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Publicada porana casula Modificado hace 5 años
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UNIVERSIDAD CATOLICA DE HONDURAS “Nuestra Señora Reina De La Paz” INTRODUCCIÓN A LA MICROBIOLOGIA DRA. ANA CASULÁ
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GENERALIDADES Microbiología, el estudio de los organismos microscópicos, deriva de 3 palabras griegas: mikros (pequeño), bios (vida) y logos (ciencia) que conjuntamente significan el estudio de la vida microscópica. Los microorganismos son diminutos seres vivos, en este grupo se incluyen las bacterias, hongos, virus, protozoos y algas microscópicas.
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Se tiende a asociar estos organismos a infecciones, enfermedades como el SIDA, o deterioro de alimentos. Sin embargo, la mayoría de microorganismos contribuyen de una forma crucial en el bienestar de la Tierra ayudando a mantener el equilibrio de los organismos vivos y productos químicos en nuestro medio ambiente
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Estudio de los microorganismos, que viven en forma células aisladas o grupos de células; Grupos de m.o : Bacterias, protistas, hongos, algas. Además comprende a los virus, pero no son celulares. Influyen en la vida y constitución tanto física como química de nuestro planeta. Son los encargados de los ciclos de los elementos químicos indispensables para la vida, incluidos: C, N, S, H, O Se calcula que en la tierra existen 5 × 10 ³³ células microbianas Más del 90% de las células del cuerpo corresponde a microbios
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Evolución Bacteriana Antes decir “procariota” y “bacteria” se consideraba lo mismo. Hoy se sabe que procariota se divide se Arqueas (mas cercanas a los eucariotas) y bacterias Decir Reino Mónera : ya es obsoleto Las bacterias son tan evolucionadas como los seres humanos y otros seres vivos
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LOS MICROORGANISMOS DESCUBRIMIENTO DE LOS MICROORGANISMOS EN EL SIGLO XVII EN 1866 HAECKEL DEFINE EL REINO DE LOS PROTISTAS: A) PROTISTAS SUPERIORES : CÉLULAS EUCARIOTICAS ALGAS HONGOS -MOHOS PROTOZOOS B) PROTISTAS INFERIORES : CÉLULAS PROCARIOTICAS BACTERIAS ALGAS VERDE AZULADAS
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LOS MICROORGANISMOS Los VIRUS no pueden incluirse en este esquema: A) Su estructura no es compatible con la de una célula. B) Su forma de multiplicarse es fundamentalmente diferente a la de los organismos celulares por su total dependencia del sistema sintético enzimas y precursores) de la célula huésped.
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DIFERENCIAS CEL. EUCARIOTICAS 1) NUCLEO: - Presenta núcleo con membrana nuclear que se continua con el Retículo endoplásmico. - Los cromosomas sumergidos en la matriz nuclear. CEL. PROCARIOTICAS 1) NUCLEO - No presenta núcleo sino “ Región Nuclear”, no membrana nuclear. - Presenta un solo cromosoma.
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DIFERENCIAS EUCARIOTICA 2) Estructuras Citoplásmicas presenta Retículo endoplásmico Microtúbulos Mitocondrias Microfilamentos Ribosomas Ap.Golgi Vacuolas PROCARIOTICAS 2) Estructuras Citoplásmicas presenta: Gránulos citoplasmáticos Cromatóforos: contienen enzimas de transporte de electrones. Vacuolas de gas, y de clorofila. Ribosomas
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DIFERENCIAS EUCARIOTICA 3) Membrana Citoplasmática Formada por doble capa de fosfolípidos, proteínas, y esteroles (colesterol, ergosterol) PROCARIOTICA 3) Membrana Citoplasmática Formada por fosfolípidos, proteínas y sin esteroles Presentan Mesosomas que son invaginaciones. Estructuras fuera de la membrana: Pared Celular, Membrana Externa, Cápsula
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DIFERENCIAS CEL. EUCARIOTICAS 4) Organelas de locomoción: Cilios Flagelos complejos CEL. PROCARIOTICAS 4) Organelas de Locomoción: Fimbrias o Pilis Flagelos simples
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Áreas de estudio Microbiología Medica Microbiología Ambiental Microbiología Industrial Microbiología de alimentos Microbiología del agua Microbiología del suelo Microbiología veterinaria
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También tienen aplicaciones industriales ya que se utilizan en la síntesis de productos químicos La industria alimentaria también usa microorganismos en la producción de vinagre, bebidas alcohólicas, aceitunas, mantequilla, queso, yogurt y pan.
