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• Lautaro Niño

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LICEO Nº1 JAVIERA CARRERA Depto Biología 4º MEDIO Guía de Microorganismos Dentro de los microorganismos más importantes causantes de enfermedades infecciosas encontramos las bacterias, virus, hongos y protozoos. Los microorganismos se caracterizan pos su tamaño diminuto, su alta tasa metabólica, el alto ritmo de crecimiento y de reproducción, su gran diversidad y adaptabilidad. La intensidad que un patógeno tiene para afectar al hombre se denomina virulencia y la capacidad del organismo para defenderse del patógeno es la resistencia. BACTERIAS Son organismos procariontes, unicelulares, heterótrofos, poseen ADN circular desnudo (no asociado a proteínas), su metabolismo es anaerobio, aeróbico o facultativo. Las bacterias son organismos procariontes formadas por:

1. Membrana Celular: Su composición química es

2. 3. 4.

similar a la de las células eucariontes, pero carece de colesterol. La membrana plasmática presenta invaginaciones en las bacterias aeróbicas, que son los mesosomas, donde se encuentran las moléculas transportadoras de electrones de la cadena respiratoria, y los pigmentos fotosintéticos en el caso de bacterias fotosintéticas, excepto las cianobacterias. Pared Celular: Le da la forma característica a la bacteria, es rígida y con moléculas exclusivas de bacterias, que varía en su composición según el tipo de bacteria. Citoplasma: Presenta un aspecto viscoso, y en el centro se encuentra el ADN bacteriano disperso y desnudo (no asociado a histonas), en algunas bacterias aparecen fragmentos circulares de ADN con información genética, llamados plásmidos que les confieren cierta resistencia a los antibióticos. Flagelo: Extensiones largas, delgadas, generalmente rígidos, implantados en la membrana y la pared celular mediante un cuerpo basal.

Diferencias estructurales de la Pared Celular En el año 1884, el bacteriólogo Christian Gram desarrolló un método para poder observar bacterias al microscopio óptico ocupando una tinción específica, sin embargo no todas se tiñeron. Las Gram + si se tiñen debido a que tienen una pared formada de PEPTIDOGLICAN y ACIDO TEICOICO. Las Gram – además del PEPTIDOGLICAN tienen una membrana externa de LIPOPROTEINAS y LIPOPOLISACARIDOS (LPS). Los LPS son compuestos tóxicos para los animales y las LIPOPROTEINAS tienen como función estabilizar la membrana externa y fijarla a la capa de peptidoglicán. La MEMBRANA EXTERNA está formada por dos monocapas, la interna es similar a la membrana celular y la externa contiene LPS. Clasificación BASTONES a) Bacilos: Se presentan como bastones aislados o como cadenas largas de bastones unidos entre sí (estreptobacilos), producen enfermedades como difteria, fiebre tifoidea, tuberculosis y lepra. COCOS ó ESFERICAS a) Diplococos : Grupos de dos cocos b) Tétrada : Grupo de cuatro cocos c) Sarcinas : Paquetes regulares de cocos d) Gonococos : Grupos de bacterias de forma esférica que producen la gonorrea e) Estreptococos : Cadenas largas de bacterias esféricas f) Estafilococos : Son masas irregulares de bacterias esféricas similares a un racimo de uvas ESPIRALES 1. Espirilos : tienen pocas espiras y pueden parecerse a una coma, por ejemplo, el germen del cólera 2. Espiroquetas : poseen muchas vueltas como un espiral, por ejemplo, la bacteria que causa la sífilis

Las bacterias se reproducen mediante la fisión binaria, que consiste en que una bacteria se divide para originar dos células hijas idénticas a la madre, proceso que demora alrededor de 20 minutos. Después de numerosas multiplicaciones a partir de una célula madre, se obtiene un clon o colonia de células iguales, de esta forma, los genes se transfirieren de generación en generación de la célula madre a las células hijas. Al observar en laboratorio el crecimiento de una población bacteriana, se registra la variación del número de individuos en función del tiempo y se grafica se obtiene una curva de crecimiento en la que se puede distinguir 4 etapas:

