FISIOLOGIA BACTERIANA UNIVERSIDAD CENTROOCCIDENTAL “LISANDRO ALVARADO” DECANATO DE CIENCIAS DE LA SALUD DEPARTAMENTO DE MEDICINA PREVENTIVA Y SOCIAL SECCION DE MICROBIOLOGÍA MICROBIOLOGIA MEDICA I Tema 4: FISIOLOGIA BACTERIANA FISIOLOGIA BACTERIANA Realizado por: Prof. Yudy Aranguren. Actualizado por los profesores: Luisa Morantes, Emilio Martínez, Isabel Álvarez Septiembre - 2013

Tema 4: FISIOLOGIA BACTERIANA 4.1.- Explicar los procesos metabólicos utilizados por la célula bacteriana para la obtención de energía. 4.2.- Explicar el crecimiento bacteriano, las condiciones físico-químicas, nutricionales y tipos de desarrollo bacteriano exigente (disgónico) y no exigente (eugónico). 4.3.- Establecer la importancia médica de la división y fases de la curva de crecimiento de las bacterias. 4.4.- Relacionar la producción de enzimas, pigmentos y toxinas con las funciones vitales y patogenicidad de las bacterias.

COMPOSICIÓN QUÍMICA Y REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES: Agua: 75% al 85% Proteínas: Estructura y enzimas Carbohidratos: Fuente de energía y estructura Lípidos: Estructura y almacenamiento en gránulos de inclusiones Ácidos nucleicos: Transmisión de información genética

COMPOSICION QUIMICA DE LA CELULA BACTERIANA Mg 2+, Zn 2++, Na + Mn 2+, Fe 3+ , Ca 2+

CLASIFICACION DE LAS BACTERIAS SEGÚN SUS FORMAS NUTRICIÓN CIANOBACTERIAS AUTOTROFAS FOTOAUTOTROFAS: Producen sus constituyentes a partir de carbono inorgánico QUIMIOAUTOTROFAS Producen sus constituyentes a partir de carbono orgánico (como el metano) o el azufre

CLASIFICACION DE LAS BACTERIAS SEGÚN SUS FORMAS NUTRICIÓN HETEROTROFAS QUIMIOLITOTROFAS: obtienen energía a partir de sustancias químicas LITOTROFAS: se utilizan compuestos inorgánicos: SH2 S0, NH3, NO2-, Fe. ORGANOTROFAS: se utilizan compuestos orgánicos: carbohidratos, hidrocarburos, lípidos, proteínas, alcoholes ¿ En cuál de estas categorías colocarías a las bacterias patógenas para el ser humano? R: Las bacterias patógenas son: Heterótrofas - organotrofas

CATABOLISMO: Los procesos catabólicos son procesos metabólicos de degradación, en los que las moléculas grandes, que proceden de los alimentos o de las propias reservas del organismo, se transforman en otras más pequeñas. En los procesos catabólicos se produce energía. ANABOLISMO: Los procesos anabólicos son procesos metabólicos de construcción, en los que se obtienen moléculas grandes a partir de otras más pequeñas. En estos procesos se consume energía.

PROCESOS METABOLICOS PARA LA OBTENCIÓN DE ENERGÍA Sin oxígeno Con o sin oxígeno AUTOTROFOS HETEROTROFOS

PROCESOS METABOLICOS PARA LA OBTENCIÓN DE ENERGÍA FERMENTACIÓN RESPIRACIÓN

PROCESOS METABOLICOS PARA LA OBTENCIÓN DE ENERGÍA FERMENTACIÓN: Obtención de energía (ATP) a través de la glucólisis, en ausencia de oxígeno Organismos que carecen de la cadena transportadora de electrones Microorganismos más primitivos Pueden sobrevivir en presencia de oxígeno porque poseen enzimas que eliminan los iones superóxido: Catalasa Superóxido dismutasa Ácido láctico Ácido propiónico Ácido fórmico Ácido acético Ácido butírico

