, como los "Pleurotos" u hongo ostra, e incluso el más conocido "Champiñón".

•Parásitos, extraen las sustancias orgánicas que necesitan de un hospedador al que debilitan y a la larga lo matan.

•Simbiosis, que extraen las sustancias orgánicas de un hospedador, pero que en contrapartida le procuran cierto número de ventajas. Los más conocidos son los "Boletos" y las "Trufas".

REPRODUCCION

a) Esporas asexuales (abundantes):– Esporangiosporas.– Clamidosporas.– Conidiosporas: microconidias y macroconidias– Artrosporas u oidiosporas.

– Blastosporas.

b) Sexuales (menos): – Zigosporas.– Ascosporas.– Oosporas– Basidiosporas.

CLASIFICACION• Phycomycetes o Zygomicotina:

– esporas sexuales: Zigosporas. – micelio con hifas no tabicadas, por eso se les

denomina inferiores. – Mucor, Rhizopus, Absidia (micosis oportunistas)

• Ascomycetes: – esporas sexuales: Ascosporas. – Micelio con hifas tabicadas. – Piedraia hortei: piedra negra.

• Basidiomycetes – esporas sexuales, Basidiosporas. – Algunas sirven de alimento. – Otras en la producción de antibióticos (mucidina),– especies con propiedad alucinógena y muchas tóxicas

(venenosos: Amanita phallioides). – Criptococcus neoformans: criptococosis

• Deuteromycetes – esporas sexuales ausentes, reproducción por conidios. – Se les denomina hongos imperfectos. – Este grupo abarca más de 1.800 géneros y unas 16.000

especies.

LOS VIRUS

Se pueden citar dos definiciones de virus:

a) Lwoff (1957): "Entidad estrictamente intracelular y patogénica y que posee un solo tipo de ácido nucleico, incapaz de crecer y reproducirse por fisión binaria, carente de enzimas para producir energía".

b) Luria y Darnell (1967): “Entidad cuyo genoma es un ácido nucleico, se replica dentro de células vivas usando su maquinaria de síntesis proteica"

ViriónPartícula viral completa formada por una o más moléculas de ADN o ARN y rodeada por una cubierta de proteínas simple o compleja formada por carbohidratos, lípidos y proteínas.

Tamaño

Son muy pequeños, se expresan en nanómetros (nm)

Forma

Es muy variada:• Icosahédricas.• Helicoidales.• Esféricas.• Filamentosa.• Pleomórficas.

REPLICACION VIRALLas etapas fundamentales de la

replicación viral son:1. Adsorción2. Penetración

a. Por viropexiab. Por fusión

3. Denudación y eclipse4. Replicación del ácido nucleico5. Maduración y liberación

Adsorción

PENETRACIÓN: entrada en la célula de todo el virus o sólo del genoma. Se presentan diferentes modos:

Fagos: las proteínas de las espinas y fibras de la placa basal se unen a la cubierta de las bacterias. Enzimas hidrolíticas rompen la pared y se perfora al contraerse la vaina. Se introduce el genoma.

Virus vegetales: Por pequeñas grietas o por picaduras de insectos.

Virus animales: si no tienen envoltura, penetran por endocitosis y sus enzimas rompen posteriormente la membrana de los endosomas. Si tienen envoltura se fusiona con la membrana celular o por endocitosis mediada por receptor.

Esquema general

Replicación de virus con ARN

Replicación del virus con ADN

Ensamblaje y liberaciónEnsamblaje: recomposición de los virus

Liberación: los virus salen de la célula por:

lisis de la célula (fagos)

exocitosis (virus sin envoltura)

gemación de la membrana plasmática. Las vesículas que forman la membrana viral se puede formar en distintos orgánulos como núcleo, retículo y aparato de Golgi. Los virus sintetizan parte de las proteínas de la membrana viral.

Replicación del VIH

Secuencia de Replicación del virus con ADN

VIROIDE

Forma patógena más pequeña conocida

Pequeños fragmentos de ARN (250 a 400 nucleótidos) monocatenario circulares libres. No codifica ninguna proteína, depende de la célula para su replicación. Su forma intracelular y extracelular son idénticas.Se pliega intensamente por la complementariedad de sus bases y parece que esto protege su estructura frente a nucleasas. Tienen un gran poder infeccioso en plantas.Se presume que son intrones convertidos en unidades con multiplicación autónoma, pues tienen actividad ribonucleasa.Hay dos familias: Pospiviroidae y Asunviroidae.

