Apuntes de Microbiología de Gofir: Bacteriología, Microscopía y Virología

Microbiología

Bacteriología

Clasificación de los Seres Vivos

Yo soy GOFIR Microbiología MICROBIOLOGÍA A. BACTERIOLOGÍA CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS

• Clasificación taxonómica según Carl Woese basada en RNA ribosómico (16S, 18S):
  1. Organización celular PROCARIOTA
     1. 1: Dominio BACTERIA
     2. 2: Dominio ARCHAEA
  2. Organización celular EUCARIOTA
     1. 1: Dominio EUCARYA

*Principales características diferenciales de ARCHAEA:

• ausencia de peptidoglicano.
• lípidos con enlaces éter.
• son extremófilas.

Niveles de Organización y Nomenclatura

• Dominio > Reino > Filo o División > Clase > Orden > Familia > Género > Especie

*Bacterias de la misma especie: grado de similitud de rRNA 16S >98%

• Sistema binomial de Linneo: género + especie (Staphylococcus aureus).

Postulados de Koch

• Criterios para demostrar el origen bacteriano de una enfermedad.

Microscopía

• PROPIEDADES DEL MICROSCOPIO:
  1. Poder de resolución: mínima distancia a la que deben estar dos objetos para observarlos como entidades independientes.

     El ojo humano alcanza una resolución de hasta 0'2 mm, el microscopio óptico de 0'2 um y el microscopio electrónico 0'2 nm.

  2. Aumento: número de veces que se ve el tamaño de un objeto por encima de su valor real.
  3. Poder de definición (= profundidad de campo): nitidez de las imágenes obtenidas.
• TIPOS DE MICROSCOPÍA:
  1. MICROSCOPÍA ÓPTICA
     1. Partes del microscopio óptico
        1. I. Parte mecánica: pie o soporte, platina, tubo, revólver portaobjetivos, brazo, tornillo macrométrico o de enfoque grosero, tornillo micrométrico o de enfoque fino.
        2. II. Parte óptica
           • Oculares: los más usados producen un aumento 10X.
           • Objetivos: con algunos objetivos se debe utilizar aceite de inmersión para enfocar bien la preparación, dirigir la luz refractada al objetivo, suelen ser los de 100X.
           • Condensador: el más utilizado es el condensador de Abbé.
           • Fuente de iluminación: lámpara halógena.
           • Diafragma o iris
     2. Tipos de microscopía óptica
        1. I. De campo claro
        2. II. De campo oscuro: dificulta estudio de interior de microorganismos vs mayor capacidad de resolución. Se usa en visualización de espiroquetas.
        3. III. De contraste de fases: permite examinar detalles internos de los microorganismos. Crea una imagen tridimensional.
        4. IV. De contraste de interferencia (Nomarski)
  2. MICROSCOPÍA DE FLUORESCENCIA: muestras brillantes sobre fondo oscuro.
  3. MICROSCOPÍA CONFOCAL: permite obtener imágenes tridimensionales.
  4. MICROSCOPIA ELECTRÓNICA

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• El límite de resolución puede disminuirse si se emplea una radiación con una menor longitud de onda. La longitud de onda de un haz de electrones fuertemente acelerados es mucho menor que la de la luz visible (0'004nm frente a 800-200nm).
• Se trabaja siempre en el vacío,
• Fuente de luz: lámpara de cátodo hueco.
• Existen distintos tipos de microscopios electrónicos, pero dos son los más conocidos y empleados: MICROSCOPIO ELECTRÓNICO DE TRANSMISIÓN y MICROSCOPIO ELECTRÓNICO DE BARRIDO.

Tinciones

1. TRATAMIENTO PREVIO DE LA MUESTRA
   1. Fijación: calor o sustancias químicas.
   2. Permeabilización: surfactante.
   3. Montaje
2. COLORANTES SEGÚN AFINIDAD POR MATERIAL CELULAR
   1. Moléculas catiónicas: azul de metileno, cristal violeta, safranina.
   2. Moléculas aniónicas: eosina, fucsina ácida, rojo Congo.
   3. Sustancias liposolubles: negro de Sudán.
3. TIPOS
   1. Examen fresco: parásitos intestinales (Giardia, Trichomonas), hongos (Candida).
   2. Tinciones simples: un solo colorante.
   3. Tinciones compuestas o diferenciales: varios colorantes combinados.
      1. Tinción de Gram: cristal violeta y safranina o fucsina básica.

      *Las bacterias Gram + se observan en morado y las bacterias Gram - en rojo.

      1. Tinción Ziehl Neelsen: fucsina fenicada y azul de metileno.

      *Los microorganismos AAR (Micobacterias, Nocardia) se tiñen de rojo.

