Microbiología médica para farmacia




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MICROBIOLOGÍA MÉDICA PARA FARMACIA

SEMANA 2 / TEMA 2

  1. ESTRUCTURA FÍSICA Y QUÍMICA DE PROCARIOTAS Y EUCARIOTAS:

I.1. PROCARIOTAS Y EUCARIOTAS

La unidad fundamental de la vida es la célula y a pesar de su complejidad y variedad todas las células vivientes pueden ser clasificadas dentro de dos grandes grupos: Eucariotas y Procariotas, basadas en su estructura cuando son vistas a través del microscopio electrónico. Las células procariotas y eucariotas son químicamente similares: ambas poseen ácidos nucleicos, proteínas, lípidos, carbohidratos, ambas usan el mismo tipo de reacciones químicas para metabolizar alimentos, sintetizar proteínas y almacenar energía. Sin embargo, difieren en algunos aspectos fundamentales que resumiremos en la tabla siguiente:

DIFERENCIAS ENTRE CÉLULAS PROCARIOTAS Y CÉLULAS EUCARIOTAS.




Procariotas

Eucariotas

Estructura nuclear y función:

Membrana nuclear -Nucléolo –

Ácido desoxirribonucleico (ADN)

Un solo cromosoma que no está englobado en un núcleo.

No presentes.

Un solo cromosoma.

Material nucleico dentro de la organela llamada núcleo, puede haber nucléolos.

Varios cromosomas.

División reproductiva

Fisión transversal binaria, no hay mitosis ni meiosis

Mitosis y meiosis

Pared celular

Compleja, su principal componente es el péptidoglicano.

Escasas especies la presentan, no es una característica común.

Metabolismo

Gran variedad, hay anaerobios, facultativos, microaerofílicos, aerofílifcos, que generan energía. Algunas oxidan el amonio y generan nitritos, características de las bacterias que infectan el tracto urinario.

La glicólisis es la vía para obtener energía en condiciones anaerobias.

Tamaño

Menos de 2 µm de diámetro

Más de 2 y hasta casi 100 µm de diámetro





En resumen, la célula procariota es aquella célula u organismo que carece de un núcleo verdadero y presenta su ADN en una sola molécula generalmente en forma circular; mientras que las células eucariotas son aquellas células u organismos que poseen un núcleo verdadero (cromosomas), delimitado por una membrana nuclear y que presentan otros estructuras delimitadas por membranas denominadas organelas como por ejemplo: mitocondrias, retículo endoplasmático, aparato de Golgi, kinetoplasto, organelas de movilidad como los flagelos, entre otros.

  1. BACTERIAS

Son un grupo diverso de microorganismos unicelulares, procariotas, que se pueden encontrar prácticamente en cualquier ambiente (suelos, aguas, aire, y como simbiontes, parásitos, o patógenos del hombre, otros animales y plantas.

Son los organismos más pequeños que contienen toda la maquinaria requerida para su crecimiento y autorreplicación a expensas del material alimenticio.

II.1 Morfología:

La mayoría de las bacterias se presentan en una de estas tres formas básicas: cocos, bacilos y espirilos.

  1. Cocos: Bacterias de forma más o menos esférica. Los cocos según los planos en que se dividan pueden presentarse en diversas formas.

    1. Diplococos: que son los cocos que permanecen en pares luego de la división.

    2. Estreptococos: luego de la división permanecen en cadenas de cuatro o más células.

Tanto los diplococos como los estreptococos, se dividen en un solo plano quedando las células hijas adheridas entre sÍ.



    1. Estafilococos: Se agrupan en forma de racimos, no siguen un patrón regular de orientación en divisiones sucesivas.



  1. Bacilos: Bacterias de forma cilíndrica, que también pueden encontrarse aislados o agrupados, cuando permanecen juntos luego del proceso de división.





  1. Vibriones: Bacterias curvas (en forma de coma).





  1. Espirilos: Bacterias que poseen una configuración helicoidal, semejante a la de un tirabuzón, cuyos cuerpos son relativamente rígidos. Se desplazan con la ayuda de apéndices externos llamados flagelos.



  1. Espiroquetas: son microorganismos helicoidales y flexibles. Se desplazan mediante filamentos axiales que se asemejan a los flagelos, pero están rodeados por una vaina externa flexible.









