MICROBIOLOGÍA Y PARASITOLOGÍA
Semana 9.
Métodos para la observación de bacterias
Hans Christian Joachim Gram
Gram desarrolló una técnica pionera, conocida como coloración o tinción de Gram, que permite diferenciar por sus colores distintas bacterias.
La distinción permite identificar en forma preliminar la bacteria causante de una infección y elegir el tratamiento antibiótico adecuado.
Hans Christian Joachim Gram
Gram se embarcó en una serie de viajes, hasta 1885, a diferentes centros europeos para profundizar sus conocimientos en bacteriología. Otro investigador, Paul Ehrlich, ya había desarrollado un método para colorear el bacilo de la tuberculosis y esto alentó a Gram a realizar sus propios experimentos en coloración de bacterias.
Paul Ehrlich
Hans Christian Joachim Gram
Mientras trabajaba en Berlín, el investigador danés desarrolló el método que lleva su nombre al intentar diferenciar dos bacterias causantes de neumonía.
Hans Christian Joachim Gram
El científico también fue uno de los primeros en reconocer que los macrocitos (eritrocito maduro anormalmente grande), son característicos de la anemia perniciosa. Ocho décadas después de la muerte del científico danés, su método sigue siendo usado en laboratorios en todo el mundo.
¿EN QUÉ CONSISTE LA TINCIÓN DE GRAM?
La técnica consiste en tratar bacterias con una tinta violeta de genciana y luego realizar una fijación con yodo y un enjuage o lavado con un solvente orgánico, etanol.
TINCIÓN DE GRAM
TINCIÓN DE GRAM
Las bacterias con paredes celulares más gruesas se tiñen de color púrpura y se denominan gram positivas.
Y las que tienen paredes celulares más finas no retienen el mismo tono, sino un tono rosa o rojo y se llaman gram negativas.
TINCIÓN DE GRAM
TINCIÓN DE GRAM
Esta diferencia de tinciones se debe a la estructura de
las paredes celulares de ambos tipos de bacterias.
Las bacterias Gram positivas tienen una pared gruesa
compuesta de peptidoglucanos y polímeros, e impermeable, que hace que resista la decoloración. En cambio,
las bacterias Gram negativas tienen una capa delgada de peptidoglucanos más una bicapa de lipoproteínas que se puede deshacer con la decoloración.
TINCIÓN DE GRAM
Interpretación
Bajo la cápsula, las bacterias gram negativas tienen una membrana externa que las protege contra ciertos antibióticos, como la penicilina. Al deteriorarse, esta membrana libera sustancias tóxicas llamadas endotoxinas, que contribuyen a la gravedad de los síntomas en las infecciones por bacterias gram negativas.
Interpretación
Algunas especies bacterianas que forman capsulas son:*Streptococcus pneumoniae *Haemophilus influenzae tipo b. *Escherichia sp.
Tinción ácido alcohol-resistente
Este tipo de tinción se fundamenta en que existen algunas bacterias ácido-alcohol resistentes (BAAR) debido al alto contenido en lípidos que tienen en su pared celular. Este hecho impide que penetren los colorantes habituales de anilina, por lo que no se pueden ver en la tinción de Gram, y hace que para poder visualizarlas sean necesarios colorantes especiales, pero que una vez teñidas no se decoloran con una mezcla de alcohol y ácido.
Tinción ácido alcohol-resistente
Por ejemplo, las bacterias del género Mycobacterium se caracterizan por ser bacterias ácido-alcohol resistentes (BAAR), por ello se utiliza la tinción de Ziehl-Neelsen.
GENÉTICA, METABOLISMO Y CRECIMIENTO BACTERIANO.
INTRODUCCIÓN
La genética es una rama de la biología que estudia como los caracteres hereditarios se transmiten de generación en generación.Las bacterias son microorganismos con una capacidad extraordinaria de adaptación a diferentes condiciones ambientales. Para comprender la esencia de esta capacidad es importante conocer su información genética.
INTRODUCCIÓN
Por otro lado, el conocimiento del funcionamiento genético de las bacterias, sumado al hecho de que son de fácil manejo en el laboratorio y que tienen crecimiento rápido, ha permitido usarlas para sintetizar productos útiles a la medicina, tanto para el diagnóstico como para la prevención y tratamiento de algunas enfermedades.