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ORIGEN DE LOS MICROORGANISMOS Los microorganismos se originaron hace aproximadamente 4.000 millones de años. Los primeros microorganismos se observaron hace 300 años, pasaron 200 años hasta que se reconoció su importancia.
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La existencia de los microorganismos no se conoció hasta la invención del microscopio. La primera persona en describir los microorganismos fue el holandés Antony van Leeuwenhoek en 1684, a los cuales denominó animáculos.
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La Teoría de la generación espontánea, se generaba a partir de materia no viva, proceso que se denominó abiogénesis. En 1864 con los experimentos de Louis Pasteur promovieron el reconocimiento de la biogénesis. Pasteur empezó a estudiar el papel de los microorganismos en la producción de vino (La Fermentación) y como causa de enfermedades ( Función como causante de infecciones).
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Como se estudian a los microorganismos Microscopio: Detección e identificación Microscopio de Luz: Limitación: resolución Campo oscuro: Mas poder de resolución, pero… Contraste de fase: Destalle de las estructuras internas.
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M. de Fluorescencia: Lámpara de mercurio Fluorocromos Microscopio Electrónico : Haz de electrones Transmisión y de Barrido.
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Métodos de Examen Examen directo – Solución: Tinciones – Simples: Azul de metileno – Compuestas: Tinción de Gram Tinción de acidoresistencia Tricromíca. Giemsa.
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Cultivo –Robert Koch - Richard Petri Papas, infusión de res. Gelatina. Agar Medios de cultivo: es una solución acuosa o en estado de gel en el que están presentes todas las sustancias necesarias para el crecimiento.
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Taxonomía Clasificación, nomenclatura, identificación Clasificación: – Organización de los mmos. En grupos” – Criterios de clasificación: Características clásicas : Morfológicas, fisiológicas bioquímicas, ecológicas y genéticas. Características moleculares : Proteínas y DNA (G +C, hibridación, secuenciación) – Rangos taxonómicos Grupos homogéneos pertenecen a su vez a grupos mas amplios – Taxón
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Dominio o imperio Reino Subreino Infrarreino Superphylum Filo o Phylum Clase Orden Familia Tribu Género Especie Subespecie
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Nomenclatura de los mmos. Sistema Binomial de Nomenclatura : – Escherichia coli Nombre del Genero + nombre de la especie Latín – Giardia lamblia Itálica o subrayado: Bacillus subtilis, Genero con mayúscula y puede ser abreviado: – B. subtilis, cuando cuando........ Especie en minúscula La especie nunca se abrevia Genero puede cambiar pero no la especie – Ej. Streptococcus faecalis….Enterococcus faecalis
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Nombres comunes pueden ser usados pero no son taxonómicos Ej: bacilo tuberculoso (Mycobacterium tuberculosis) Meningococo: (Neisseria meningitidis) Gonococo: Neisseria gonorrhoeae Trypanosoma sp: Solo se conoce el genero Trypanosoma spp: Las especies no tienen importancia en el tema
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CLASIFICACION BACTERIANA Es la división sistemática de los micoorganismos en grupos taxonómicos (taxones) relacionados por sus características similares PHYLUM CLASE ORDEN (-ales) FAMILIA (-aceae) GENERO ESPECIE Reglas para la nomenclatura: Todos los nombres están en latín o latinizados Escherichia coli, o bien Escherichia coli
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CLASIFICACION BACTERIANA El agrupamiento taxonómico se ha basado históricamente sobre características fenotípicas. Debido a que los fenotipos pueden cambiar o a que se pueden descubrir características bioquímicas adicionales que determinan que un microorganismo cambie de nombre. El enfoque actual de la taxonomía en los determinantes genéticos que reflejan parentescos (homología del DNA, análisis de la secuencia del DNA, análisis del RNA ribosómico), permitirá establecer sistemas taxonómicos mas estables.
