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Taxonomía e identificación
o Taxonomía: es la clasificación de los organismos vivos. o Sistemática: ciencia que ordena jerárquicamente a los organismos dentro de un sistema que tiene en cuenta las relaciones de distinta naturaleza entre unos y otros. La sistemática está integrada por diferentes áreas: ✓ Clasificación ✓ Nomenclatura ✓ Identificación La taxonomía está incluida dentro de la sistemática. La primera clasifica las características de cada individuo, en tanto que la segunda las compara y ordena racionalmente dentro de un sistema jerárquico. o Clasificación: es el ordenamiento de los microorganismos en grupos taxonómicos (taxa) en base a similitudes y relaciones que existen entre ellos; éstas surgen del estudio de un gran número de características fenotípicas y genotípicas (criterios analíticos). Luego se agrupan en base a similitudes y diferencias (proceso de síntesis). En la clasificación se recurre a todas las técnicas disponibles y se pueden crear nuevas técnicas para resolver el estado taxonómico de un microorganismo determinado. o Nomenclatura: consiste en asignar nombres de acuerdo a reglas internacionales a cada unidad taxonómica (organismos) analizada. o Identificación: Es el estudio de un número mínimo de caracteres que permite determinar si un organismo aislado puede pertenecer o no a alguna de las divisiones existentes (taxa). En general la identificación se aplica, por ejemplo, a la resolución de problemas de infectología clínica, higiene u otros aspectos prácticos.
Clasificación bacteriana
Es un ordenamiento basado en los trabajos de Linneo o clasificación natural. Es muy importante porque la ubicación taxonómica de un individuo brinda, por sí misma, información acerca de sus propiedades biológicas y su contexto ecológico. Por lo tanto, es muy útil aplicar los principios de la clasificación y nomenclatura binaria (género y especie) a las bacterias como un sistema natural que pretende un ordenamiento filogenético. Categoría Ejemplo Dominio Bacteria (Eubacteria) Reino Proteobacteria Sección γ-Proteobacteria Clase Zimobacteria Orden Enterobacteriales Familia Enterobactereaceae Género Shigella Especie Shigella dysenteriae A medida que uno se eleva en el ordenamiento jerárquico, cada nivel superior incluye un mayor número de unidades taxonómicas, basándose en un número cada vez menor, y más general de propiedades compartidas. En este sistema, denominado sistema binario, es muy importante el nivel de género y especie, pues según el tipo de nomenclatura existente siempre se debe mencionar el género y la especie bacteriana.
Especie
Es la unidad de la clasificación. En microbiología es una categoría de un sistema jerárquico. Aun cuando es una entidad difícil de conceptuar, podemos definirla como: "el conjunto de individuos adaptados a un nicho ecológico con un alto grado de similitud fenotípica entre ellos y originados a partir de un ancestro común". Especie es la mínima unidad de clasificación definible o unidad taxonómica básica.
En general la taxonomía en los organismos superiores se basa en características morfológicas o estructurales, de muy poco peso en la clasificación bacteriana donde tienen mayor relevancia las características funcionales (bioquímicas, fisiológicas ó ecológicas), además en las bacterias se generan y seleccionan frecuentemente mutantes lo cual hace más difícil la definición de especie en microorganismos La forma ideal de definir una especie bacteriana seria la descripción completa de su fenotipo y su genotipo, es decir no solo la información que un microorganismo expresa (fenotipo), sino toda la información que almacena en su genoma (genotipo).
Cepa
Es una población uniforme mantenida como cultivo puro en un laboratorio originada a partir de un aislamiento natural. A partir de una colonia inicial se efectúan pasajes sucesivos, los descendientes se almacenan en Colecciones de Cultivos con el objeto de contar con cepas de referencia. Las cepas de referencia tienen una gran validez práctica, pero, en definitiva, es un concepto "administrativo" en cuanto a garantizar la historia de los pasajes, para lo cual se lleva un archivo de:
- Origen de la cepa (quién y de donde la aisló).
- Estudios realizados para su identificación.
- Forma de preservación (temperatura, medio de cultivo, frecuencia de subcultivos, liofilización, etc.).
- Forma de recuperación (medio de cultivo, temperatura y tiempo de incubación).
- Usos a los cuales está destinada (producción de un metabolito, valoración de aminoácidos o vitaminas, valoración de antibióticos, etc.).
- Referencias bibliográficas referidas a esa cepa. Debe tenerse en cuenta que los repiques sucesivos pueden producir acumulación de cambios genéticos (mutaciones). Es difícil determinar qué características, ya sea morfológicas, estructurales, funcionales, genéticas, etc., se deben considerar para establecer una identificación o clasificación (taxonomía) y, además, la ubicación evolutiva (sistemática) de los seres vivos.
Criterios taxonómicos: analíticos
A) Criterios analíticos: intenta describir tanto como sea posible las unidades taxonómicas (organismos a estudiar). Se refiere en general al estudio del fenotipo y genotipo con fines clasificatorios.
