Clasificación de las bacterias de acuerdo a sus propiedades:

Presentación del tema: "Clasificación de las bacterias de acuerdo a sus propiedades:"— Transcripción de la presentación:

1 Clasificación de las bacterias de acuerdo a sus propiedades:
Las bacterias se clasifican bajo diversos criterios, entre ellos principalmente: Por su forma Por su agrupamiento Por su afinidad tintorial Los cuales quizás ya fueron vistos en platicas anteriores, y de la misma manera, las bacterias también se clasifican por sus características metabólicas y de crecimiento que es uno de los temas a tratar en esta charla. Metabólicas y de crecimiento Dra. en C. Norma Torres Carrillo

2 Metabolismo Catabolismo Anabolismo Obtención de energía
A partir de la degradación de diversos sustratos Síntesis de los componentes celulares A partir de la energía obtenida en el catabolismo - Para crecer y sobrevivir, todas las células incluyendo las bacterias, requieren de un aporte constante de energía, habitualmente en forma de ATP (trifosfato de adenosina) y esta la obtienen a partir de la degradación……. (proteínas, lípidos, carbohidratos)

3 Requerimientos metabólicos y de crecimiento
Nutricionales Temperatura pH Presencia/Ausencia de O2 Sin embargo, para que las bacterias lleven a cabo de manera exitosa todas sus reacciones metabólicas, van a tener ciertos requerimientos específicos Los cuales permiten que las bacterias se clasifiquen principalmente con a base a cuatro criterios, que son sus requerimientos nutricionales, así como sus requerimientos físico-ambientales, entre ellos su temperatura de crecimiento y sus requerimientos tanto de pH como de oxígeno molecular (gas O2).

4 Clasificación bacteriana de acuerdo a sus requerimientos nutricionales
Se basa en: Naturaleza de la fuente de energía Naturaleza de la fuente de carbono Con respecto a los requerimientos nutricionales, las bacterias se clasifican con base a dos variables………..

5 Clasificación bacteriana de acuerdo a la fuente de energía
Utilizan la energía luminosa para su desarrollo Fotótrofas Obtienen su energía a partir de la oxidación de compuestos químicos y a su vez se subdividen en: Quimiolitótrofas  oxidación de compuestos inorgánicos Quimiorganótrofas  oxidación de compuestos orgánicos Quimiótrofas

6 Clasificación bacteriana de acuerdo a la fuente de carbono
Requieren exclusivamente de sales inorgánicas y CO2 para su metabolismo (energía) Autótrofas o Litótrofas Utilizan compuestos orgánicos como fuente de carbono para su crecimiento (lactosa) Heterótrofas Organótrofas Autótrofas: estas bacterias tienen un equipo metabólico muy completo para la síntesis de compuestos orgánicos a partir de sales inorgánicas, por lo que no necesitan parasitar organismos superiores, por lo tanto, generalmente se encuentran en el suelo o en el agua y son de vida libre. Heterótrofas: estas bacterias no tienen un equipo metabólico tan completo como el de las autótrofas para la síntesis de compuestos orgánicos, por lo que necesitan parasitar organismos superiores, por lo tanto, generalmente se encuentran sobre estos organismos, de los cuales obtienen los compuestos orgánicos que necesitan, o bien, se encuentran en lugares donde existen materiales orgánicos en descomposición.

7 Clasificación bacteriana de acuerdo a su temperatura de crecimiento
Además de sus requerimientos nutricionales, mencionamos también que las bacterias se clasifican de acuerdo a sus requerimientos fisico-ambientales y uno de éstos es la temperatura. La temperatura es un factor importante y de mayor influencia en el crecimiento y supervivencia de las bacterias, ya que diferentes grupos bacterianos crecen mejor a diferentes temperaturas. Por lo tanto, al igual que otros organismos, las bacterias tienen: - una temperatura mínima necesaria para desarrollarse: por debajo de la cual no se produce crecimiento - una temperatura óptima: en la que el crecimiento es más rápido - una temperatura máxima: por encima de la cual no es posible su desarrollo Por lo que este ámbito de temperaturas en las cuales pueden crecer las diferentes poblaciones bacterianas, permite clasificarlas en 3 grupos: 1. Psicrófilas: crecen mejor a temperaturas bajas, se encuentran en aguas frías, en el fondo del mar y en climas fríos. Son de vida libre y no parasitan a organismos superiores. 2. Mesófilas: se desarrollan a temperaturas medias y si parasitan organismos superiores (aquí se encuentran las patógenas para el ser humano) 3. Termófilas: crecen mejor a temperaturas altas, viven en aguas termales o en climas cálidos y no parasitan organismos superiores.