Priones Proteínas infecciosas sin la intervención de ácidos nucleicos. Afectan al SNC.

Son responsables de encefalopatías espongiformes: scrapie, mal de las vacas locas. En humanos el síndrome de Creutzfeld-Jacob, el Kuru y el insomnio familiar letal.

Propuesta de mecanismo de acción: las células fabrican PrPc proteína priónica celular situada en la membrana de las neuronas y otras células, cuya función es identificación y adhesión. La forma anormal PrPsc procede de una mutación del gen de la PrPc (sólo afecta a un aminoácido: prolina por leucina). Este cambio modifica la estructura de la proteína

INMUNOLOGÍA Rama de la Biología, estudia el sistema inmunitario en los organismos, entendiendo como tal al conjunto de órganos, tejidos y células que en los vertebrados tienen como función biológica el reconocer elementos extraños o ajenos dando una respuesta inmunológica.

Funciones• Defensa.- Protege de los MO, destruyéndolos por

diversos mecanismos: celulares y/o humorales• Homeostasis.- Elimina células dañadas y viejas,

favoreciendo su reemplazo.• Vigilancia.- Elimina células mutantes que si no son

debidamente controlados por el sistema inmunológico daría lugar a la aparición de neoplasia (tumores)

Células del sistema inmune

Fagocitosis

Mecanismo de defensa: interno

La fagocitosis

Mecanismo de defensa: interno

Inflamación

Mecanismo de defensa: interno

Interferón

Mecanismo de defensa: internoCélulas asesinas

AntígenoInmunógeno, sustancia que induce una respuesta inmunitaria específica, reconocible ya sea humoral, celular o más comúnmente ambas cuando es introducida en el organismo humano.

Requisitos:

• Exogenicidad, debe ser extraño al organismo• Tamaño molecular, mayor a 10,000 daltons• Complejidad química: proteínas• Presencia de epítopes

INMUNIDADPropiedad del organismo de oponerse al

desarrollo en su interior de agentes patógenos

PARÁSITOSPARÁSITOSHONGOSHONGOS

BACTERIASBACTERIASVIRUSVIRUS

Esquema conceptualEsquema conceptualEsquema conceptualEsquema conceptual

HOSPEDEROHOSPEDERO

INTERACCIÓN PATÓGENO-HOSPEDERO

• PatogenicidadAtributo de un agente infeccioso para causar la enfermedad en un hospedero susceptible.

• VirulenciaGrado de patogenicidad del agente infeccioso. Está dada por:– Invasividad– toxigenicidad

INTERACCIÓN PATÓGENO-HOSPEDERO

La invasividad

Capacidad de diseminarse por el organismo, haciéndolo por medio de enzimas:CatalasaProteasaCoagulasaLeucocidinasHemolisinasHialuronidasaColagenasa

INTERACCIÓN PATÓGENO-HOSPEDERO

La toxigenicidadLas toxinas: proteínas o lipopolisacáridos que causan daños al humano:

• Exotoxinas, proteínas solubles generadas por patógenos, y presente en las bacterias Gram (+) y Gram (-). Se conocen tres tipos: enterotoxinas, citotoxinas y neurotoxinas.

• Endotoxinas, Son lipopolisacáridos de la pared bacteriana Gram (-).

INTERACCIÓN PATÓGENO-HOSPEDERO

CARACTERÍSTICAS EXOTOXINA ENDOTOXINA

Naturaleza química Proteínas Lipopolisacáridos

Bacterias productoras Gram (+) y Gram (-) Gram (-)

Estructura a la que se asocian Citoplasma Pared celular

Excreción al medio Se excretan No se excretan

Antigenicidad Muy alta Baja

Toxicidad Elevada Baja

Enfermedad que producen Específicos Síntomas generales

Acción de la temperatura Termolábiles Termoestables

Acción del formol Se vuelven toxoides No los modifican

Acción de enzimas proteolíticas Sensibles Resistentes

Inmunidad Duradera Débil

Producen fiebre No producen Si producen

INFECCIÓN

Es la invasión de patógenos al organismo y la respuesta que este da frente a la agresión.