- Criterios morfológicos: consisten en determinar la forma y el tamaño de las células microbianas por medio de la microscopía convencional, de campo oscuro, de contraste de fases, electrónica; por tinciones especiales o inmunofluorescencia. a. Microscopía óptica directa: Las bacterias son muy pequeñas con un índice de refracción muy bajo por lo cual si no se tiñen son cuerpos homogéneos y transparentes lo cual dificulta su observación. La observación en fresco sólo resulta útil para determinar la movilidad de las bacterias. b. Tinciones: os métodos de tinción aumentan el contraste permitiendo observar la morfología, agrupamiento y tamaño cuando se emplean tinciones no diferenciales (Ej. Azul de metileno). Las tinciones diferenciales (Gram, Ziehl – Neelsen) permiten observar además de lo anterior, la afinidad a los colorantes empleados dando información acerca de la composición de la pared bacteriana. c. Coloración de Gram: permite observar morfología, agrupamiento y visualizar la afinidad por el colorante que permite clasificar a los microorganismos como Grampositivos ó Gramnegativos. d. Coloración de Ziehl-Neelsen: Permite reconocer las "Micobacterias", difíciles de teñir y, una vez teñidas, difíciles de decolorar. B) Mecanismos bioquímicos: Los criterios anteriores suelen ser insuficientes para distinguir microorganismos aun cuando su ecología y comportamiento fisiológico indiquen que son especie diferentes. Los estudios bioquímicos
Entre muchos aspectos que concurren hacia el apoyo de la hospitalización, fundamentalmente el desarrollo de la tecnología que se concentra en el Hospital surge una serie de problemas que es muy difícil resolver. a) Hospitalismo: enfermedad agregada por falla psicológica del paciente de adaptarse al sistema hospitalario. b) Infecciones adquiridas en el hospital: Aquí conviene recordar que al hablar del "Hospital" lo hacemos genéricamente, en realidad nos referimos además del Hospital público clásico, todo el sistema de Salud con internación. El hospital por razones obvias recibe enfermos, es decir, individuos que de alguna manera se encuentran con alguna falla (pérdida de la salud) por lo cual puede considerarse los más expuestos al riesgo de infectarse y enfermarse. El tema central es comentar que en el ambiente hospitalario circulan cepas bacterianas, que alguna vez "entraron" al hospital y que los tratamientos con antimicrobianos se encargaron de seleccionar. Estos se mantienen en el ambiente, en portadores, sanos y atacando pacientes susceptibles. Fuera del riesgo esporádico del ingreso de patógenos traídos por los enfermos es muy alto y, PERMANENTE el riesgo de OPORTUNISTAS MULTIRESISTENTES A LOS ANTIMICROBIANOS, que infectan y enferman a pacientes disminuidos. Esta ecuación muy simplificada, se cumple invariablemente en todas las instituciones y con una incidencia variable se presenta en todos los casos como función del sistema de salud que rige. La variable más importante es la observancia o no de normas estrictas de higiene general y manejo de los pacientes, (bioseguridad) en lo inmediato. En lo mediato, la observancia de normas en el uso de antimicrobianos es fundamental para reducir los riesgos de aumento de número de cepas resistentes. Se debe tomar como una religión, el conocer y obedecer las normas que se deben aplicar para mantener el hospital LIMPIO y con el menor riesgo de infecciones. Independientemente de esta relación entre portadores, cepas ultrarresistentes y pacientes susceptibles, existen otros aspectos en los cuales el Hospital se torna sumamente peligroso. Es común que en el hospital se lleven a cabo estudios de laboratorio. Esto además de las lógicas aplicaciones de inyecciones y otros procedimientos, genera un incremento del manejo de sangre. Entre otras hay dos enfermedades que fácilmente pueden adquirirse por el manejo de sangre: Hepatitis B y SIDA. Normas muy simples, como es el lavado de manos del agente de salud (incluyendo el médico a la cabeza) cuando deja un paciente y trabaja con otro nuevo, puede reducir de un 13 % a un 5 % las infecciones intrahospitalarias en una sala de neonatología. Para el caso de bacterias todo el problema de la infección intranosocomial es analizado en el marco de lo que es bioseguridad y en el caso de Hepatitis B requiere un análisis permanente. La flora microbiana habitual del humano (flora resistente) Géneros principales que componen la flora microbiana habitual del humano. o Piel: Estaphylococcus. Corynebacterium. Bacilos entéricos (en ciertos sitios). o Nasofaringe: Estreptococos betahemolíticos. Micrococos, Corinebacterias, Neisseria, Haemophylus, Mycoplasma. Espiroquetas. o Intestino Grueso: Estreptococos (enterococos), Lactobacilos, Clostridios. Una gran cantidad y calidad de cocos Gramnegativos. Bacilos entéricos Gramnegativos (Enterobacterias), Bacteroides, Pseudomonas, Mycoplasma. o Genitales: Estreptococos, Lactobacilos, Bacteroides, Mycoplasma. Variantes geográficas Si bien los grandes grupos genéricos están conservados en todas las razas humanas en sus distintos hábitats, algunas variaciones de especies y géneros se pueden observar en áreas de climas muy distintos, como puede ser la franja tropical, las áreas desérticas, los polos.