Estructura del genoma bacteriano
Toda la información genética esencial para la vida de la bacteria está contenida en una única molécula de ácido desoxirribonucleico (ADN) de doble cadena y circular.Dicha molécula se denomina cromosoma bacteriano.
Estructura del genoma bacteriano
Muchas bacterias poseen además ADN extracromosómico, también circular y cerrado, denominado ADN plasmídico por estar contenido en los plásmidos. Éstos, portan información génica para muchas funciones que no son esenciales para la célula en condiciones normales de crecimiento.
ADN extracromosómico (plásmidos).
Los plásmidos son moléculas circulares de ADN de doble cadena que constituyen una unidad de replicación independiente del cromosoma. Por esto puede encontrarse más de una copia del mismo plásmido dentro de la célula bacteriana.
ADN extracromosómico (plásmidos).
El ADN plasmídico no porta información genética esencial para la vida de la bacteria, sí porta genes que le confieren nuevas propiedades fenotípicas y que en algunos casos le son útiles para su adaptación al crecimiento en determinados ambientes.
ADN extracromosómico (plásmidos).
Muchas bacterias patógenas para el hombre, portan un plásmido que contiene genes que le permiten expresar moléculas de adhesión a los tejidos del huésped o sintetizar sustancias tóxicas para éste, por ejemplo la toxina tetánica producida por Clostridium tetani, está codificada plasmídicamente.
Clostridium tetani
ADN extracromosómico (plásmidos).
En otros casos, los plásmidos contienen genes que codifican enzimas capaces de degradar
algunos antibióticos, permitiendo que la bacteria sobreviva a la acción de los mismos (resistencia a los antibióticos).
En el año 2050 habrá más muertes relacionadas con superbacterias resistentes que por cáncer
ADN extracromosómico (plásmidos)
Muchos plásmidos, en general los de mayor tamaño (que
pueden portar hasta 50 o 100 genes), suelen ser capaces de transferirse de una bacteria a
otra mediante un proceso llamado conjugación.
Conjugación
La conjugación se basa en el intercambio unidireccional de información genética desde una bacteria donante a otra receptora mediante un contacto real. Los plásmidos son los elementos genéticos que con mayor frecuencia se transmiten de esta forma. El pili sexual es una estructura especializada esencial para el contacto entre la bacteria donadora y la receptora.
Conjugación
Replicación del ADN bacteriano
Se denomina replicón a cada unidad de replicación del ADN que contiene todos los
elementos requeridos para regular este proceso.
El cromosoma bacteriano se replica a partir de un único origen que se mueve linealmente
hasta completar la duplicación total de la molécula, por lo que constituye un replicón.
Replicación del ADN bacteriano
El sitio de ADN que se está duplicando, se llama horquilla de replicación. La replicación puede ser unidireccional o bidireccional, según se formen una o dos horquillas en el origen.
Replicación del ADN bacteriano
Generalmente, los cromosomas bacterianos tienen replicación bidireccional, mientras que algunos plásmidos pueden replicarse unidireccionalmente.Las enzimas encargadas de catalizar el proceso de replicación, se denominan ADN polimerasas.
ADN (Ácido Desoxirribonucleico)
Tipos de ARN (Ácido Ribonucleico)
TRANSCRIPCIÓN Y TRADUCCIÓN
La expresión genética de todas las células depende de los procesos secuenciales de transcripción y traducción que, en conjunto transfieren la información contenida en una secuencia de nucleótidos de un gen, a una secuencia de aminoácidos de una proteína.
Regulación de la expresión génica de las bacterias
Las bacterias tienen muchos mecanismos para controlar la expresión de sus miles de genes, esto les confiere una importante capacidad de
adaptación a cualquier cambio de concentración de nutrientes del medio en que habitan,
activándose determinadas vías metabólicas solo cuando son necesario.
REPRODUCCIÓN
El mecanismo de reproducción habitual en bacterias es la bipartición o fisión binaria. Mediante este mecanismo se obtienen dos células hijas, con idéntica información en el ADN circular, entre sí y respecto a la célula madre, y de contenido citoplásmico celular similar. Las células hijas son clones de la progenitora.
REPRODUCCIÓN
REPRODUCCIÓN
REPRODUCCIÓN
Reproducción parasexual
En ocasiones, la célula bacteriana tiene la oportunidad de intercambiar información genética por procesos de recombinación. Estos procesos son la transformación, la transducción y la conjugación. En estos procesos no hay formación de ningún tipo de gametos, por lo que no es reproducción sexual.
