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UNIVERSIDAD CENTROOCCIDENTAL “LISANDRO ALVARADO”
DECANATO DE CIENCIAS DE LA SALUD DEPARTAMENTO DE MEDICINA PREVENTIVA Y SOCIAL
SECCION DE MICROBIOLOGÍA
MICROBIOLOGIA MEDICA I
Tema 4: FISIOLOGIA BACTERIANA
Realizado por: Prof. Yudy Aranguren.
Actualizado por los profesores: Luisa Morantes, Emilio Martínez, Isabel Álvarez
Septiembre - 2013
Tema 4: FISIOLOGIA BACTERIANA
4.1.- Explicar los procesos metabólicos utilizados por la célula bacteriana
para la obtención de energía.
4.2.- Explicar el crecimiento bacteriano, las condiciones físico-químicas,
nutricionales y tipos de desarrollo bacteriano exigente (disgónico) y no
exigente (eugónico).
4.3.- Establecer la importancia médica de la división y fases de la curva
de crecimiento de las bacterias.
4.4.- Relacionar la producción de enzimas, pigmentos y toxinas con las
funciones vitales y patogenicidad de las bacterias.
COMPOSICIÓN QUÍMICA Y REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES:
• Agua: 75% al 85%
• Proteínas: Estructura y enzimas
• Carbohidratos: Fuente de energía y estructura
• Lípidos: Estructura y almacenamiento en gránulos de inclusiones
• Ácidos nucleicos: Transmisión de información genética
COMPOSICION QUIMICA DE LA
CELULA BACTERIANA
Mg 2+, Zn 2++, Na +
Mn 2+, Fe 3+ , Ca 2+
CLASIFICACION DE LAS BACTERIAS SEGÚN SUS
FORMAS NUTRICIÓN
AUTOTROFAS
• FOTOAUTOTROFAS:
Producen sus constituyentes a
partir de carbono inorgánico
• QUIMIOAUTOTROFAS
Producen sus constituyentes a
partir de carbono orgánico
(como el metano) o el azufre
CIANOBACTERIAS
CLASIFICACION DE LAS BACTERIAS SEGÚN SUS
FORMAS NUTRICIÓN
HETEROTROFAS
• QUIMIOLITOTROFAS: obtienen energía a partir de sustancias químicas
• LITOTROFAS: se utilizan compuestos inorgánicos:
SH2 S0, NH3, NO2-, Fe.
• ORGANOTROFAS: se utilizan compuestos orgánicos:
carbohidratos, hidrocarburos, lípidos, proteínas, alcoholes
¿ En cuál de estas categorías colocarías a las
bacterias patógenas para el ser humano?
R: Las bacterias patógenas son: Heterótrofas - organotrofas
CATABOLISMO:
Los procesos catabólicos son procesos metabólicos de
degradación, en los que las moléculas grandes, que proceden de
los alimentos o de las propias reservas del organismo, se
transforman en otras más pequeñas.
En los procesos catabólicos se produce energía.
ANABOLISMO:
Los procesos anabólicos son procesos metabólicos de
construcción, en los que se obtienen moléculas grandes a partir de
otras más pequeñas.
En estos procesos se consume energía.
PROCESOS METABOLICOS PARA LA OBTENCIÓN DE ENERGÍA
AUTOTROFOS
Con o sin
oxígeno
HETEROTROFOS
Sin oxígeno
PROCESOS METABOLICOS PARA LA OBTENCIÓN DE ENERGÍA
FERMENTACIÓN
RESPIRACIÓN
PROCESOS METABOLICOS PARA LA OBTENCIÓN DE ENERGÍA
FERMENTACIÓN:
• Obtención de energía (ATP) a través de la glucólisis, en ausencia de oxígeno
• Organismos que carecen de la cadena transportadora de electrones
• Microorganismos más primitivos
• Pueden sobrevivir en presencia de oxígeno porque poseen enzimas que
eliminan los iones superóxido:
• Catalasa
• Superóxido dismutasa
Ácido láctico
Ácido propiónico
Ácido fórmico
Ácido acético
Ácido butírico
PROCESOS METABOLICOS PARA LA OBTENCIÓN DE ENERGÍA
RESPIRACIÓN: Forma de obtención de energía empleando la cadena
transportadora de electrones.