El huésped
Microorganismos de la flora habitual en humanos y/o animales mantienen una localización que en condiciones normales no genera enfermedad. Si el huésped por iatrogenia y/u otra causa disminuye sus defensas (inmunodepresión) muchos de los comensales se transforman en patógenos oportunistas. Otros casos conceptuales importantes, vinculados a las variaciones de la actividad de la respuesta inmune lo constituyen los estados extremos y la gestación.
Morbilidad y mortalidad infecciosas
Infección y enfermedad La infección que no genera el estado subjetivo de enfermedad, independientemente de que pueda o no inducir cierto grado de patología y de hecho la movilización de la respuesta inmune, se la llama subclínica. La infección que produce patología y además ésta hace que el individuo se sienta enfermo con signos y síntomas detectables genera "un caso". El término morbilidad indica el número de casos clínicos total de una enfermedad que ocurren en un lugar determinado, para una unidad de tiempo establecida. No refiere a los infectados sino a los enfermos. Mortalidad Es el número de muertes producidas por una enfermedad. Puede ser expresado sobre el total de una población determinada o sobre la Morbilidad de la misma enfermedad en relación con la población y en un período de tiempo determinado. Conviene presentar los términos de Incidencia y Prevalencia que no siempre resultan claros. Incidencia es el número de casos nuevos de una enfermedad en un período de tiempo en un área geográfica. Prevalencia es el número total de enfermos, nuevos y curados en una población en un período de tiempo.
Epidemiología
La epidemiología es el estudio de las infecciones en poblaciones. Se utiliza básicamente la siguiente terminología específica: o Prevalencia: la prevalencia de una enfermedad en una población se define como la proporción de individuos enfermos en un momento dado. o Incidencia: es la cantidad de individuos enfermos en una población de riesgo (por ejemplo, hipertensión en personas con antecedentes cardíacos o infarto agudo de miocardio en personas con hipercolesterolemia). o Epidemia: una enfermedad epidémica es aquella que se da al mismo tiempo en una cantidad de individuos de una comunidad. o Pandemia: es una enfermedad epidémica ampliamente distribuida. o Endemia: es una enfermedad que está presentada en forma constante usualmente con baja incidencia. o Casos esporádicos: ocurren cuando se registrarán casos individuales en áreas geográficamente remotas. o Brote: se da cuando se presentan varios casos en períodos cortos en áreas en las que previamente se presentaron casos esporádicos. o Enfermedad subclínica: se usa para describir a individuos enfermos que presentan síntomas ligeros o asintomáticos pudiéndose constituir en portadores o transmisores de la enfermedad. o Mortalidad: expresa la frecuencia de muerte en la población. o Morbilidad: se refiere a la incidencia de la enfermedad en las poblaciones e incluye enfermedades fatales como no fatales. El concepto de morbilidad constituye un índice sanitario más adecuado que el de mortalidad.
Curso normal de una enfermedad
El ciclo incluye la salida de un huésped, el transporte y el ingreso a un nuevo huésped. o Modos de transmisión directa huésped- huésped: Las transmisiones de la enfermedad a través de partículas aéreas constituyen una forma de transmisión muy común para las enfermedades respiratorias. Algunos patógenos son muy sensibles a las influencias ambientales, no resistiendo mucho tiempo encontrarse fuera del huésped. Los organismos causantes de enfermedades de transmisión sexual son particularmente sensibles a esos fenómenos ambientales, sólo se transmiten por contacto sexual directo (Neisseria gonorroeae, Treponema palidum). o Modos de transmisión indirecta huésped- huésped: La transmisión puede ocurrir por microorganismos vivos o inertes. Los agentes vivos se denominan vectores que pueden ser artrópodos (insectos, pulgas) o vertebrados (perros, roedores). Un artrópodo puede picar, extraer alimento y, si la sangre tenía un elemento infeccioso, el vector transmite el agente a otro individuo; a veces, el agente infeccioso, puede multiplicarse en el propio vector incrementando la posibilidad de una infección severa.
Enfermedades intrahospitalarias
Son las que ocurren en los hospitales y son también denominadas infecciones nosocómicas. Pueden transmitirse a través del personal (médico o auxiliar) y como enfermedad cruzada de paciente a paciente. Se calcula en un 15% la infección intrahospitalaria para la población internada. Formas de transmisión
- Pacientes con resistencia debilitada por su propia enfermedad.
- Necesariamente los hospitales presentan sectores de internación para el tratamiento de enfermedades infecciosas, constituyéndose estos pacientes en reservorios de patógenos virulentos.
- La alta concentración poblacional es un elemento estimulante para la aparición de casos de enfermedad cruzada.
- Procedimientos diagnósticos invasivos como cateterismos, biopsias, punciones, pueden causar enfermedades.
- Las salas de maternidad y neonatología constituyen un foco de infección muy riesgoso ya que la población no presenta un nivel de desarrollo inmunológico suficiente como para protegerlos de las infecciones.
- Intervenciones quirúrgicas, implican exponer tejidos y manipular órganos.
- Uso de fármacos inmunosupresores indicados en los casos de transplantes.
- Uso inadecuado de antibióticos, ya que pueden generar genes de mayor resistencia.