   4. Tinciones fluorescentes: naranja de acridina, blanco de calcoflúor (elementos fúngicos).
   5. Tinción negativa: tinta china, nigrosina. Revelar la presencia de cápsulas.
   6. Otras tinciones: Schaeffer-Fulton y tinción de Wirtz-Conklin (verde malaquita para tinción de esporas), Moeller (esporas en rojo, bacterias en azul), Giemsa/ Wright (frotis sanguíneos), argénticas (Pneumocystis), azul de toluidina (Pneumocystis), Fontana/ Tribondeau/ Leifson (flagelos).

Estructura Bacteriana

*Tamaño: 0'1-10 um (micoplasmas, clamidias y rickettsias son las bacterias patógenas de menor tamaño, las espiroquetas las de mayor).

Elementos Constantes

A. ELEMENTOS CONSTANTES

A. 1. PARED CELULAR

• Según la composición de la pared celular: Gram positivos vs Gram negativos.
• Componentes:
  1. Membrana externa (sólo en Gram -): lipopolisacárido (polisacárido O, core polisacárido y lípido A), porinas, lipoproteínas.
  2. Peptidoglicano (o mureína): NAG, NAM (unidos por enlace glucosídico ß-1,4 que rompe la lisozima), tetrapéptido. Espesor: 90% en Gram + vs 5-20% en Gram -.
  3. Otros elementos: ác. teicoicos y ác. lipoteicoicos en Gram + y ácidos micólicos y dimicolato de trehalosa (cord factor) en Micobacterias, Nocardia y Corinebacterias.

A. 2. MEMBRANA CITOPLASMÁTICA

• No contiene esteroles, excepto Micoplasmas.
• Se encuentran: PBPs y mesosomas.

A. 3. CITOPLASMA

• Inclusiones: vacuolas, gránulos de reserva energética (glucógeno, almidón, poli-beta- hidroxibutirato, volutina o polifosfatos).

A. 4. RIBOSOMAS

A. 5. NUCLEOIDE O CROMOSOMA BACTERIANO (molécula única de DNA bicatenario circular)

Elementos Facultativos

B. ELEMENTOS FACULTATIVOS

B. 1. GLICOCÁLIX

• Macromoléculas responsables de la adherencia bacteriana. Polisacáridos excepto B. anthracis (ác. D-glutámico).
• Slime (red no organizada) vs cápsula (cubierta bien organizada).

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B. 2. CÁPSULA

• Presente en G + y G -, formada por polímeros sintetizados por la propia bacteria.
• Según su naturaleza: polisacáridos, proteica (B. anthracis).
• Protección frente a la fagocitosis.

B. 3. FLAGELOS

• Proteína contráctil (antígeno H).
• Dependiendo del número de flagelos y su disposición, las bacterias se clasifican en:
  1. Monotricas: un solo flagelo (Vibrio)
  2. Lofotricas: penacho de flagelos en uno de los extremos (Pseudomonas)
  3. Anfitricas: penacho de flagelos en ambos extremos (Spirillum)
  4. Peritricas: flagelos por toda la superficie (Lysteria)

B. 4. FIMBRIAS O PILI

• Son numerosos y se disponen por toda la superficie de la bacteria. Función: adherencia.
• Los pilis son un tipo de fimbrias más largas. Función principal: intervención en la conjugación bacteriana.

B. 5. ESPORAS

• En el interior de las bacterias (endosporas) o libres. Las esporas libres constituyen la forma de resistencia de las bacterias.
• Contienen: dipicolinato cálcico (estabiliza ácidos nucleicos bacterianos) y SASPs (protegen ADN).
• Tinción: Schaeffer-Fulton (verde de malaquita).
• Estructura: exosporium > cutícula (exina > intina) > cortex (PG) > core (DPC).

B. 6. PLÁSMIDOS Y TRANSPOSONES

B. 7. QUIMIORRECEPTORES

B. 8. SIDERÓFOROS (captan hierro)

B. 9. BACTERIOCINAS

Toxinas Bacterianas

• Las toxinas que producen los microorganismos se clasifican en dos grupos: exotoxinas y endotoxinas.
• El límite de endotoxinas bacterianas establecido por la Farmacopea Europea para el agua de inyección es de 0.25 UI/ mL.

EXOTOXINAS ENDOTOXINAS Excretadas por la bacteria. Parte integral de PC de Gram -. Gram + y Gram -. Gram -. Polipéptidos. Lipopolisacáridos (lípido A responsable de toxicidad). Termolábiles (generalmente). Termoestables. Altamente antigénicas (producción anticuerpos anti- toxina). Baja inmunogenicidad. Posible conversión en toxoide (se emplea para inmunizar). NO hay conversión en toxoide. Alta toxicidad. DL (dosis letal) baja. Moderada toxicidad. DL alta. Une receptores específicos celulares. NO une receptores específicos celulares. NO produce fiebre (generalmente). Produce fiebre por liberación de IL-1 y otros mediadores (generalmente). Pueden estar codificadas por genes extracromosómicos (p. e. plásmidos). Síntesis dirigida por genes cromosómicos. Clínica específica. Clínica inespecífica. Común: shock generalizado, hipersensibilidad. Toxinas codificadas por fagos Botulismo, cólera, difteria, escarlatina y ECEH. Toxinas codificadas por plásmidos Tétanos, ECET, epidermiolisina de S. aureus y exotoxina de B.anthracis. Toxinas que inhiben a síntesis proteica Difteria, Pseudomonas, shigelosis. Toxinas que se unen al receptor gangliósido Tétanos, botulismo, cólera, ECET. Toxinas termoestables Enterotoxina de S.aureus, ECET y emética de B. cereus. www.academiagofir.com 3Yo soy GOFIR Microbiología