8 Clasificación bacteriana de acuerdo a su requerimiento de pH
Acidófilas Crecen mejor en medios con pH menor de 5 (óptimo de 3) Mantienen un pH interno de casi 6.5 Neutrólofilas Proliferan mejor en un pH de 6 a 8 Mantienen un pH interno cercano a 7.5 Alcalófilas o Basófilas Se desarrollan mejor en ambientes con pH arriba de 9 (óptimo 10.5) Mantienen un pH interno de casi 9.5 El pH es también un factor muy importante en el metabolismo y la reproducción de las bacterias, ya que su variación puede inactivar el sistema metabólico y destruir a las bacterias. De este modo, con base a sus requerimientos de pH, las bacterias se clasifican en 3 tipos: ……………… De todas éstas, únicamente las neutrófilas pueden parasitar organismos superiores. - Los organismos regulan su pH interno pese a la amplia gama de cifras de pH externo mediante el bombeo de protones hacia el interior o al exterior de la célula

9 Clasificación bacteriana de acuerdo a sus requerimientos de oxígeno
Aerobias estrictas  requieren de oxígeno para crecer Anaerobias estrictas  requieren de la ausencia de oxígeno para desarrollarse Aerobias o anaerobias facultativas  pueden crecer con o sin oxígeno Microaerofílicas  requieren de bajas concentraciones de oxígeno para crecer El oxígeno es un elemento que juega un papel muy importante en el crecimiento bacteriano, ya que su presencia puede inhibir el crecimiento de algunas bacterias y su ausencia puede inhibir el crecimiento de otras. De esta forma, en función de sus necesidades de oxígeno, existen los siguientes grupos de bacterias: ……………

10 Otras características metabólicas
Producción de: Productos metabólicos específicos (ácidos, alcoholes) Enzimas específicas (catalasa de los estafilococos)

11 Otras características metabólicas
Fermentación de azúcares específicos Capacidad de lisar eritrocitos Capacidad de resistir frente a determinados antibióticos

12 Transferencia genética
Mecanismos Dra. en C. Norma Torres Carrillo

13 Transferencia genética
Intercambio de DNA Intercambio de genes y características (aparición de cepas nuevas) Ventajoso para el receptor (mecanismos de resistencia a antibióticos) Murray pág 132 Muchas bacterias, especialmente patógenas utilizan su DNA forma promiscua, ya que tienen la capacidad de intercambiarlo con otras células bacterianas Este intercambio de DNA entre las células, permite el intercambio de genes y por lo tanto, de características especiales entre ellas, ocasionando con ello, la formación y aparición de nuevas cepas bacterianas Este intercambio de información genética puede resultar ventajoso para la bacteria receptora, principalmente cuando el DNA que ha recibido contiene mecanismos o genes de resistencia a los antibióticos Asimismo, puede conferirle nuevas capacidades metabólicas y de virulencia a la bacteria receptora de dicho material genético, y con ello mejorando sus capacidades de supervivencia, así como su capacidad de dañar en mayor medida a su hospedero

14 Transferencia Genética

15 Transferencia genética
El DNA transferido puede: Integrarse en el cromosoma del receptor (episoma) Mantenerse de manera estable en forma de elementos extracromosómicos (plásmido) o como virus bacteriano (bacteriófago) Murray pág 132 El DNA transferido puede…….., y además, se transmite a las bacterias hijas como una unidad dotada de capacidad autónoma de replicación

16 Transferencia genética
Pequeños elementos genéticos de DNA circular bicatenario Replicación independiente Portan información genética que puede: Plásmido Proporcionar una ventaja selectiva a la bacteria: Conferir un nivel alto de resistencia a antibióticos Codificar para bacteriocinas, toxinas Determinantes de virulencia Otorgar ventaja respecto a la metabolización de ciertos sustratos Murray pág 132 En algunas bacterias, los plásmidos pueden se lineales, pero la mayoría son circulares Al igual que el DNA cromosómico, los plásmidos se pueden replicar de manera autónoma y por ello también se les llama replicones Algunos plásmidos son episomas, lo cual significa que se pueden integrar en el cromosoma del hospedero

17 Murray pág 112 Algunas bacterias poseen plásmidos que son moléculas circulares de doble cadena de DNA extracromosómicas, más cortas o pequeñas que el DNA cromosómico - Aunque no son esenciales para la supervivencia de las bacterias, les proporcionan una ventaja selectiva, ya que contienen genes para la resistencia a antibióticos (plásmidos R), así como genes que les confieren nuevas capacidades metabólicas y patogénicas (por ejemplo genes que codifican para factores de virulencia como toxinas, ahesinas, etc.) (PARTE DE ESTO ÚLTIMO LO TOME DE LA PÁG DE LA UNAM Y DE UNA PRESENTACIÓN DE INTERNET) - Se replican de forma independiente al DNA cromosómico

18 Transferencia genética
Bacteriófago Virus bacterianos con un genoma de DNA o RNA protegido por proteínas Pueden sobrevivir fuera de la célula y ser transmitidos de una a otra célula Infectan a las células bacterianas y pueden: Replicarse hasta alcanzar un gran número y condicionar la lisis celular (infección lítica) Integrarse en el genoma sin destruirlo (estado lisogénico) Murray pág 133 Los bacteriófagos también son elementos genéticos extracromosómicos Algunos bacteriófagos lisogénicos contienen genes para toxinas, por ejemplo, la toxina difterica que la contiene el corinefago beta