La célula
La célula: unida básica de la vida
Hoy día la célula se define como "la unidad viva más pequeña capaz de crecimiento autónomo y reproducción, así como de utilizar sustancias alimenticias químicamente diferentes de sí misma". Hoy día la célula se define como "la unidad viva más pequeña capaz de crecimiento autónomo y reproducción, así como de utilizar sustancias alimenticias químicamente diferentes de sí misma". La teoría de que La célula es la unidad fundamental de toda materia viva es una de las ideas unificadoras más importantes de la biología. Una célula sola es una entidad, aislada de otras células por una pared, o membrana, que contiene en su interior diversas estructuras subcelulares, algunas de las cuales se encuentran en todas las células y otras aparecen sólo en ciertas células. Todas las células presentan ciertas características químicas en común, tales como tener proteínas, ácidos nucleicos, lípidos y polisacáridos. Debido a que esos componentes químicos son comunes a todo el mundo vivo se piensa que todas las células descienden de algún antepasado común, de una célula primordial. Las células microbianas muestran una variación de tamaño limitada, aunque grande. Algunas células microbianas son mucho mayores que muchas células humanas. El protozoo unicelular Paramecium tiene 4800 veces el peso de un glóbulo rojo humano.
Todas las células vivas son fundamentalmente semejantes. Están constituidas por el protoplasma que es un complejo orgánico compuesto básicamente de proteínas, grasas y ácidos nucleicos; todas están rodeadas por membranas limitantes o paredes celulares y todas poseen un núcleo o sustancia nuclear equivalente. Todos los sistemas biológicos tienen una serie de caracteres comunes: capacidad de reproducción; capacidad de absorber sustancias nutritivas y metabolizarlas para obtener energía y desarrollarse; capacidad de expulsar los productos de desecho; capacidad de respuesta a los estímulos del medio externo; capacidad de mutación. La célula es la unidad básica de la vida.
Células eucariotas y células procariotas
Todas las células vivientes pueden ser divididas en dos grandes grupos: Procariotas y Eucariotas. Animales, plantas, hongos, protozoos y algas, todos poseen células de tipo Eucariota. Sólo las bacterias (Eubacterias y Archaebacterias) tienen células de tipo Procariota.
- Célula procariota:
- Los miembros del mundo procariota constituyen un grupo heterogéneo de organismos unicelulares muy pequeños, incluyendo a las eubacterias (donde se encuentran la mayoría de las bacterias), las algas, espiroquetas y micoplasmas.
- Una típica célula procariota está constituida por las siguientes estructuras principales: pared celular, membrana citoplasmática, ribosomas, inclusiones y nucleoide.
- Las células procariotas son generalmente mucho más pequeñas y simples que las Eucariotas.
- Célula eucariota:
- Los organismos eucariotas incluyen algas, protozoos, hongos, plantas superiores, y animales.
- Este grupo de organismos posee un aparato mitótico, que son estructuras celulares que participan de un tipo de división nuclear denominada mitosis; tal como innúmeras organelas responsables de funciones específicas, incluyendo mitocondrias, retículo endoplasmático, y cloroplastos.
- La célula eucariota es típicamente mayor y estructuralmente más compleja que la célula procariota. Diferencias estructurales Estructuras Procariotas Eucariotas Pared celular y membrana La pared celular es una armadura rígida, formada por cadenas de polisacáridos entrecruzados y en la superficie externa contiene lipopolisacáridos. Los pilis, que no se encuentran en todas las bacterias, son extensiones de la pared celular. La pared tiene mucopolisacáridos, ácidos, glucolípidos y glucoproteínas. La membrana es una bicapa lipídica. Núcleo El material genético es UN cromosoma único, formado por ADN (ácido desoxirribonucleico) helicoidal y enrollado. Envoltura perinuclear, con ADN combinado con histonas organizadas en cromosomas. Contiene más de un cromosoma. Ribosomas Pequeñas partículas formadas por proteínas y ácido ribonucleico (ARN), funcionando como lugar de síntesis proteica. Una simple célula procariota puede poseer cerca de 10.000 ribosomas, confiriendo al citoplasma una apariencia granular. Las partículas son mayores y más densas que los de los procariotas, y se encuentran ligados a la superficie del retículo endoplasmático rugoso y libres en el citoplasma de la célula. Como en los procariotas constituyen el lugar de la síntesis proteica. Mitocondrias No tiene Si tiene
Célula bacteriana
Según su ubicación en la célula pueden clasificarse:
- Monotricos: tienen un flagelo polar, las pseudomonas.
- Lofotricos: tienen un penacho de varios flagelos polares.
- Anfitricos: flagelos en ambos polos.
- Peritricos: presentar flagelos distribuidos sobre toda la superficie de la célula. Salmonella.