6. ESTRUCTURA FÍSICAS Y QUÍMICAS.

Estructuras esenciales

Estructuras no esenciales

ADN

Glicocálix (cápsula, capa mucosa)

Membrana plasmática

Flagelo

Pared celular

Fimbrias

Ribosomas

Pelos



Inclusiones citoplasmáticas

6.1. Flagelos:

Flagelos

Algunas bacterias producen flagelos, estos son apéndices largos y delgados que sirven como organelos de locomoción, se originan en el citoplasma de la célula en una estructura conocida como cuerpo basal. El movimiento de las bacterias flageladas se cree que está asociado a cambios mecánicos en el cuerpo basal y a la continua generación de ATP. La rotación de cada flagelo empuja a la célula bacteriana en una dirección específica.

Los flagelos están constituidos por una proteína llamada flagelina y no pueden ser vistos con un microscopio ordinario sin ser teñidos por algún procedimiento especial.

Ejemplo de flagelo:



6.2. Filamento axial.

Es una estructura de locomoción semejante al flagelo que poseen las bacterias en forma de espiral. Consiste en una serie de fibrillas que nacen en los extremos de la célula debajo de la vaina externa y sigue un trayecto helicoidal alrededor de la célula



6.3. Fímbrias.

Las fímbrias son estructuras similares a los flagelos pero más cortas y más numerosas y no están involucradas en la motilidad. Su composición química es similar a la de los flagelos. Las fímbrias capacitan a las bacterias para adherirse a superficies inertes o para formar películas sobre la superficie de los líquidos.



6.4. Pili.

Estructuralmente son similares a las fímbrias pero generalmente son más largos y están constituidos por una proteína específica denominada pilina. Los pelos están involucrados en los procesos de conjugación bacteriana y sirven de receptores específicos a ciertos virus bacterianos (bacteriófagos).También participan en la adherencia de algunas bacterias patógenas a los tejidos humanos.

Ejemplo del uso de los pili:



6.4. Glicocálix (Cápsulas y capas mucosas)

Se ha denominado glicocálix a cualquier estructura que contenga polisacáridos ubicada del lado externo de la pared celular bacteriana. Puede estar compuesta de polisacáridos fibrosos o de glicoproteínas esféricas producidas por la misma célula bacteriana.

Las funciones y actividades del glicocálix incluyen:

  1. Capacitar a las bacterias que lo poseen para unirse a superficies sólidas.

  2. Proteger a las bacterias de la acción de agentes antibacterianos tales como: antibióticos, virus bacterianos, inmunoglubulinas y fagocitos.

Si la capa viscosa que rodea la bacteria está dispuesta de un modo compacto alrededor de la superficie celular se denomina cápsula, si está floja formando una capa difusa se le denomina capa mucosa.

La síntesis de estas cápsulas está muy influenciada por el medio ambiente donde crecen las bacterias, la capacidad de producir cápsula es una propiedad hereditaria.

Entre los patógenos que producen cápsulas se ha observado un alto grado de correlación entre capsulación y patogenicidad. Por ejemplo la remoción enzimática de la cápsula de neumococos virulentos los hace no virulentos, ya que son susceptibles a la fagocitosis.



7. LA PARED CELULAR:

Uno de los rasgos estructurales más importantes de las bacterias es su pared celular, que está constituida por sustancias poliméricas complejas conocidas como peptidoglucanos, los cuales son los responsables de su naturaleza rígida.

La pared celular les confiere la forma a las bacterias y les proporciona protección mecánica, ya que ellas se encuentran en ambientes que pueden tener diferentes concentraciones de soluto. La mayoría de estos ambientes tienen concentraciones más bajas (hipotónicos) que el interior de la célula bacteriana. En este caso el agua pasa de los sitios de baja concentración de solutos, a los de alta concentración y ocurre el proceso de ósmosis. Así pues, existe una constante tendencia en toda la vida de la célula bacteriana a que el agua entre y de no ser por la fuerza de la pared celular, estas se hincharían y explotarían (lisis).

Dentro de las bacterias podemos distinguir dos grandes grupos, las Gram-positivas y las Gram-negativas, basados en la diferente coloración que ellas presentan al ser teñidas por el proceso de tinción de Gram, estas diferencias de coloración en los dos grupos de bacterias son debidas a diferencias en las estructuras de sus paredes celulares.