RESPIRACIÓN AEROBICA:
Utiliza el oxígeno como receptor
final de electrones al final de la
cadena transportadora de electrones
RESPIRACIÓN ANAEROBICA:
• Utiliza otras moléculas, diferentes al oxígeno, como receptor final de
electrones al final de la cadena transportadora de electrones:
• Molécula inorgánicas: NO3-, NO2-, Fe3+, SO42-, CO2
• Pequeñas moléculas orgánicas : fumarato
CLASIFICACION DE LAS BACTERIAS SEGÚN SU
REQUERIMIENTO DE OXÍGENO PARA OBTENER ENERGÍA
1.- Aerobios obligados o estríctos: Requieren el oxígeno para sobrevivir
• No tienen las enzimas necesarias para la fermentación
• Sólo utilizan respiración aeróbica
2.- Anaerobios obligados o estríctos: El oxígeno les resulta tóxico
• Sólo utilizan la fermentación para producir ATP
• En el proceso de respiración se emplean aceptores de electrones
diferentes al oxígeno
CLASIFICACION DE LAS BACTERIAS SEGÚN SU
REQUERIMIENTO DE OXÍGENO PARA OBTENER ENERGÍA
3.- Anaerobio facultativo: Crecen en presencia o usencia de oxígeno.
Son capaces de inducir la síntesis de las enzimas para el uso de la ruta
metabólica más adecuada para la producción de ATP, dependiendo de los
sustratos presentes en el medio.
4.- Anaerobios aerotolerantes: Soportan cierta concentración de oxígeno
5.- Microaerófilos: Se desarrollan con una mínima concentración de oxígeno y
en presencia de CO2 (10%).
TAREA: Identificar un (1) género de bacteria perteneciente a cada uno
de los siguientes grupos:
1. Aerobios obligados o estríctos
2. Anaerobios obligados u estrictos
3. Anaerobio facultativo
4. Anaerobios aerotolerantes
5. Microaerófilos
CONDICIONES FISICO-QUÍMICAS PARA EL CRECIMIENTO BACTERIANO
Clasificación según la temperatura a la
que pueden desarrollarse
• Termófilos: 45 - 70 °C (50 °C )
• Mesófilos: 20 - 45 °C (35 °C )
• Psicrófilos: 5 - 20 °C (15 °C )
¿ En cuál de estas categorías colocarías a las
bacterias patógenas para el ser humano?
CONDICIONES FISICO-QUÍMICAS PARA EL CRECIMIENTO BACTERIANO
Clasificación según el pH en el que
pueden desarrollarse
¿ En cuál de estas categorías colocarías a las
bacterias patógenas para el ser humano?
TAREA: Identificar un (1) género de bacteria perteneciente a cada uno de
los siguientes grupos:
1. Psicrófilos
2. Mesófilos
3. Termófilos
4. Acidófilos
5. Neutrófilos
6. Alcalófilos
NUTRICIÓN
BACTERIANA
EN MEDIOS
ARTIFICIALES
NUTRICIÓN BACTERIANA EN MEDIOS ARTIFICIALES
Medios de cultivo
Es un material nutriente preparado para el
crecimiento de microorganismos en el
laboratorio:
• Líquidos
• Sólidos
• Semisólidos
Factores de crecimiento Estos son compuestos orgánicos e inorgánicos
esenciales que el microorganismo no puede sintetizar:
• Vitaminas
* Factor X y V de la sangre
• Amino ácidos
* Fuentes de carbono y nitrógeno
• Las purinas y las pirimidinas
* Sales y otras sustancias inorgánicas
NUTRICIÓN BACTERIANA EN MEDIOS ARTIFICIALES
MEDIO BÁSICO O COMUN: Medio de cultivo en el que
crecen bacterias poco exigentes a nivel nutricional o
eugónicas
Agar nutritivo
MEDIO ENRIQUECIDO: Medio de cultivo al que
se le agregan factores de crecimiento en el que
crecen bacterias exigentes o disgónicas
Agar Sangre
MEDIO SELECTIVO: proveen nutrientes que
ayudan al crecimiento y predominancia de un tipo
particular de bacterias, y a su vez inhibe que otros
tipos de microorganismos estén presentes
Agar Mac Conkey
MEDIO ELECTIVOS: Medios de cultivos
específicos para un grupo particular de
bacterias:
• Anaerobios
Medio Lowenstein - Jensen
• Micobacterias
MEDIO DIFERENCIALES: permite diferenciar
entre varios tipos de bacterias al incorporar a
éste ciertas substancias como:
• Manitol
• Lactosa
Agar Salado Manitol
DIVISIÓN CELULAR EN PROCARIOTAS
CURVA DE CRECIMIENTO POBLACIONAL
Fase de adaptación : Aumento de tamaño de la célula y adaptación al medio.