- Atricos: célula bacteriana sin flagelos. La movilidad bacteriana se puede observar por microscopia en suspensiones líquidas, por extensión del desarrollo bacteriano en forma de película sobre agar o como una turbidez que se extiende a través de un agar blando. Los flagelos pueden detectarse por microscopia de campo oscuro o de contraste de fase y en preparados coloreados para microscopía óptica o electrónica. Filamentos axiales Las espiroquetas, es decir, las treponemas, las leptospiras y las borrelias, se mueven por desplazamiento en onda helicoidal, un tipo de movimiento que les permite la penetración de los medios viscosos. Estas bacterias producen filamentos axiales semejantes a un flagelo alrededor de los cuales se arrolla la célula. Fiambrias y pilis Las fimbrias y pilis, son microfibrillas similares a pelos de 0,004 a 0,008 μm que se pueden observar sobre la superficie de diferentes bacterias. Son más rectas, delgadas y cortas que los flagelos. Al igual que éstos están constituidos por monómeros que se autoagregan y forman hebras que tienen su origen en la membrana p lasmática. o Las fimbrias pueden dividirse en varias categorías de acuerdo con su actividad funcional como adhesinas, lecitinas, evasivas, agresivas o pili sexuales. En los microorganismos patógenos las fimbrias y otros componentes de la superficie de la célula pueden actuar como factores de adherencia específicos, llamados adhesinas, en las interacciones huésped-parásito. La especificidad de la adherencia de las fimbrias puede permitir que una bacteria se adhiera a células tisulares específicas del huésped y las colonice. Envoltura celular Incluye la membrana plasmática, la pared celular que la recubre, proteínas y polisacáridos especializados y cualquier otro material adherente externo. Este organoide multiestratificado de la célula procariota constituye un 20% o más del peso seco de la célula. La envoltura de la célula bacteriana contiene sitios de transporte para nutrientes y sitios receptores para virus bacterianos y bacteriocinas, influye en las interacciones huésped-parásito, es el sitio de las reacciones con anticuerpos y complemento y con frecuencia contiene componentes tóxicos para el huésped.
- Capsula y cubierta mucosa: o La virulencia de los microorganismos patógenos a menudo se correlaciona con la producción de cápsula. Las cepas virulentas de neumococos producen polímeros capsulares que protegen a la bacteria de la fagocitosis. o Las cápsulas forman geles que tienden a adherirse a la célula, mientras que el mucus y los polímeros extracelulares son lavados con mayor facilidad. Las cápsulas se pueden visualizar por tinción negativa. o La constitución de la Cápsula bacteriana, o tambien llamada Glucocalix, es de polisacáridos complejos y polipéptidos. o Sus funciones son:
- Factor de patogenicidad (fagocitosis y resistencia inmunológica)
- Capacidad antigénica (Antígeno “K”)
- Pared celular: o La pared celular, que se encuentra en todas las bacterias patógenas de vida libre excepto en los Mycoplasma, protege a la célula para que no estalle en medios con una presión osmótica disminuida y mantiene la forma de la célula. o Envoltura celular Gram positiva:
- Las eubacterias que tienen importancia clínica y otras grampositivas se caracterizan por producir polisacáridos y proteínas de superficie específicos asociados con el péptidoglucano. Los polisacáridos más conocidos incluyen ácidos teicoicos, muchas de las sustancias capsulares de los neumococos y el grupo de polisacáridos estreptocócicos.
- Con microscopía electrónica los cortes delgados de células grampositivas muestran sobre la membrana plasmática una pared celular estratificada relativamente gruesa y contigua, que es sensible a la lisozima. Tanto la proteína como el polisacárido pueden contribuir a la subestructura estratificada de la pared. o Envoltura celular Gram negativa:
- Las bacterias gramnegativas presentan una envoltura trilaminar constituida por la membrana externa (ME), una capa media densa que constituye la pared celular o capa de mureína y la membrana plasmática interna.
- El espacio periplasmático entre la membrana externa y la citoplasmática está ocupado por un gel conocido como el gel periplasmático.
- Membrana externa (ME): La membrana externa contiene lipopolisacárido (LPS) (también conocido como antígeno somático “O” o endotoxina), fosfolípidos y proteínas especiales que difieren de las presentes en la membrana plasmática. Las láminas interior y exterior de la ME también tienen una asimetría especial. Las proteínas conocidas como porinas que aparecen en la membrana externa forman canales de difusión transmembrana. Las porinas sirven como canales para sustancias hidrosolubles de bajo peso molecular o como receptores de bacteriófagos (virus).
- Membrana citoplasmática: Debajo de la pared celular rígida y en estrecha asociación con ésta, se ubica la delicada membrana citoplasmática, que posee una importancia vital para la célula. o La membrana como barrera osmótica:
- La colocación de las células en soluciones hipertónicas produce plasmólisis, es decir, la contracción de la membrana y del citoplasma de la pared celular. Las células gramnegativas son más fáciles de plasmo lisar que las grampositivas, la que se correlaciona con sus presiones osmóticas internas relativas.