PROCESOS METABOLICOS PARA LA OBTENCIÓN DE ENERGÍA RESPIRACIÓN: Forma de obtención de energía empleando la cadena transportadora de electrones. RESPIRACIÓN AEROBICA: Utiliza el oxígeno como receptor final de electrones al final de la cadena transportadora de electrones RESPIRACIÓN ANAEROBICA: Utiliza otras moléculas, diferentes al oxígeno, como receptor final de electrones al final de la cadena transportadora de electrones: Molécula inorgánicas: NO3-, NO2-, Fe3+, SO42-, CO2 Pequeñas moléculas orgánicas : fumarato

CLASIFICACION DE LAS BACTERIAS SEGÚN SU REQUERIMIENTO DE OXÍGENO PARA OBTENER ENERGÍA 1.- Aerobios obligados o estríctos: Requieren el oxígeno para sobrevivir No tienen las enzimas necesarias para la fermentación Sólo utilizan respiración aeróbica 2.- Anaerobios obligados o estríctos: El oxígeno les resulta tóxico Sólo utilizan la fermentación para producir ATP En el proceso de respiración se emplean aceptores de electrones diferentes al oxígeno

CLASIFICACION DE LAS BACTERIAS SEGÚN SU REQUERIMIENTO DE OXÍGENO PARA OBTENER ENERGÍA 3.- Anaerobio facultativo: Crecen en presencia o usencia de oxígeno. Son capaces de inducir la síntesis de las enzimas para el uso de la ruta metabólica más adecuada para la producción de ATP, dependiendo de los sustratos presentes en el medio. 4.- Anaerobios aerotolerantes: Soportan cierta concentración de oxígeno 5.- Microaerófilos: Se desarrollan con una mínima concentración de oxígeno y en presencia de CO2 (10%). TAREA: Identificar un (1) género de bacteria perteneciente a cada uno de los siguientes grupos: Aerobios obligados o estríctos Anaerobios obligados u estrictos Anaerobio facultativo Anaerobios aerotolerantes Microaerófilos

Clasificación según la temperatura a la que pueden desarrollarse CONDICIONES FISICO-QUÍMICAS PARA EL CRECIMIENTO BACTERIANO Termófilos: 45 - 70 °C (50 °C ) Clasificación según la temperatura a la que pueden desarrollarse Mesófilos: 20 - 45 °C (35 °C ) Psicrófilos: 5 - 20 °C (15 °C ) ¿ En cuál de estas categorías colocarías a las bacterias patógenas para el ser humano?

Clasificación según el pH en el que pueden desarrollarse CONDICIONES FISICO-QUÍMICAS PARA EL CRECIMIENTO BACTERIANO Clasificación según el pH en el que pueden desarrollarse ¿ En cuál de estas categorías colocarías a las bacterias patógenas para el ser humano?

TAREA: Identificar un (1) género de bacteria perteneciente a cada uno de los siguientes grupos: Psicrófilos Mesófilos Termófilos Acidófilos Neutrófilos Alcalófilos

NUTRICIÓN BACTERIANA EN MEDIOS ARTIFICIALES

NUTRICIÓN BACTERIANA EN MEDIOS ARTIFICIALES Medios de cultivo Es un material nutriente preparado para el crecimiento de microorganismos en el laboratorio: Líquidos Sólidos Semisólidos Factores de crecimiento Estos son compuestos orgánicos e inorgánicos esenciales que el microorganismo no puede sintetizar: Vitaminas * Factor X y V de la sangre Amino ácidos * Fuentes de carbono y nitrógeno Las purinas y las pirimidinas * Sales y otras sustancias inorgánicas

NUTRICIÓN BACTERIANA EN MEDIOS ARTIFICIALES MEDIO BÁSICO O COMUN: Medio de cultivo en el que crecen bacterias poco exigentes a nivel nutricional o eugónicas MEDIO ENRIQUECIDO: Medio de cultivo al que se le agregan factores de crecimiento en el que crecen bacterias exigentes o disgónicas Agar Sangre Agar nutritivo MEDIO SELECTIVO: proveen nutrientes que ayudan al crecimiento y predominancia de un tipo particular de bacterias, y a su vez inhibe que otros tipos de microorganismos estén presentes Agar Mac Conkey