AB: FASE DE RETARDO, las bacterias se están adaptando a las condiciones ambientales para iniciar su crecimiento, lo que requiere enzimas y proteínas específicas BC: FASE EXPONENCIAL, las bacterias se dividen rápidamente porque las condiciones ambientales son óptimas y no encuentran limitantes. CD: FASE ESTACIONARIA, surgen factores limitantes como producto del propio metabolismo bacteriano, se agota el alimento y se acumulan desechos, en consecuencia se produce una reducción del crecimiento. Se alcanza la fase estacionaria máxima cuando se detiene el crecimiento comenzando a disminuir. DE: FASE DE DECLINACION, la mortalidad aumenta en forma sostenida, lo que determina su extinción. Las mutaciones y el corto tiempo de generación de las bacterias determinan que tengan gran capacidad de adaptación y diversidad, que además se ve favorecida por la conjugación, la transformación y la transducción, que permiten la transferencia, y la recombinación genética entre organismos de la misma especie.

1. Conjugación: Es el proceso sexual en el cual el material genético es transferido de una bacteria donadora a una bacteria receptora mediante contacto directo a través de un pili sexual. La bacteria que posee el pili sexual es macho y como la capacidad de formar el pili está dada por el Plásmido F, el donador debiera tener el plásmido denominándose F+ y F- si careciera de él, así el material genético se transfiere de bacterias F + a F-. Generalmente los plásmidos que posee la bacteria aumentan su posibilidad de supervivencia en condiciones críticas, por ejemplo, plásmidos que tienen genes que codifican proteínas que le dan resistencia a antibióticos.

2. Transducción: Es la transferencia de material genético (ADN) de una célula a otra por un virus, en este caso, se realiza a través de un virus bacteriófago, que se comporta como un vector intermediario entre las dos bacterias.

3.

Transformación: Consiste en la captación de genes extraños del medio externo y su incorporación al genoma, se produce cuando una bacteria es capaz de captar fragmentos de ADN, de otra bacteria que se encuentran dispersos en el medio donde vive. Va a haber transformación para un gen determinado cuando éste se adquiere mediante un plásmido o se integra en el cromosoma de una célula receptora como parte de un fragmento de ADN.

NUTRICIÓN Podemos clasificar a los organismos según la fuente de energía que utilizan en dos grandes grupos: a) Fotótrofos: Organismos que utilizan la luz como fuente de energía. También se conocen como autótrofos. b) Quimiotrofos: Organismos que obtienen la energía a partir de la oxidación de compuestos químicos. c) Litotrofos: Utilizan como fuente de carbono compuestos inorgánicos, como el CO2. d) Organotrofos: Si utilizan compuestos orgánicos como la glucosa. BACTERIAS PATOGENAS Son aquellas que producen enfermedades, provocan daño al huésped. Generalmente son específica, provocan un tipo de enfermedad como la Neisseria gonorrhoeae produce gonorres y la Neisseria meningiditis, la meningitis. En ocasiones una bacteria que no es patógena puede serlo si se ubica en un lugar diferente al habitual, como el género Bacteroide que forma parte de la flora intestinal y que en el caso de las lesiones en el intestino grueso pueden provocar peritonitis. Estas bacterias se denominan OPORTUNISTAS. Las consecuencias dependen de: INVASIVIDAD: Capacidad para multiplicarse en el huésped y provocar la infección SUCEPTIBILIDAD DEL HUESPED: depende de variables como la edad, condición nutricional y disposición genética del huésped. CONDICIONES DEL MEDIO: ambiente con condiciones precarias de salubridad, alto hacinamiento predispone las condiciones para el desarrollo de las bacterias aumentando las posibilidades de infección. PRODUCCION DE SUSTANCIAS QUIMICAS: Las bacterias pueden producir enfermedades debido a su proliferación pero también a la producción de TOXINAS, que son sustancias químicas que afectan al huésped y pueden ser: - Endotoxinas: Son los lipopolisacáridos asociados a la membrana externa de las bacterias GRAM (-). Su toxicidad está en la región lipídica, ya que cuando la bacteria se destruye, los lípidos se unen a las células del sistema inmune provocando fiebre y otros síntomas propios de una infección.