- En la bacteria la barrera osmótica está indicada por su habilidad para concentrar ciertos aminoácidos contra los gradientes de concentración. Los ésteres de fosfato, aminoácidos y otros solutos contribuyen a la presión osmótica interna. La actividad osmótica también está indicada por la permeabilidad selectiva hacia varios compuestos. o Componentes de la membrana:
- Las membranas son responsables de alrededor del 30% o más del peso celular. Contienen entre 60 y 70% de proteínas, entre 30 a 40% de lípidos y pequeñas cantidades de hidratos de carbono. Estructuras citoplasmáticas Cuerpo nuclear Por medio del microscopio óptico y utilizando la coloración de Feulgen el DNA bacteriano puede detectarse como nucleoides o como cuerpos de cromatina. Por tinción directa es difícil demostrar la presencia de los cuerpos de cromatina debido a la alta concentración de RNA, el que se puede eliminar mediante un pretratamiento con ribonucleasa. Esto permite la visualización de los cuerpos de cromatina en todos los estadios del ciclo de crecimiento.
o Bacterias autotróficas (litótrofas): utilizan dióxido de carbono para la síntesis de sus metabolitos orgánicos esenciales. o Bacterias heterotróficas (organótrofas): exigen una forma orgánica de carbono para su crecimiento (por ejemplo, glucosa). Nitrógeno o Fijación de nitrógeno: N2 + 12 ATP + 12 H2O + 6 e- → 2 NH4+ + 12 ADP + 12 Pi + 4 H+ o Reducción de nitratos: mediante dos mecanismos:
- Reducción asimiladora de nitratos: el nitrato es reducido por la vía del nitrito y probablemente de la hidroxilamina a amoníaco, el que luego es asimilado.
- Reducción desasimiladora de nitratos: el nitrato sirve como un aceptor alternativo de electrones para el oxígeno (respiración anaeróbica) donde el N2 y el NO2- son productos habituales. o Asimilación del NH3 (amoníaco): tiene lugar por tres vías principales:
- Formación de ácido glutámico a partir del amoníaco y del ácido alfa- cetoglutárico, por la 1 - glutamato deshidrogenasa, es la vía primaria para la formación de alfa-aminoácidos, directamente a partir del amoníaco. NH3 + α-cetoglutarato + NADH + H+ ↔ glutamina + ADP
- NH3 + glutamato + ATP → glutamina + ADP + Pi
- glutamina + α-cetoglutarato + NADPH + H+ ↔ 2 glutamato + NADP+ Factores de crecimiento o Iones inorgánicos o Oxigeno:
- Anaerobios obligados: se multiplican sólo en condiciones de alta intensidad reductora (el oxígeno es tóxico).
- Anaerobios aerotolerantes: no son destruidos por exposición al oxígeno.
- Anaerobios facultativos: capaces de desarrollarse en condiciones de aerobiosis y anaerobiosis.
- Aéreos obligados: requieren oxígeno para su crecimiento.
- Microaerófilos: se multiplican mejor en tensiones de oxígeno bajas. o CO2 (dióxido de carbono): no es un factor limitante.
Requerimientos físicos o ambientales
Potencial redox Factor crítico para el desarrollo de un inóculo (oxígeno). Temperatura Se pueden clasificar las bacterias en tres grupos: o Psicrófilas: temperatura de crecimiento 12°C – 15°C. o Mesófilas: temperatura de crecimiento 30°C – 45°C. o Termófilas: temperatura de crecimiento 60°C – 90°C. La bacteria patógena para el hombre, habitualmente, crece mejor a 37ºC.
Concentración de hidrogeno (pH) Para la mayor parte de las bacterias patógenas el pH óptimo es 7,2 a 7,6.
2. Determinación del crecimiento bacteriano
En el desarrollo de un cultivo bacteriano se produce: 1) un aumento de la masa celular y 2) un aumento del número de microorganismos, aunque no hay relación constante entre estos parámetros. Es importante diferenciar entre concentración celular (número de células por unidad de volumen de cultivo) y la densidad bacteriana (protoplasma total por unidad de volumen).
- Determinación de la masa bacteriana: o La masa bacteriana se puede determinar directamente en términos de peso seco (aumento de peso). o El método más difundido para la estimación de la biomasa total en suspensión es la medición de la densidad óptica de un caldo de cultivo en un espectrofotómetro. Las técnicas turbidimétricas son igualmente útiles. o Otros métodos, como la determinación del nitrógeno y la medición del volumen celular después de la centrifugación resultan útiles cuando se tropieza con problemas por formación de agregado de células o por la absorción de luz por materiales coloreados en los ensayos turbidimétricos.
- Determinación del número de células: o Se puede determinar por un recuento totalmente directo o por un recuento viable indirecto. o El recuento total tanto de microorganismos viables como de microorganismos muertos puede realizarse utilizando una cámara de recuento bacteriano (contador de Petroff Hauser) o por medio del contador de Coulter (contador electrónico de partículas). Para la determinación del número de bacterias viables es necesario plaquear una muestra de cultivo, diluyendo la población microbiana. El número de individuos o agregados viables originalmente presentes se determina a través del recuento de colonias y de la dilución.
3. Fases del crecimiento bacteriano
- Fase de latencia. o Marcado aumento de los componentes macromoleculares, de la actividad metabólica y de la susceptibilidad a los agentes químicos y físicos. o Reabastecimiento del pool celular de metabolitos (síntesis celular máxima).
- Fase de crecimiento exponencial: o Las células se encuentran en estado de desarrollo equilibrado. o La masa y el volumen de las células aumentan por el mismo factor, de modo que la composición promedio de las células y las concentraciones relativas de metabolitos se mantienen constantes. o La velocidad de aumento se puede expresar por una función exponencial natural. o Las células se dividen a una velocidad constante (depende de la naturaleza del microorganismo y de las condiciones del medio): Nn = 2n x N Nn: número de microorganismos después de n generaciones. N0: número inicial de microorganismos.