Reproducción parasexual
*Transformación. Fragmentos de ADN que pertenecían a células lisadas (rotas) se introducen en células normales. El ADN fragmentado recombina con el ADN de la célula receptora, provocando cambios en la información genética de ésta.
Reproducción parasexual
*Transducción.Cuando una célula es atacada por un virus bacteriófago, la bacteria genera nuevas copias del ADN vírico. En la fase de ensamblaje se pueden introducir fragmentos de ADN bacteriano en la cápside del virus. Los nuevos virus ensamblados infectarán nuevas células. Mediante este mecanismo, una célula podrá recibir ADN de otra bacteria e incorporar nueva información.
Reproducción parasexual
*Conjugación. es el proceso de transferencia de material genético (plásmidos) entre una célula procariota donadora y una receptora mediante el contacto directo o una conexión que las una.
MUTACIONES
Una mutación es un cambio heredable en la secuencia de bases de los ácidos nucleicos que
constituyen el genoma de un organismo; ésta se produce en condiciones naturales con baja
frecuencia y se deben fundamentalmente a errores en los procesos de replicación del ADN.
MUTACIONES
Además de las mutaciones espontáneas, pueden ocurrir mutaciones inducidas, provocadas por agentes mutagénicos (químicos, físicos o biológicos). La mayoría de estos errores o alteraciones introducidos en el genoma, son corregidos por los mecanismos de reparación del ADN, pero algunos escapan a la corrección y pueden originar cambios heredables que proporcionan una diversidad genética.
MUTACIONES
Las mutaciones en las bacterias, frecuentemente afectan propiedades fácilmente reconocibles como requerimientos nutricionales, morfología o resistencia antibiótica. El laboratorio de microbiología debe hacer un esfuerzo por detectar estas cepas mutadoras antes de que desarrollen mecanismos de resistencia e induzcan el fracaso terapéutico.
¡Pon en práctica tu conocimiento!
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Investigar los siguientes términos en Genética: *Gen *Mutación genica *Alelo *Ingeniería genética *Nucleótido *Biotecnología *Genotipo *Mutación cromosómica *Fenotipo *Genoma
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Semana 9. Microbiología y Parasitología.
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MICROBIOLOGÍA Y PARASITOLOGÍA
Semana 9.
Métodos para la observación de bacterias
Hans Christian Joachim Gram
Gram desarrolló una técnica pionera, conocida como coloración o tinción de Gram, que permite diferenciar por sus colores distintas bacterias. La distinción permite identificar en forma preliminar la bacteria causante de una infección y elegir el tratamiento antibiótico adecuado.
Hans Christian Joachim Gram
Gram se embarcó en una serie de viajes, hasta 1885, a diferentes centros europeos para profundizar sus conocimientos en bacteriología. Otro investigador, Paul Ehrlich, ya había desarrollado un método para colorear el bacilo de la tuberculosis y esto alentó a Gram a realizar sus propios experimentos en coloración de bacterias.
Paul Ehrlich
Hans Christian Joachim Gram
Mientras trabajaba en Berlín, el investigador danés desarrolló el método que lleva su nombre al intentar diferenciar dos bacterias causantes de neumonía.
Hans Christian Joachim Gram
El científico también fue uno de los primeros en reconocer que los macrocitos (eritrocito maduro anormalmente grande), son característicos de la anemia perniciosa. Ocho décadas después de la muerte del científico danés, su método sigue siendo usado en laboratorios en todo el mundo.
¿EN QUÉ CONSISTE LA TINCIÓN DE GRAM?
La técnica consiste en tratar bacterias con una tinta violeta de genciana y luego realizar una fijación con yodo y un enjuage o lavado con un solvente orgánico, etanol.
TINCIÓN DE GRAM
TINCIÓN DE GRAM
Las bacterias con paredes celulares más gruesas se tiñen de color púrpura y se denominan gram positivas. Y las que tienen paredes celulares más finas no retienen el mismo tono, sino un tono rosa o rojo y se llaman gram negativas.