COMBATIENDO LAS BACTERIAS La ciencia ha contribuido el desarrollo de herramientas terapéuticas para combatir a las bacterias patógenas como los ANTIBIOTICOS. Los antibióticos son sustancias químicas capaces de inhibir el desarrollo bacteriano o de destruir a las bacterias. El primer antibiótico fue descubierto por Alexander Fleming en 1928 al observar que en una cápsula de Petri que contenía un cultivo de bacterias, existía un moho de Penicillium nonatum, en torno al cuál no crecían las bacterias. Esta sustancia era la penicilina, el primer antibiótico descubierto. La penicilina se usó por primera vez en 1941, en un comienzo los antibióticos sólo tenían un origen natural, pero en la actualidad se sintetizan en laboratorio. EFECTO DE LOS ANTIBIOTICOS Existen muchos antibióticos y sus efectos son diversos. En general se incorporan en las bacterias interfiriendo en la producción de los componentes que son necesarios para el metabolismo bacteriano. Por ejemplo la penicilina inhibe la síntesis de los componentes de la pared celular y la tetraciclina afecta la función de los ribosomas y por lo tanto altera la síntesis proteica. El efecto de estos medicamentos no altera nuestras células (eucariontes) porque no tenemos pared celular y la síntesis proteica tampoco se ve alterada porque los ribosomas eucariontes son diferentes a los de los procariontes. Para evaluar la capacidad de un antibiótico se utiliza un ANTIBIOGRAMA, que consiste en colocar discos de papel impregnados con el antibiótico que se desea evaluar, en cultivos bacterianos. Los antibióticos difunden al medio en que crecen las bacterias y cuando es efectivo se forma un HALO DE INHIBICION que es una zona transparente alrededor del disco de papel, según del tamaño del halo de inhibición se determina el poder del antibiótico. Las bacterias también nos proporcionan beneficios dentro de los cuáles podemos mencionar su participación en la fabricación de antibióticos, aminoácidos por fermentación directa, enzimas microbianas para la elaboración de edulcorantes, detergentes y ablandadores de carne, en la ingeniería genética la elaboración de vacunas virales, proteínas y péptidos, vegetales y animales transgénicos, regulación y terapias génicas. Además de las bacterias que participan en los ciclos biogeoquímicos, como por ejemplo las bacteria nitrificantes y desnitrificantes.

VIRUS Son estructuras supramoleculares formadas por un ácido nucleico que puede ser ADN o ARN, proteínas específicas y algunas veces rodeados por una membrana lipoproteica. Cada partícula vírica completa se denomina virión, la cubierta de proteínas que rodea al ácido nucleico se llama Cápside; que esta formada por subunidades proteicas, los capsómeros que unidos a la cápside se denominan nucleocápside. Los virus pueden atacar bacterias, denominándose bacteriófagos. Los virus son necesariamente parásitos y para que puedan autorreplicar necesitan otras células vivas llamadas célula huésped, de las que utilizan su maquinaria genética. Los virus pueden actuar de las siguientes formas: •

Reproduciéndose en el interior de la célula infectada, utilizando todo el material y la maquinaria de la célula huésped.

•

Uniéndose al material genético de la célula en la que se aloja, produciendo cambios genéticos en ella.

A pesar de que los virus tienen la capacidad de autorreplicación y mutación, no poseen las características esenciales de los organismos como la autorreparación y un sistema de transducción de energía. Al infectar una célula los virus pueden tener dos tipos de comportamiento: 1. Agentes infecciosos: produciendo lisis o muerte de la célula 2. Agentes de variabilidad genética: Añaden material genético a la célula hospedante, actuando como virus atenuados En ambos casos ocurre lo siguiente:

-

Fase de fijación: Los virus se unen por la placa basal a la cubierta de la pared bacteriana.

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Fase de contracción: La cola se contrae y el ácido nucleico del virus se empieza a inyectar.