- Fase estacionaria:
Antimicrobianos
Antibióticos
Tienen su origen en metabolitos bacterianos, pueden ser originados por bacterias, levaduras u hongos. Características: o Generan una acción inhibitoria sobre los microorganismos interfiriendo en su metabolismo, sea para la síntesis de sustancias elementales o para la generación de estructuras indispensables para la célula. o Alteración de las condiciones físicas del medio, modificando condiciones de pH, presión osmótica o tensión superficial. Antibiosis: un ser vivo priva de la vida a otro para mantener la propia. Principales antibióticos ANTIBIÓTICO
MICROORGANISMO DEL CUAL SE
EXTRAE
ESPECTRO DE ACCIÓN
PENICILINA
Penicilium notatum Gram +, espiroquetas, Corynebacterium diphteriae ESTREPTOMICINA (^) Streptomyces Gram +, Gram - , Mycobacterium tuberculosis BACITRACINA Bacillus Gram +, Clostridium , Treponema CLORAMFENICOL Streptomyces venezuelae Gram +, Gram - , Borrelia , Nocardia POLIMIXINA (^) Bacillus polymyxa Gram - , bacterias entéricas, Haemophilus COLISTINA Bacillus subtilis Aerobacter aerógenes, Pseudomona OXITETRACICLINA Streptomyces Gram +, Gram – KANAMICINA Streptomyces kanamiceticus Bacillus tuberculosis TETRACICLINA Streptomyces Salmonella typhosa, Klebsiella
Resistencia
El hecho que un cultivo de bacterias adquiera resistencia a un antibiótico (ATB) depende:
- Del desarrollo de mutantes.
- De la selección genética de razas resistentes. Los mutantes pueden aparecer espontáneamente o inducirse artificialmente en el laboratorio. La resistencia de los antibióticos puede minimizarse:
- Evitando el empleo excesivo de ATB cuando no sea de extrema necesidad.
- Empleando combinaciones que sinergicen la acción de los productos.
- Con la aplicación de ATB con estructura molecular diferente cuando se advierten procesos de resistencia.
Propiedades
o No producir efectos secundarios como reacciones de sensibilización y alérgicas. o No modificar o suprimir la flora microbiana normal del huésped, porque al hacerlo se perturba el equilibrio biológico, permitiendo que algunos microorganismos que no son ordinariamente patógenos se conviertan en patógenos facultativos causando infección. Propiedades deseables:
- Toxicidad selectiva
- Bactericida
- Bacteriostático
- Que no induzca resistencia
- Amplio espectro
- Sin efectos colaterales
- Soluble, estable, barato Mecanismo de acción
- Síntesis de pared
- Membrana celular
- Síntesis proteica
- Ácidos nucleicos 1 y 2- Ciertas sustancias se concentran entre la superficie celular y el medio circundante, alterando las propiedades físicas y químicas de la pared, impidiendo su función normal, por lo tanto, matan o inhiben a la célula. Por ejemplo, la lisozima destruye la pared celular y otros impiden la síntesis normal como la penicilina, que la lisa estalla. Ej. de 1: Vancomicina, Sulfonamidas y Ej. de 2- Imidazoles. 3 - Destruye las células por intervenir en la duplicación del ADN. Ej. Eritromicina- Gentamicina 4 - Destruyen la estructura terciaria espacial de las proteínas y las fragmenta. Ej. Norfloxacina- Rifampicina
Resistencia
Es la capacidad que tienen los microorganismos para evadir la acción del antibiótico. Tipos de resistencia
o Natural: que es propia de ciertos microorganismos.
o Cromosomal: originada por mutación natural o inducida de los microorganismos.
Mecanismos de resistencia
- Los microorganismos producen enzimas que destruyen al medicamento activo, por ejemplo, los Estreptococos
resisten a la penicilina ya que liberan la enzima -lactamasa.
- Los microorganismos desarrollan un blanco estructural “alterado” para el medicamento, con una pérdida o alteración de alguna proteína específica en el ribosoma.
- Los microorganismos cambian su permeabilidad al medicamento debido a un cambio en la membrana externa que altera el transporte activo hacia el interior.
- Los microorganismos desarrollan una vía metabólica alternada que funciona como “atajos”.
Usos: las aplicaciones principales incluyen el examen de: o Bacterias en cultivo puro o Material de muestras clínicas
Tinción Ziehl-Neelsen
Esta tinción se emplea para detectar las bacterias acidorresistentes. Estas bacterias poseen ácido micólico y otras sustancias en sus paredes celulares que las hacen resistentes a la tinción por métodos más simples. Método: el método difiere sustancialmente de la tinción de Gram e implica las siguientes etapas: o Fijación de color o Fucsina carbol introducida en los organismos mediante calor o Decoloración con ácido o alcohol o Colorante de contraste Usos: los principales incluyen detección de: o Micobacterias en muestras clínicas (p.ej. bacilo de Koch, Tuberculosis). o Micobacterias en cultivo puro o en medios de laboratorio. o Otras bacterias acidorresistentes (p. ej. Nocardia spp.) precisan modificaciones.