TINCIÓN DE GRAM
TINCIÓN DE GRAM
Esta diferencia de tinciones se debe a la estructura de las paredes celulares de ambos tipos de bacterias. Las bacterias Gram positivas tienen una pared gruesa compuesta de peptidoglucanos y polímeros, e impermeable, que hace que resista la decoloración. En cambio, las bacterias Gram negativas tienen una capa delgada de peptidoglucanos más una bicapa de lipoproteínas que se puede deshacer con la decoloración.
TINCIÓN DE GRAM
Interpretación
Bajo la cápsula, las bacterias gram negativas tienen una membrana externa que las protege contra ciertos antibióticos, como la penicilina. Al deteriorarse, esta membrana libera sustancias tóxicas llamadas endotoxinas, que contribuyen a la gravedad de los síntomas en las infecciones por bacterias gram negativas.
Interpretación
Algunas especies bacterianas que forman capsulas son:*Streptococcus pneumoniae *Haemophilus influenzae tipo b. *Escherichia sp.
Tinción ácido alcohol-resistente
Este tipo de tinción se fundamenta en que existen algunas bacterias ácido-alcohol resistentes (BAAR) debido al alto contenido en lípidos que tienen en su pared celular. Este hecho impide que penetren los colorantes habituales de anilina, por lo que no se pueden ver en la tinción de Gram, y hace que para poder visualizarlas sean necesarios colorantes especiales, pero que una vez teñidas no se decoloran con una mezcla de alcohol y ácido.
Tinción ácido alcohol-resistente
Por ejemplo, las bacterias del género Mycobacterium se caracterizan por ser bacterias ácido-alcohol resistentes (BAAR), por ello se utiliza la tinción de Ziehl-Neelsen.
GENÉTICA, METABOLISMO Y CRECIMIENTO BACTERIANO.
INTRODUCCIÓN
La genética es una rama de la biología que estudia como los caracteres hereditarios se transmiten de generación en generación.Las bacterias son microorganismos con una capacidad extraordinaria de adaptación a diferentes condiciones ambientales. Para comprender la esencia de esta capacidad es importante conocer su información genética.
INTRODUCCIÓN
Por otro lado, el conocimiento del funcionamiento genético de las bacterias, sumado al hecho de que son de fácil manejo en el laboratorio y que tienen crecimiento rápido, ha permitido usarlas para sintetizar productos útiles a la medicina, tanto para el diagnóstico como para la prevención y tratamiento de algunas enfermedades.
Estructura del genoma bacteriano
Toda la información genética esencial para la vida de la bacteria está contenida en una única molécula de ácido desoxirribonucleico (ADN) de doble cadena y circular.Dicha molécula se denomina cromosoma bacteriano.
Estructura del genoma bacteriano
Muchas bacterias poseen además ADN extracromosómico, también circular y cerrado, denominado ADN plasmídico por estar contenido en los plásmidos. Éstos, portan información génica para muchas funciones que no son esenciales para la célula en condiciones normales de crecimiento.
ADN extracromosómico (plásmidos).
Los plásmidos son moléculas circulares de ADN de doble cadena que constituyen una unidad de replicación independiente del cromosoma. Por esto puede encontrarse más de una copia del mismo plásmido dentro de la célula bacteriana.
ADN extracromosómico (plásmidos).
El ADN plasmídico no porta información genética esencial para la vida de la bacteria, sí porta genes que le confieren nuevas propiedades fenotípicas y que en algunos casos le son útiles para su adaptación al crecimiento en determinados ambientes.
ADN extracromosómico (plásmidos).
Muchas bacterias patógenas para el hombre, portan un plásmido que contiene genes que le permiten expresar moléculas de adhesión a los tejidos del huésped o sintetizar sustancias tóxicas para éste, por ejemplo la toxina tetánica producida por Clostridium tetani, está codificada plasmídicamente.
Clostridium tetani
ADN extracromosómico (plásmidos).
En otros casos, los plásmidos contienen genes que codifican enzimas capaces de degradar algunos antibióticos, permitiendo que la bacteria sobreviva a la acción de los mismos (resistencia a los antibióticos).
En el año 2050 habrá más muertes relacionadas con superbacterias resistentes que por cáncer
ADN extracromosómico (plásmidos)
Muchos plásmidos, en general los de mayor tamaño (que pueden portar hasta 50 o 100 genes), suelen ser capaces de transferirse de una bacteria a otra mediante un proceso llamado conjugación.