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Fase de penetración: El ácido nucleico del virus penetra en el citoplasma de la bacteria, y a partir de este momento puede seguir dos ciclos diferentes:

A) Ciclo Lítico: el ADN bacteriano fabrica las proteínas víricas y copias de ácidos nucleicos víricos, que si están en cantidad suficiente se produce el ensamblaje de la proteína y el ácido nucleico vírico y se liberan al medio, produciendo la muerte de la célula. B) Ciclo Lisogénico: se produce cuando el genoma del virus queda integrado en el genoma de la bacteria, no expresa sus genes y se replica junto al de la bacteria. El virus queda en forma de profago. REPRODUCCIÓN DE LOS VIRUS La única función que poseen los virus y que comparten con el resto de los seres vivos es la de reproducirse o generar copias de sí mismos, para lo cuál necesitan utilizar la maquinaria de la célula huésped, por lo que se les denomina parásitos obligados. No poseen metabolismo ni organización celular, por lo que se clasifican en el límite entre lo vivo y lo inerte. Los virus se reproducen muy rápidamente, primero llega a la célula y se fija a ella mediante la envoltura de proteína, después introduce (inyecta) su ácido nucleico (ADN o ARN)al interior de la célula produciendo el cambio de su metabolismo y obligándola a producir otros virus semejantes a él, cuando la célula ha agotado todos sus recursos muere y se liberan numerosos virus semejantes al primero que la infectó, es decir, para poder reproducirse el virus provoca la muerte de la célula a la cuál parasitó. Retrovirus Un tipo de virus que contiene ARN como material genético. El ARN del virus se traduce en ADN, el cual se inserta a sí mismo dentro del ADN propio de la célula infectada, por ejemplo, los que causan algunos cánceres y SIDA. Los científicos pueden modificar genéticamente los retrovirus y usarlos en terapia génica como vectores. Un tipo de virus que se ha denominado Retrovirus, tienen la capacidad exclusiva para revertir el flujo normal de información genética que va del ADN al ARN y de éste a las proteínas (moléculas estructurales y funcionales de la célula), debido a que poseen ARN y una enzima ADN polimerasa denominada retrotranscriptasa o transcriptasa inversa, que puede utilizar el ARN vírico como molde para fabricar ADN vírico que puede integrarse por sí mismo en el genoma de la célula huésped. Como parte de los genes del hospedador, el ADN vírico permanece latente hasta que, tras activarse, fabrica nuevas partículas de fagos. En 1983 se descubre un retrovirus humano: el Virus de la inmunodeficiencia humana, denominado VIH. Posteriormente se demostraría que es el causante del SIDA. Los retrovirus humanos se clasifican en tres subfamilias:

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Oncoviridae: Virus linfotrópico de células T humanas tipos 1, 2, 5 (HTLV-I, HTLV-II, HTLV V)

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Lentiviridae: Virus de la inmunodeficiencia humana tipos 1, 2 (VIH-1, VIH-2)

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Spumaviridae: Virus sincitial humano (VSH)

CUESTIONARIO

1. Caracterice las estructuras presentes en las bacterias que las diferencian de una célula eucarionte 2. Indique los 3 tipos de bacterias que existen según su forma y las enfermedades que pueden causar 3. Indique las ventajas que representa para las bacterias el proceso de conjugación 4. Según el gráfico de crecimiento bacteriano:Si se transfiere parte de la población que se encuentra en la fase exponencial BC, a un medio óptimo ¿cómo será su curva de crecimiento? Fundamente 5. ¿Existirá diferencia entre el crecimiento bacteriano en laboratorio y en su medio natural? ¿Por qué? 6. En la figura reconozca e Indique las diferencias y semejanzas entre gram + y gram – 7. “Los virus son agregados de moléculas extremadamente complejos y seres vivos extremadamente sencillos”. ¿En que sentido esta oración es verdadera o falsa? 8. Indique porque se acepta que los virus no son seres vivos 9. Según la reproducción viral: ¿Qué diferencias existen entre la vía lisogénica y la lítica? 10. Caracterice los retrovirus e indique porqué son tan patógenos