Tinción de esporas
Algunas bacterias sobreviven a las condiciones adversas mediante la producción de esporas. La forma y posición de las esporas en el organismo puede ser útil en su identificación. Ya que las esporas son resistentes a la tinción Gram, se tiñen mediante un procedimiento Ziehl- Neelsen modificado, utilizando el colorante Verde de malaquita.
Medios de cultivo
Puede obtenerse información adicional sobre los organismos cultivándolos bajo condiciones artificiales. Para ello, las bacterias deben exponerse a la temperatura y la atmósfera gaseosa óptimas, y tener acceso a sustratos metabólicos adecuados. Varios medios líquidos y sólidos proporcionan los sustratos.
- Medios sólidos: o No selectivos: - Los ejemplos más utilizados son el agar sangre y el agar chocolate (sangre hemolizada), ambos son ricos en nutrientes y están libres de sustancias inhibidoras adicionales. - Los medios sólidos se inoculan extendiendo el material sobre un área pequeña sobre la superficie (el «pocilio»), y después diseminándolo sobre el resto de la placa con un ansa de siembra estéril para que la densidad del inoculo disminuya con cada grupo de estrías. - Esta técnica tiene el objeto de posibilitar el crecimiento en grupos de colonias únicas en algún punto de la placa. ▪ Colonia: tamaño, forma, color, pigmentación. ▪ Hemolisis: α-pigmentación verde alrededor de la colonia / β-aclaramiento del agar sangre alrededor de la colonia. ▪ Olor: puede ser característico de una especie. o Selectivos (medio sólidos): - Los medios no selectivos no sirven para el aislamiento de una especie bacteriana única a partir de muestras que son propensas a la contaminación con un gran número de organismos comensales.
- Se ha desarrollado un rango amplio de medios selectivos para ayudar al aislamiento de especies de importancia médica en presencia de especies comensales. Los ingredientes clave de los medios selectivos son: ▪ Sustratos preferidos ▪ Sustancias inhibidoras, p. ej. Antibióticos ▪ Sistemas indicadores, para ayudar a la detección ▪ Tampones.
- Medios líquidos: Algunas veces es necesario hacer crecer organismos en medios líquidos que carecen del componente solidificante del agar. No es posible observar las características del crecimiento de una única colonia, y la apariencia de las bacterias con tinción Gram a partir de cultivos líquidos puede ser diferente de los mismos organismos crecidos en medios sólidos. Usos: comprenden:
- Medio de inoculación de muestras: p. ej. hemocultivo, donde se añade la sangre del paciente a las botellas que contienen el medio líquido, como la infusión de cerebro-corazón o el caldo anaerobio nocivo.
- Recuperación de organismos nocivos: p.ej. el caldo de Kirschner para micobacterias, o el caldo de carne cocida de Robertson para bacterias anaerobias.
- Reacciones metabólicas: p. ej. el caldo de ureasa (contiene urea y un indicador), el agua de peptona.
- Prueba de la susceptibilidad a antibióticos: p.ej. La concentración mínima inhibidora, realizada en una serie de diluciones del antibiótico.
- Incubación: Proporciona la temperatura y las condiciones atmosféricas adecuadas para el crecimiento microbiano. La mayor parte de las bacterias con importancia médica crecerán alrededor de los 37°C que es la temperatura más frecuentemente utilizada. Excepciones importantes son:
- 43°C-Campylobacter sp.
- 25ºC-Prueba de motilidad de Listeria sp. Las bacterias difieren en sus necesidades atmosféricas para el crecimiento:
- Aeróbicas: crecen al aire.
- Anaeróbicas: no crecen en presencia de oxígeno.
- Anaeróbicas facultativas: crecerán en condiciones aeróbicas o anaeróbicas.
- Capnofílicas: requieren dióxido de carbono.
- Microaerofílicas: requieren oxígeno limitado de manera estricta.
- Pruebas presuntivas: Son pruebas simples y de realización rápida utilizadas en la identificación preliminar de las bacterias, las cuales comprenden las reacciones de la catalasa, la oxidasa y la coagulasa. Se precisan controles en cada caso. o Prueba de la catalasa: se adiciona peróxido de hidrógeno a una colonia muestra. En una prueba positiva aparecen burbujas de oxígeno rápidamente. Se emplea para distinguir los estafilococos (positivo) de los estreptococos (negativo). o Prueba de oxidasa: Se produce azul de indofenol cuando el citocromo oxidasa en una colonia muestra reacciona con el dihidroclorato de tetrametilfenilendiarnina. Se utiliza para distinguir las Enterobacteriaceas (negativo) de Pseudomonas sp. (positivo). Campylobacter sp., Neisseria sp. y Vibrio sp. También dan reacciones positivas. o Prueba de coagulasa: se añade plaureus.a suspensión de estafilococos para producir una suspensión grosera y fibrosa cuando está presente S. aureus. Este resultado puede requerir la confirmación con una prueba en tubo de ensayo durante una noche, o la prueba de la DNAasa en la que el DNA incorporado al agar está Usado alrededor de las colonias de S. aureus. Las zonas de aclaramiento se hacen visibles mediante la adición de ácido clorhídrico, el cual precipita el DNA.