7.1. Estructura.

La pared celular bacteriana está compuesta por una red macromolecular denominada peptidoglucano o mureína. El peptidoglucano es un gran polímero formado por muchas subunidades idénticas de dos azúcares, el N-acetilglucosamina (NAG) y el ácido N-acetilmurámico (NAM, éter láctico de N-acetilglucosamina) y un pequeño grupo de aminoácidos.

7.2. Estructura del peptidoglucano

Las moléculas de NAM y NAG se unen en forma alterna para formar hileras de 10 a 65 azúcares que constituyen un esqueleto de hidratos de carbono (la fracción glucano del péptidoglicano). Las hileras vecinas están unidas por polipéptidos (la fracción peptídica del peptidoclucano), es decir, existen cadenas laterales tetrapeptídicas, las cuales están formadas por cuatro aminoácidos que incluyen: D-alanina, L-alanina, d-glutámico y lisina o ácido diaminopimélico (DAP), unidos al grupo carboxilo del NAM. Los aminoácidos están dispuestos en un patrón alterno de formas D y L. esta disposición es especifica del peptidoglucano porque todos los aminoácidos presentes en otras proteínas corresponden a la forma L.





7.3. Pared celular de las Bacterias Gram Positivas

En la mayoría de las células Gram-positivas, la pared celular está compuesta por varias capas de peptidoglucano (hasta 25 capas) que conforman una estructura gruesa y rígida, representando hasta el 90% de la pared celular, aunque también presentan embebidos en dicha estructura a los ácidos teicoicos, los cuales son polímeros de la pared celular, formados por unidades de ribitolfosfato o glicerolfosfato, siendo estos responsables de la carga negativa de la superficie de las bacterias y pueden intervenir en el paso de iones a través de la pared celular.

En resumen, podemos decir que los ácidos teicoicos, son polímeros de glicerol y ribitol unidos por grupos fosfatos y a menudo presentan unidos aminoácidos como la d-alanina o azúcares como la glucosa. Lo ácidos teicoicos están unidos al peptidoglucano mediante un enlace covalente con el ácido N-acetilmurámico, o a los lípidos de la membrana plasmática, en cuyo caso se denomina lipoteicoico. Los ácidos teicoicos no están presentes en las células Gram-negativas.



7.4. Pared Celular de las Bacterias Gram-negativas

La pared celular de las bacterias Gram-negativas está compuesta por una capa o por muy pocas capas de peptidoglucano y una membrana externa. El peptidoglucano está unido a lipoproteínas (lípidos unidos a proteínas mediante enlaces covalentes) de la membrana externa y se encuentra en el periplasma (espacio periplásmico), una sustancia gelatinosa localizada entre la membrana externa y la membrana plasmática. El periplasma contiene una concentración elevada de enzimas degradantes y proteínas de transporte. La pared celular de las bacterias Gram-negativas no contiene ácidos teicoicos y el hecho de que contenga una escasa cantidad de peptidoglucano aumenta su susceptibilidad a la ruptura mecánica.



Lipopolisacárido (LPS)

Son componentes de la envoltura externa de las bacterias Gram-negativas. Una molécula de LPS tiene una estructura general que consiste en una cadena de polisacárido unida covalentemente a un glicolípido (Lípido A). El Lípido A parece ser el responsable de la actividad endotóxica del LPS.

8. ESTRUCTURA DE LOS VIRUS:

8.1. HELICOIDALES:

Están constituidos por sub-unidades proteicas, que forman la cápside, dispuestas en forma de espiral, en asociación con el ácido nucleico. La asociación del ácido nucleico con al cápside se denomina nucleocápside. Algunos virus helicoidales presentan además una envoltura lipídica y se denominan virus helicoidales con cubierta. Por ejemplo, virus del Mosaico del tabaco, virus de la Influenza.



8.2. CÚBICOS:

Estos virus poseen una simetría cúbica formando poliedros regulares de veinte caras triangulares (icosaedros). Están compuestos por el ácido nucleico, ADN o ARN, encerrado en una cubierta proteica denominada cápside, la cual está formada por subunidades denominadas capsómeros los cuales están formados por polipéptidos denominados protómeros. Al igual que los helicoidales, algunos virus icosaédricos están rodeados de una envoltura lipídica y se denominan virus icosaédricos con cubierta. Por ejemplo, Poliovirus, Adenovirus, Herpesvirus.


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