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MORFOLOGIA DE LAS BACTERIAS
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MORFOLOGIA DE LAS BACTERIAS: tamaño : invisibles al ojo humano, las bacterias se miden en µm que equivale a 10-3 mm. el tamaño de las bacterias varía dependiendo de las especies entre menos de 1 µm y 250 µm; siendo lo más habitual entre 1 y 10 µm. forma : la forma de una bacteria viene determinada por la rigidez de su pared celular. las bacterias poseen una de las tres formas fundamentales: esférica, cilíndrica o espiral.
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Las células esféricas se denominan cocos y suelen ser redondeadas aunque pueden ser ovoides o elípticas. Las de forma cilíndrica se las denomina bacilos. Los extremos de estas células suelen ser redondeados, rectos, en forma de huso o cuerno. Las de forma espiral o helicoidal se las denomina espirilos y se caracterizan por su forma de sacacorchos.
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Disposición : Muchas veces al mirar al microscopio se observan las células unidas unas a otras. Mientras que las bacterias en forma de espiral (espirilos) suelen ser células separadas, otras especies suelen crecer en una disposición característica, disposición que va a depender del plano en el que se realice la división celular y si la célula hija permanece junto a la célula madre una vez realizada la división celular. Cada una de estas disposiciones es típica de una especie particular y puede usarse en identificación.
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Una típica célula bacteriana contiene las siguientes estructuras: 1.-Nucleoide : No poseen un núcleo verdadero, almacenan su ADN en una estructura conocida como nucleoide Unas cuantas bacterias poseen dos, tres o incluso cuatro cromosomas
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Una típica célula bacteriana contiene las siguientes estructuras: 2. Estructuras citoplásmicas: Carecen de plastidios Almacenan materiales de reserva en gránulos insolubles que son cuerpos de inclusión Muchas acumulan gránulos de polifosfatos Algunas poseen vesículas de gas
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3.- Membrana citoplasmática: separa el citoplasma de la pared celular. Posee una estructura trilaminar típica. Es una “unidad de membrana” típica posee fosfolípidos y hasta 200 diferentes tipos de proteínas y pequeñas cantidades de CH.
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Membrana citoplasmática: Funciones: 1. permeabilidad selectiva y transporte de solutos 2. transporte de electrones y fosf. Oxidativa en aerobiosis 3. excreción de exoenzimas hidrolíticas 4. transp. de enzimas y moléculas que participan en la biosíntesis del ADN, polímeros de la pared celular, y lípidos de membrana 5. portar receptores y proteínas quimiotácticos y sistemas sensorial de transducción
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4.- Citoplasma: es una solución coloidal que contiene elementos nucleares, inclusiones citoplasmáticas (vacuolas, vesículas, etc.) y ribosomas.
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2.- Pared celular: separa a la bacteria del medio que la rodea. Suele ser rígida y es de naturaleza glúcido-lípido-proteica. Otorga rigidez y protección en medios osmóticamente inadecuados, Posee una fuerza tensil elevada Debe su resistencia a una capa compuesta de mureina, mucopeptidos o peptidoglucano La clasificación como G+ y G- se basa en su respuesta a la Tinción de Gram. La capa de peptidoglucano es la misma en todas las especies bacterianas Proporciona forma y estructura a la cel bacteriana
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Capa de peptidoglucano Es un polímero complejo Una bacteria gram positiva puede tener hasta 40 hojas de peptidoglucano lo que constituye hasta el 50% del material de la pared celular Las bacterias gram negativas parece tener una o dos hojas de peptidoglucano, lo que constituye el 10% de la pared celular
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Componentes especiales de las bacterias gram positivas La mayor parte contienen cantidades considerables de ácidos teicoicos (50%) y teicuronico ( 10%) Acido teicoico : constituyen la principal superficie de los antígenos de las bacterias Ácidos teicuronicos son polímeros similares Polisacáridos: carbohidratos neutros : manosa, arabinosa, glucosamina y acido manuronico
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Componentes especiales de las paredes bacterias gram negativas Contienen tres componentes: Lipoproteínas Membrana externa Lipopolisacáridos 1. Membrana externa : es distinta químicamente a las demás membranas Es una bicapa que contiene un constituyente diferente lipopolisacárido Tiene la capacidad de ser hidrófoba que la protege Posee proteínas porinas que permiten la difusión pasiva
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Componentes especiales de las paredes bacterias gram negativas 2. Lipopolisacáridos (LPS) LPS consiste en un glucolípido complejo, denominado lípido A. Este lípido A esta embebido en la hoja externa de la membrana a la cual se une los LPS Los LPS son extremadamente tóxicos, se denominan endotoxinas se encuentran firmemente unidas a la superficie celular y se liberan solo cuando las bacterias sufren lisis. Toda la toxicidad es a causa del Lípido A. Antígeno O es muy inmunógeno y es muy variable entre las especies y en las cepas de la misma especie
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Componentes especiales de las paredes bacterias gram negativas 3. Lipoproteínas Son muy abundantes en las gram negativas Su función es estabilizar la membrana externa y fijarla a la capa de peptidoglucano
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6. ESPACIO PERIPLASMICO : Espacio entre la membrana citoplásmica y la membrana externa, que contiene una solución como gel compuesta por: Enzimas degradativas : fosfatasas, proteasas. Enzimas que inactivan antibióticos : beta lactamasas. Proteínas fijadoras : que absorben azúcares y aminoácidos.