MEDIO ELECTIVOS: Medios de cultivos específicos para un grupo particular de bacterias: Anaerobios Micobacterias Medio Lowenstein - Jensen Agar Salado Manitol MEDIO DIFERENCIALES: permite diferenciar entre varios tipos de bacterias al incorporar a éste ciertas substancias como: Manitol Lactosa

DIVISIÓN CELULAR EN PROCARIOTAS

CURVA DE CRECIMIENTO POBLACIONAL Fase de adaptación : Aumento de tamaño de la célula y adaptación al medio. Fase exponencial : crecimiento exponencial de la población celular, hasta el consumo de los nutrientes del medio. Fase estacionaria: equilibrio entre nuevas células y muerte de otras por agotamiento de los nutrientes, presencia de productos tóxicos, cambio de pH. Fase de declinación o de muerte: carencia de las condiciones para la viabilidad celular: muerte de la población

PELICULA DE LA PSEUDOMONAS EDITADA FACTORES DE PATOGENICIDAD ESTRUCTURALES: Adhesinas: Proteínas de superficie de la pared que favorece al anclaje a la célula huésped. Pilis o fimbrias: Adherencia de las bacterias a las células blanco PELICULA DE LA PSEUDOMONAS EDITADA http://www.facmed.unam.mx/deptos/microbiologia/bacteriologia/patogenicidad.php Factores de patogenicidad bacteriana . Dr. José Molina López

ENZIMAS: Proteasas: Enzimas que degradan las proteínas ( membrana, anticuerpos) Lipasas: Enzimas que permiten colonizar nuevas áreas de la piel, al degradar la membrana celular de las células epiteliales Hialuronidasa: Enzima que degrada el ácido hialurónico favoreciendo la difusión de la bacteria en los tejidos. Colagenasa: Enzima que desintegra el colágeno, encontrada en músculo, hueso y cartílago, favoreciendo la diseminación de las bacterias. Coagulasa: Enzima capaz de coagular el plasma, lo que facilita el depósito de fibrina, impidiendo una fagocitosis adecuada. Nucleasa: actúa sobre el ADN y el ARN de las células del hospedero, es un factor de difusión.

ENZIMAS: Hemolisinas: Enzimas con efecto tóxico que lisan glóbulos rojos y otras células Daño a la membrana por lectinas hemolíticas Poro en la membrana Leucocidina: Enzimas con efecto tóxico que produce lisis de polimorfonucleares y de monocitos.

TOXINAS: Compuestos bacterianos que dañan directamente los tejidos o bien ponen en marcha actividades biológicas destructivas. Exotoxinas: Exotoxinas Pared celular de G+ Proteínas liberadas al exterior por bacterias Gram positivas y negativas Capaces de producir grandes daños en los tejidos e intoxicaciones alimentarias Se pueden preparar TOXOIDES: sustancias antigénicas pero no dañinas Ejemplos de toxinas características: Toxina Botulínica (Bótox) Toxina tetánica Toxina antráxica ( Antrax)

Lipopolisacáridos en la membrana externa de G - TOXINAS Endotoxinas: Lipopolisacaridos (LPS) : Forma parte de la pared celular de las bacterias Gram negativas. Endotoxinas Lipopolisacáridos en la membrana externa de G - Ejerce su efecto solamente cuando la bacteria se lisa. Lípido A Antígeno O Core: Polisacáridos Disacáridos-Difosfatos Ácidos grasos La lisis ocurre como resultado del efecto de la fagocitos o la muerte por ciertos tipos de antibióticos: Fiebre Baja la presión sanguínea Activa la coagulación intravascular ESTRUCTURA DEL POLISACARIDO

TOXINAS TAREA: Completa el siguiente cuadro sobre las diferencias entre las exotoxinas y las endotoxinas. CARACTERÍSTICAS EXOTOXINAS ENDOTOXINAS ¿Secretadas al medio? Tipo de bacteria en la que está presente Tipo de molécula (proteína, lípido o glúcido) ¿ Se libera con la lisis de la célula? ¿Termoestable o termolábil? ¿ Inducen la producción de anticuerpos? (antigénicos) ¿Se pueden producir toxoides? ¿Lugar de acción de la toxina?