Fase exponencial : crecimiento exponencial de la población celular, hasta el consumo de
los nutrientes del medio.
Fase estacionaria: equilibrio entre nuevas células y muerte de otras por agotamiento de los
nutrientes, presencia de productos tóxicos, cambio de pH.
Fase de declinación o de muerte: carencia de las condiciones para la viabilidad celular:
muerte de la población
FACTORES DE PATOGENICIDAD
ESTRUCTURALES:
Adhesinas: Proteínas de superficie de la pared
que favorece al anclaje a la célula huésped.
Pilis o fimbrias: Adherencia de las bacterias a
las células blanco
PELICULA DE LA PSEUDOMONAS EDITADA
http://www.facmed.unam.mx/deptos/microbiologia/bacteriologia/patogenicidad.php
Factores de patogenicidad bacteriana . Dr. José Molina López
ENZIMAS:
Proteasas: Enzimas que degradan las
proteínas ( membrana, anticuerpos)
Lipasas: Enzimas que permiten colonizar nuevas áreas de la piel, al degradar
la membrana celular de las células epiteliales
Hialuronidasa: Enzima que degrada el ácido hialurónico favoreciendo la
difusión de la bacteria en los tejidos.
Colagenasa: Enzima que desintegra el colágeno, encontrada en músculo,
hueso y cartílago, favoreciendo la diseminación de las bacterias.
Coagulasa: Enzima capaz de coagular el plasma, lo que facilita el depósito de
fibrina, impidiendo una fagocitosis adecuada.
Nucleasa: actúa sobre el ADN y el ARN de las células del hospedero, es un
factor de difusión.
ENZIMAS:
Hemolisinas: Enzimas con efecto tóxico que lisan glóbulos rojos y
otras células
Poro en la membrana
Daño a la membrana por lectinas hemolíticas
Leucocidina: Enzimas con efecto tóxico que produce
lisis de polimorfonucleares y de monocitos.
TOXINAS: Compuestos bacterianos que dañan directamente los tejidos o bien
ponen en marcha actividades biológicas destructivas.
Exotoxinas:
• Proteínas liberadas al exterior por bacterias Gram positivas
Pared celular
de G+
y negativas
• Capaces de producir grandes daños en los tejidos e
intoxicaciones alimentarias
Exotoxinas
• Se pueden preparar TOXOIDES: sustancias antigénicas pero no dañinas
Ejemplos de toxinas características:
• Toxina Botulínica (Bótox)
• Toxina tetánica
• Toxina antráxica ( Antrax)
TOXINAS
Endotoxinas:
Lipopolisacaridos (LPS) :
Lipopolisacáridos
en la membrana
externa de G -
Endotoxinas
• Forma parte de la pared celular de las
bacterias Gram negativas.
• Ejerce su efecto solamente cuando la bacteria se lisa.
• La lisis ocurre como resultado del efecto de la
fagocitos o la muerte por ciertos tipos de antibióticos:
• Fiebre
Core: Polisacáridos
DisacáridosDifosfatos
• Baja la presión sanguínea
• Activa la coagulación intravascular
Antígeno O
Lípido A
Ácidos grasos
ESTRUCTURA DEL POLISACARIDO
TOXINAS
TAREA: Completa el siguiente cuadro sobre las diferencias entre las
exotoxinas y las endotoxinas.
CARACTERÍSTICAS
¿Secretadas al medio?
Tipo de bacteria en la que está
presente
Tipo de molécula (proteína, lípido
o glúcido)
¿ Se libera con la lisis de la célula?
¿Termoestable o termolábil?
¿ Inducen la producción de
anticuerpos? (antigénicos)
¿Se pueden producir toxoides?
¿Lugar de acción de la toxina?
EXOTOXINAS
ENDOTOXINAS