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Capsula : está compuesta de polímeros de azucares (Polisacáridos), está unido firmemente a la pared celular, mas conocida como Glucocáliz Contribuye a la capacidad de invasión Factor antifagocitico Participa en la adherencia Participa en la resistencia a la desecación
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LOS FLAGELOS : Son apéndices largos filamentos helicoidales, que dan motilidad, nacen en el citoplasma y son estructuras de locomoción. Están compuestos de una proteína la flagelina. FIMBRIAS o PILIS : filamentos cortos distribuidos en gran cantidad, formaciones piliformes que nacen en el citoplasma. Están compuestos de proteína (pilina), adhesinas Pili Ordinario (interviene en la Adherencia) Pili Sexual (interviene Conjugación Bacteriana)
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8.- Endoesporas Bacterianas: Algunas especies de bacterias producen formas de resistencia llamadas esporas que pueden sobrevivir en condiciones desfavorables tales como el calor o la sequía. Estas formas son metabólicamente inactivas, pero bajo condiciones ambientales apropiadas, pueden germinar (comenzar a crecer) y llegar a ser células vegetativas metabólicamente activas las cuales crecen y se multiplican.
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Esporas: 150 especies de bacterias desarrollan esporas Las esporas son las formas de vida más resistentes que se conocen. Es un cuerpo refringente intracelular, latente que se forma en reacción a las condiciones ambientales. Las esporas son producidas por bacterias gram + de los géneros Bacillus, Clostridium y Sporosarcina. Las esporas tienen mayor resistencia al calor, al frío, a la desecación, a los agentes químicos. Etc.
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Identificación de las bacterias la forma más sencilla de iniciar una identificación del microorganismo que se desea estudiar es realizar una coloración o tinción de gram. la tinción de gram es una tinción diferencial porque no todas las células se tiñen de la misma manera y permite discriminar entre dos grandes grupos de eubacterias, las eubacterias gram positivas y gram negativas.
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Los microorganismos Gram positivos, como el Staphylococcus aureus, adquieren un color violeta después de la coloración de Gram debido a que contienen una pared celular estructuralmente muy diferente a la de los microorganismos Gram negativos, como la Escherichia coli, que adquieren un color rosado.
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CLASIFICACION BACTERIANA COLORACIÓN GRAM: Gram fue un microbiólogo Danes que introdujo la coloración Gram con la cual se divide a las bacterias en dos grupos: BACTERIAS GRAM POSITIVAS : son las que retienen el colorante Cristal Violeta ó Violeta de Genciana luego de decolorarla con el alcohol- acetona por lo que se observarán de color AZUL. BACTERIAS GRAM NEGATIVAS : son las que no retienen el colorante Cristal Violeta al decolorar con alcohol-acetona, luego toman el color del colorante de contraste Safranina por lo que se observarán de color ROJO.