Nutrición Bacteriana

I. NUTRIENTES II. ELEMENTOS ESPECÍFICAMENTE ESENCIALES

• Un auxótrofo es una microorganismo que sólo prolifera en un medio de cultivo si a éste se le ha añadido una sustancia específica que el tipo silvestre (protótrofo) no requiere porque es capaz de sintetizarla.
• Factor X (hemina) y factor V (NAD y NADP) son factores de la sangre esenciales para el crecimiento de Haemophilus.

III. CONDICIONES FÍSICO-QUÍMICAS:

1. pH óptimo 6'5-7'5. Excepciones: Lactobacillus (acidófila) y V. cholerae (basófila).
2. Temperatura óptima entre 20 y 45℃. Excepciones: Listeria y Yersinia (psicrófilas) y Campylobacter y Pseudomonas (termófilas).
3. Presión osmótica. Concentración NaCl óptima 0'1-1%. Excepciones: Vibrio (halófila) y Staphylococcus (halotolerante).
4. Presencia de oxígeno: aerobias estrictas, anaerobias estrictas, anaerobias facultativas y microaerofílicas (Campylobacter).
5. Presencia de CO2. Todas las bacterias requieren pequeñas cantidades. Excepciones (se desarrollan mejor en medio rico en CO2): Haemophilus, Neisseria (capnófilas).
6. Humedad y desecación. Muy sensibles: Neisseria, Treponema. Muy poco sensibles: B. anthracis.
7. Luz y otras radiaciones: favorecen destrucción microorganismos.
8. Tiempo de incubación óptimo 24 h. Crecimiento lento: Brucella (30 días), Leptospira (15 días), Micobacterias (4-6 semanas).

Metabolismo Bacteriano

A. CATABOLISMO:

1. RESPIRACIÓN: oxidación de un compuesto orgánico con liberación de electrones e hidrógeno capaces de reducir un aceptor final.
   1. Si el aceptor final es el oxígeno: RESPIRACIÓN AEROBIA
   2. Si el aceptor final es un compuesto distinto al oxígeno (nitratos, sulfatos): RESPIRACIÓN ANAEROBIA
2. FERMENTACIÓN: oxidación de un compuesto orgánico, en ausencia de oxígeno, con liberación de electrones e hidrógeno capaces de reducir una molécula orgánica.

   Según los productos ácidos liberados, distinguimos:

   1. FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA: etanol (levaduras como Sacharomyces cerevisiae).
   2. FERMENTACIÓN LÁCTICA: ácido láctico (Lactobacillus).
   3. FERMENTACIÓN PROPIÓNICA: ácido propiónico (Propionibacterium).
   4. FERMENTACIÓN DEL BUTANOL: disolventes de importancia industrial (Clostridium).
   5. FERMENTACIÓN ÁCIDO-MIXTA: etanol, acético, láctico, propiónico (Enterobacterias).
   6. FERMENTACIÓN BUTANODIÓLICA: 2,3-butanodiol (acetoína como producto intermedio que permite la identificación de Enterobacterias mediante reacción de Voges-Proskauer).

B. ANABOLISMO

*PRUEBA DE HUGH-LEIFSON

• Crecimiento en la parte superior del tubo inclinado: metabolismo oxidativo (bacterias aerobias estrictas: Bacillus, Pseudomonas, Legionella)
• Crecimiento mixto: metabolismo oxidativo y metabolismo fermentativo (bacterias anaerobias facultativas: mayoría de bacterias patógenas)
• Crecimiento en la parte inferior del tubo inclinado: metabolismo fermentativo (bacterias anaerobias estrictas (falta SOD): Clostridium, Bacteroides)

Crecimiento Bacteriano

• División de una bacteria en dos células hijas mediante fisión binaria.
• El número de bacterias aumentará a razón de 2". .
• Etapas: ELONGACIÓN (PBPs) y SEPTACIÓN (proteínas Fts).

A. ESTUDIO CUANTITATIVO: curva de crecimiento bacteriano

• Cuatro fases: latencia, crecimiento exponencial (Nt = No x 21d), estacionaria, muerte.
• Quorum sensing: mecanismo de regulación de la expresión genética en respuesta a la densidad de población celular.
• Métodos de recuento bacteriano
  1. Directos: cámaras de recuento (Neubauer, Petroff-Hausser), contadores electrónicos (Coulter), recuento de UFCs en medio de cultivo.
  2. Indirectos: turbidimetría, nefelometría, estándares de McFarland.

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