Conjugación
La conjugación se basa en el intercambio unidireccional de información genética desde una bacteria donante a otra receptora mediante un contacto real. Los plásmidos son los elementos genéticos que con mayor frecuencia se transmiten de esta forma. El pili sexual es una estructura especializada esencial para el contacto entre la bacteria donadora y la receptora.
Conjugación
Replicación del ADN bacteriano
Se denomina replicón a cada unidad de replicación del ADN que contiene todos los elementos requeridos para regular este proceso. El cromosoma bacteriano se replica a partir de un único origen que se mueve linealmente hasta completar la duplicación total de la molécula, por lo que constituye un replicón.
Replicación del ADN bacteriano
El sitio de ADN que se está duplicando, se llama horquilla de replicación. La replicación puede ser unidireccional o bidireccional, según se formen una o dos horquillas en el origen.
Replicación del ADN bacteriano
Generalmente, los cromosomas bacterianos tienen replicación bidireccional, mientras que algunos plásmidos pueden replicarse unidireccionalmente.Las enzimas encargadas de catalizar el proceso de replicación, se denominan ADN polimerasas.
ADN (Ácido Desoxirribonucleico)
Tipos de ARN (Ácido Ribonucleico)
TRANSCRIPCIÓN Y TRADUCCIÓN
La expresión genética de todas las células depende de los procesos secuenciales de transcripción y traducción que, en conjunto transfieren la información contenida en una secuencia de nucleótidos de un gen, a una secuencia de aminoácidos de una proteína.
Regulación de la expresión génica de las bacterias
Las bacterias tienen muchos mecanismos para controlar la expresión de sus miles de genes, esto les confiere una importante capacidad de adaptación a cualquier cambio de concentración de nutrientes del medio en que habitan, activándose determinadas vías metabólicas solo cuando son necesario.
REPRODUCCIÓN
El mecanismo de reproducción habitual en bacterias es la bipartición o fisión binaria. Mediante este mecanismo se obtienen dos células hijas, con idéntica información en el ADN circular, entre sí y respecto a la célula madre, y de contenido citoplásmico celular similar. Las células hijas son clones de la progenitora.
REPRODUCCIÓN
REPRODUCCIÓN
REPRODUCCIÓN
Reproducción parasexual
En ocasiones, la célula bacteriana tiene la oportunidad de intercambiar información genética por procesos de recombinación. Estos procesos son la transformación, la transducción y la conjugación. En estos procesos no hay formación de ningún tipo de gametos, por lo que no es reproducción sexual.
Reproducción parasexual
*Transformación. Fragmentos de ADN que pertenecían a células lisadas (rotas) se introducen en células normales. El ADN fragmentado recombina con el ADN de la célula receptora, provocando cambios en la información genética de ésta.
Reproducción parasexual
*Transducción.Cuando una célula es atacada por un virus bacteriófago, la bacteria genera nuevas copias del ADN vírico. En la fase de ensamblaje se pueden introducir fragmentos de ADN bacteriano en la cápside del virus. Los nuevos virus ensamblados infectarán nuevas células. Mediante este mecanismo, una célula podrá recibir ADN de otra bacteria e incorporar nueva información.
Reproducción parasexual
*Conjugación. es el proceso de transferencia de material genético (plásmidos) entre una célula procariota donadora y una receptora mediante el contacto directo o una conexión que las una.
MUTACIONES
Una mutación es un cambio heredable en la secuencia de bases de los ácidos nucleicos que constituyen el genoma de un organismo; ésta se produce en condiciones naturales con baja frecuencia y se deben fundamentalmente a errores en los procesos de replicación del ADN.
MUTACIONES
Además de las mutaciones espontáneas, pueden ocurrir mutaciones inducidas, provocadas por agentes mutagénicos (químicos, físicos o biológicos). La mayoría de estos errores o alteraciones introducidos en el genoma, son corregidos por los mecanismos de reparación del ADN, pero algunos escapan a la corrección y pueden originar cambios heredables que proporcionan una diversidad genética.
MUTACIONES
Las mutaciones en las bacterias, frecuentemente afectan propiedades fácilmente reconocibles como requerimientos nutricionales, morfología o resistencia antibiótica. El laboratorio de microbiología debe hacer un esfuerzo por detectar estas cepas mutadoras antes de que desarrollen mecanismos de resistencia e induzcan el fracaso terapéutico.
¡Pon en práctica tu conocimiento!
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