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Diferencias entre bacterias Gram positivas y Gram negativas Bacterias Gram. positivas Gruesa pared celular de peptidoglicano con muchas capas que es el exterior de la membrana. Peptidoglicano esta unido a acido teicoico (AT). Todas las bacterias G+ tienen AT en sus membranas
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Diferencias entre bacterias Gram positivas y Gram negativas Bacterias Gram negativas Tiene 2 membranas: externa y una interna (membrana citoplasmática) Capa de peptidoglicano esta entre estas 2 membranas en lo que es llamado espacio periplasmico (EP) A diferencia de G+ la capa de peptidoglicano en la Gram – es muy delgada
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Características :
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BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES El tercer grupo de eubacterias es el de los Bacilos Acido-Alcohol Resistentes (BAAR) que pueden ser diferenciados utilizando la coloración de Ziehl- Neelsen. La diferencia en la coloración no se debe a reacciones químicas con ciertos componentes de la pared sino a la estructura física de la misma. Los microorganismos alcohol acido resistentes se tiñen de color rojo con el colorante fucsina y son resistentes a la decoloración con el alcohol acido, debido al carácter hidrofóbico de la pared.
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BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES Los microorganismos alcohol acido resistentes se tiñen de color rojo con el colorante fucsina y son resistentes a la decoloración con el alcohol acido, debido al carácter hidrofóbico de la pared. El calor favorece la penetración del colorante. Una modificación en la pared de los Gram Positivos han sido observadas en los géneros Mycobacterium, Nocardia y Corynebacterium.
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BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES Los lípidos constituyen el 60% del peso seco de la pared bacteriana. En sus paredes contienen Ac. MICOLICOS, que son beta hidroxiacidos grasos grandes, que varían de acuerdo al número de átomos de carbono: C30 : Corinebacterias C50 : Nocardia C90 : Mycobacterium
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BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES Contiene una capa de peptidoglicano similar a las gram negativas, pero esta unido al polisacárido ARABINOGALACTANO y éste al Ac.MICOLICO formando un complejo. El Ac.MICOLICO del M.tuberculosis se denomina factor cordón y esta relacionado a las actividades biológicas : Citotoxicidad de la membrana celular Inhibición de la migración de PMN Inducción de la formación de granulomas Actividad anti tumoral Habilidad para activar vía alterna del complemento
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CLASIFICACION BACTERIAS TIPICAS Cocos Gram Positivos: 1.- Estafilococos 2.- Estreptococos 3.- Enterococos Cocos Gram Negativos: 1.-Neiseria meningitidis 2.-Neiseria gonorroehae Bacilos Gram Positivos: 1.-Corynebacterium difhtheriae 2.-Bacilos formadores de Esporas (Clostridium tetani, C.botulinum, C.perfringens,C.difficile) 3.-Lysteria monocytogenes
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CLASIFICACION BACTERIAS TIPICAS Bacilos Gram Negativos 1.- Enterobacterias :Escherichia, Salmonella, Shigella 2. Otro grupo de bacterias entéricas: Yersinia Pseudomona Vibrio Campylobacter Helicobacter
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2.- Bacterias Gram Negativas Pequeñas y Exigentes : Haemophilus Bordetella Brucella Francisella Legionela 3.- Bacterias Gram Negativas Anaerobias Bacteroides
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CLASIFICACION BACTERIAS NO TIPICAS 1.-Bacterias Acido Alcohol Resistentes Mycobacterium (tuberculoso, leprae) Actinomycetos (Nocardia, Actinomices, Streptomices) 2.- Espiroquetas Treponemas Leptospiras Borrelia
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CLASIFICACION 3.- Clamidia Clamidia trachomatis Clamidia neumoniae 4.- Rickettsias Rickettsias Coxiella 5.- Micoplasma Micoplasma Ureoplasma
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Fisiología de la Bacteria Composición Química: agua, proteínas, carbohidratos, grasas, ácidos nucleicos y varios compuestos inorgánicos. Nutrición y Actividad Metabólica: se clasifican en bacterias autótrofas (fotolitótrofas y quimiolitótrofas), capaces de producir sustancia orgánica a partir de compuestos inorgánicos, CO2) Bacterias heterótrofas (quimioorganotrofas) requieren de compuestos Orgánicos (hidratos de carbono, ácidos grasos)
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Crecimiento Microbiano
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Generalidades El crecimiento microbiano se refiere al crecimiento poblacional, no al aumento de tamaño de los microorganismos. Para cuantificar el crecimiento, se necesita saber la velocidad de crecimiento tomando en consideración el cambio en el número de células por unidad de tiempo.