El progreso de la infección depende de una serie de factores, tales como:

• La ruta de entrada del patógeno. • La virulencia intrínseca del patógeno. • La cantidad del patógeno inicialmente inoculado. • El estado inmune del huésped que está siendo

colonizado.

ENFERMEDAD

Manifestación clínica consecuente a la infección por un patógeno: bacterias, hongos, virus, protozoos, etc., o por priones.

a) Periodo de incubación, tiempo entre la entrada del MO y la aparición de primeros síntomas.

b) Periodo prodrómico; aparecen primeros síntomas no característicos: cefalea, malestar general, fiebre, etc.

c) Periodo de acmé: fase aguda, síntomas característicos. Si no hay tratamiento adecuado, el hospedero puede morir, depende de tipo de enfermedad

d) Convalecencia; se vence a la enfermedad y se recupera, que puede ser en crisis o en lisis.

Etapas:

ENFERMEDAD

Vías de transmisiónDirecta

Beso

Gotas de Pflugge

Relaciones sexuales

ENFERMEDADVías de transmisión

Transplacentaria

ENFERMEDADVías de transmisión

Indirecta

Agua

Ropa

Alimentos

ENFERMEDADVías de transmisión

Indirecta

Animal infectado

Vector biológico

Vector mecánico

CONTROL DE LOS MICROORGANISMOS

Los MO se controlan, inhiben o matan por medio de agentes físicos o agentes químicos.

Las razones principales para controlar los microorganismos son:– Prevenir la transmisión de enfermedades e

infecciones.– Prevenir la contaminación o proliferación de

microorganismos perjudiciales.– Prevenir la destrucción o deterioro de materiales,

por acción de los microorganismos.

CONTROL POR AGENTES FÍSICOS TEMPERATURA

1.- ALTAS TEMPERATURASa) Calor húmedo

• Pasteurización

• Ebullición

• Autoclavado

2.- BAJAS TEMPERATURAS

DESECACION

RADIACION1.- IONIZANTES: Rayos gamma y

2.- NO IONIZANTES: Rayos UV

FILTRACION

b) Calor seco• Flameado• La estufa de esterilización• Incineración

Rayos catódicos.

Inactivación total y parcial• Inactivación total= esterilización

• Inactivación parcial = desinfección

• Se deben a: – Desnaturalización de proteínas – Fusión de lípidos de membrana

• La inactivación puede ser por: – Calor húmedo (más rápido, por coagulación) – Calor seco (mas tiempo, por oxidación)

Desinfectantes y antisépticos

Agentes que dañan la membrana:• Fenoles: Desnaturalizan las PE• Alcoholes: deshidratan, coagulan y desnaturalizan

las PE• Detergentes: alteran la tensión superficial de la MC

Agentes que modifican grupos funcionales• Agentes oxidantes: halógenos. • Metales pesados y sus compuestos. Ag, Cu, Mg,

Cr. Forman mercaptanos• Agentes alquilantes: formaldehído

CONTROL POR AGENTES QUIMICOS

ANTIBIÓTICOS

PROPIEDADES• Toxicidad selectiva.• Microbicida.• MO no deben desarrollar resistencia al fármaco.• Efectivo contra un amplio espectro de MO.• Que no sea alergénico, y que no tenga efectos

secundarios.• Que permanezca de forma activa en plasma,

tejidos, etc. durante el tiempo necesario.

Resistencia Bacteriana

Una cepa bacteriana puede volverse resistente a un antibiótico por dos tipos principales de mecanismos:

a) Mutación en un gen cromosómico;

b) Introducción de un plásmido R de resistencia. Este segundo mecanismo supone el problema más serio, ya que: •está muy extendido; •puede conferir resistencia a varios antibióticos a la vez; •a diferencia del mecanismo mutacional, no suele suponer una desventaja adaptativa.

BASES GENÉTICAS DE LA RESISTENCIA

Los principales mecanismos se pueden agrupar de la siguiente manera:•Disminución de la permeabilidad hacia el antibiótico. •Inactivación enzimática del antibiótico •Modificación química de la diana sobre la que actúa el antibiótico •Síntesis de una enzima resistente.

MECANISMOS BIOQUIMICOS DE LA RESISTENCIA A ANTIBIOTICOS

Que hayan

aprendido bien…

GRACIAS!!!