19 Transferencia genética
Transposones Genes “saltarines” Elementos genéticos móviles Pueden transferir DNA de una posición a otra en el genoma o entre distintas moléculas de ADN dentro de una misma célula Contienen genes que proporcionan resistencia frente a antibióticos En ocasiones se introducen en el interior de los genes y los inactivan Murray pág 133 - Por ejemplo de un plásmido a otro plásmido o de un plásmido a un cromosoma. - Se detectan tanto en procariotas como en eucariotas Transposones simples: también llamados secuencias de inserción Contienen el gen que codifica a la transposasa, que es la proteína necesaria para su propia transferencia o movilidad - Los transposones complejos contienen otros genes, como genes que proporcionan resistencia frente a antibióticos En ocasiones los transposones se introducen en el interior de los genes y los inactivan Si esta inserción e inactivación ocurren en un gen encargado de codificar una proteína esencial, entonces la célula muere

20 Transferencia genética Mecanismos
Transformación: captación activa e incorporación de DNA exógeno Conjugación: apareamiento o intercambio de información genética entre una bacteria donante y otra bacteria receptora Transducción: transferencia de información genética de una bacteria a otra por medio de un bacteriófago El intercambio de material genético entre las células bacterianas puede tener lugar a través de uno de los tres mecanismos siguientes:

21 Frederick Griffith (1881-1941) Médico y Genetista Británico
Transformación Proceso mediante el cual las bacterias captan fragmentos de DNA desnudo y los incorporan a sus genomas Primer mecanismo de transferencia genética que se descubrió en las bacterias Con base a la observación de que los neumococos podían transferir su capacidad de producir una cápsula de polisacárido a otras bacterias no encapsuladas Murray pág 133 La transformación es el proceso mediante el cual las bacterias captan fragmentos de DNA desnudo y los incorporan a sus genomas La transformación fue el primer mecanismo de transferencia genética que se descubrió en 1928 por el científico Griffith, quien observó que la virulencia del neumococo se debía a la presencia de una cápsula de polisacárido en estas bacterias, y que los extractos atenuados de estas bacterias encapsuladas productoras de colonias lisas, tenían la capacidad de transmitir esta característica a las bacterias no encapsuladas productoras de colonias rugosas Frederick Griffith ( ) Médico y Genetista Británico

22 Transformación Cápsula
Importante para la supervivencia, ya que es poco antigénica y antifagocítica Facilita la adherencia y confiere resistencia a los antibióticos Factor de virulencia muy importante

23 Experimento de Griffith
Transformación Hipotetizó la existencia de algún tipo de "principio de transformación" en las bacterias muertas de la cepa “S” que hacía que las bacterias de la cepa “R” se transformarán también en “S”

24 Oswald T. Avery (1877-1955) Médico Canadiense
Maclyn McCarty ( ) Médico Genetista Estadounidense Los estudios que llevaron a identificar que el “DNA era el material genético”, comenzaron con las observaciones hechas por Griffith Sin embargo, hasta unos años más tarde (1944) Avery, junto con MacLeod y McCarty, identificó que el "principio de transformación" de Griffith era el DNA Estos estudios de Griffith, permitieron 15 años más tarde, que los científicos Avery, McLeod y McCarty identificaran al DNA como el principio de transformación, es decir, como la molécula clave, responsable del mecanismo de transformación bacteriana Colin M. MacLeod ( ) Genetista Canadiense

25 Oswald T. Avery (1877-1955) Médico Canadiense
Maclyn McCarty ( ) Médico Genetista Estadounidense Demostraron que las cepas avirulentas de Griffith se transformaban en virulentas con la exposición al DNA, pero no a las proteínas Es decir, bacterias avirulentas se transformaban en virulentas al tomar el DNA de estas últimas Demostrando que el DNA era el único responsable del “principio transformante” Colin M. MacLeod ( ) Genetista Canadiense

26 Transformación

27 Conjugación Transferencia unidireccional de DNA desde una bacteria donante (o macho) a otra receptora (o hembra) Ocurre entre bacterias de la misma especie o de especies relacionadas A través del pili sexual Murray pág 134 El proceso de conjugación ocurre a través del llamado pili sexual y produce una transferencia unidireccional de DNA, desde una bacteria donante o macho hasta otra bacteria receptora o hembra Por lo general, la conjugación se da entre bacterias de una misma especie o de especies relacionadas Muchos de los plásmidos conjugativos de gran tamaño, codifican colicinas o resistencia a antibióticos

28 Conjugación

29 Transducción Mediada por virus bacterianos (bacteriófagos)
Que captan fragmentos de DNA y los almacenan en el interior de partículas del fago Se clasifica en: Especializada  si los fagos transfieren genes específicos (adyacentes a sus lugares de integración en el genoma) Generalizada  si la incorporación de las secuencias es aleatoria debido al almacenamiento accidental del DNA de la célula hospedera en el interior de la cápside del fago

30 Transducción Fago transductor que contiene DNA genómico de la célula donante. Lisis celular:liberación de fagos. Infección de la célula receptora por el fago: el DNA de la célula donante se integra en DNA de la receptora

31 Muchas gracias por su atención
Estriación