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A través de la velocidad de crecimiento de un cultivo, se conoce cuantas generaciones van. Al tiempo necesario que le toma a un microorganismo duplicar su población se le conoce como: tiempo de generación.
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Diversas formas de “crecer” Reproducción Asexual Fisión binaria. Gemación
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CONJUGACIÓN: En este proceso, una bacteria donadora F+ transmite a través de un puente o pili, un fragmento de ADN, a otra bacteria receptora F-.
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En condiciones ideales la mayoría de los cultivos bacterianos se multiplican en forma logarítmica solo durante 3 a 5 h., agotan sus nutrientes esenciales y acumulan productos tóxicos producto del metabolismo.(curva de crecimiento). FASES DE CRECIMIENTO: Fase de retraso Fase logarítmica Fase estacionaria Fase de muerte.
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Curva normal de crecimiento bacteriano. Hay cuatro fases en la curva normal de crecimiento: 1) fase de retraso, 2) fase logarítmica (exponencial). 3) fase estacionaria y 4) fase de muerte.
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Multiplicación bacteriana por fisión binaria transversal. Durante la fase logarítmica de crecimiento (expotenial) cada bacteria de origen a dos bacterias idénticas a dividirse en forma asexual.
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Requerimientos para el crecimiento microbiano
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Dos tipos de requerimientos... Físicos : Temperatura y Gases Químicos: PH, Nutrientes
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Cultivo de microorganismo El cultivo es un proceso de proliferación de microorganismos al proporcionarles un entorno con condiciones apropiadas. Los mmos requieren de energía metabólica para síntesis de macromoléculas y mantener gradientes químicos esenciales a través de sus membranas. Los factores que deben controlarse durante la proliferación incluyen nutrientes, pH, temperatura, aireación, concentración de sales y fuerza iónica del medio.
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Fuentes de Energia Metabolica Tres mecanismos principales para la generación de energía metabolica son: Fermentación : Se caracteriza por Fosforilación del sustrato, para obtención de dos moléculas de ATP y producción de acido láctico Respiracion Celular: La reducción química de un oxidante a través de una serie especifica de transporte de electrones en la membrana establece la fuerza motriz proteínica a través de la membrana bacteriana Fotosíntesis : Por medio de la obtención lumínica (sol) se realiza la fotosíntesis para la obtención de ATP,
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Nutrición : La nutrición en medios de cultivo debe contener los elementos necesarios para su crecimiento. Se requiere de Fuentes que tengan los iguientes : Macronutrientes – Se requieren en mayor cantidad – C y N son de los más importantes. – P, S, K, Mg, Ca y Na Micronutrientes – Son necesarios pero en pequeñas cantidades. – También se les conoce como: “elementos traza” – Cr, Co, Cu, Mn,Mo, Ni, Se, W, V, Zn W: Volframio V: Vanadio
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Factores ambientales que afectan el crecimiento Los medios de cultivo adecuado debe contener los nutrientes necesarios para el microorganismo a cultivar y tales factores incluyen pH, temperatura, aireación, con gas, esto debe ser controlado con cuidado. Se utilizan medios de cultivo liquido al que se le puede añadir agar para que adquiera una consistencia de gel. El agar es un polisacaridoextraido de algas marinas.
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El pH debe determinarse para cada especie. Los m.o se clasifican en : Neutrofilos: prolifera en un pH de 6.0 a 8.0 Acidofilos: prolifera en un pH de 3.0 Alcalofilos :tienen un pH de hasta 10.5
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Temperatura Cada especie microbiana posee una temperatura óptima, mínima y máxima de crecimiento. Según su temperatura óptima los microorganismos se clasifican en: Psicrófilas: capaces de desarrollarse a 0° C o menos. Su temperatura óptima es alrededor de los 15° C. Mesófilas: crecen mejor entre 25 y 40°C Termófilas: crecen mejor entre 45 y 60° C.
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