TEMA 5: BACTERIOLOGÍA. CARACTERISTICAS. MORFOLOGICAS Y FISIOLÓGICAS DE LAS BACTERIAS

1. CATERISTICAS BIOLÓGICAS

Las bacterias son microorganismos unicelulares procariotas. Su tamaño varía entre 1 y 10 micras y viven prácticamente todos los ambientes de la tierra. Las bacterias tienen una estructura menos compleja que la de las células de los organismos superiores: son células procariotas (su núcleo está formado por un único cromosoma y carecen de membrana nuclear).

La morfología este determinada genéticamente, aunque en algunas ocasiones puede ser influenciada por el ambiente (medio de cultivo):

• Cocos: forma esférica u ovalada . Estos a su vez pueden ser:

• Diplococos: son dobles, dos cocos.
  

• Estreptococos: cocos en cadena.
  

• Estafilococos: cocos en racimos.
  

• Bacilos: en forma de bastón. Los bacilos pueden encontrarse aislados, formando parejas o cadenas. En ocasiones presentan flagelos y esporas.

• Vibrios: en forma de coma.

• Espirilos: en forma de espiral
  .

PARED CELULAR: recubre externamente a la bacteria, siendo una barrera rígida que la protege de la turgencia, esta formada principalmente por un peptidoglicano llamado mureina. Según la estructura de esta pared, las bacterias se clasifican en Gram - y

Gram +.

• Gram positivas: tienen una pared gruesa, es decir mas capas. Se tiñen con yoduro yodurado. Cogen un color violeta.

• Gram negativas: tienen una pared delgada rodeada de una capa externa de lipoproteínas. Se tiñen con safranina.

MEMBRANA PLÁSMATICA: es más fina que la membrana celular de las células eucariotas, es una capa selectiva por donde se produce el intercambio de sustancias con el medio externo. Tiene unos pliegues donde se encuentran los llamados mesosomas, donde se encuentra la cadena transportadora de electrones, enzimas, ayuda a la separación del ADN en la replicación, ect…hace función de los orgánulos de las células eucariotas.

CÁPSULAS O GLICOCALIZ: es una capa externa de polisacáridos, de aspecto viscoso, cuyas funciones son:

• Proteger a la bacterias de la desecación.

• Evita el ataque de los antibióticos.

• Evita la fagocitosis y ayuda a la adhesión.

APÉNDICES:

• Fimbrias: son unos filamentos huecos, cortos y delgados, utilizados para adherirse al medio.

• Pilis: son filamentos huecos y largos, utilizados para el intercambio de ADN en los fenómenos parasexuales de conjugación.

• Flagelos: apéndices filamentosos largos, utilizados para el desplazamiento.

CITOPLASMA: compuesto principalmente de agua y proteínas, en él se encuentra la región nuclear, que es la zona donde esta el cromosoma (ADN circular de doble hélice), plásmidos (pequeños trozos de ADN circular que llevan genes para la formación del pili y genes de transferencia de ADN), ribosomas, inclusiones citoplasmáticas, etc…

Tras el periodo de incubación estimado como el adecuado en el medio de cultivo sólido donde se realiza la siembra, deberán aparecer pequeñas masas visibles a simple vista que han sido formadas por el crecimiento en ese punto de una célula bacteriana. La reproducción de esa bacteria forma una colonia.

La morfología de las colonias es característica de cada microorganismos, dependiendo entre otras cosas de su movilidad, y características del medio en el que se siembra. Es decir una bacteria determinada, siempre que se siembre en el mismo medio de cultivo y en las mismas condiciones dará lugar al mismo tipo de colonia, por lo que se utiliza como criterio taxonómico (clasificación)

Tamaño:

• Medianas: 1-2 mm

• Grandes: 4-6 mm

• Extendidas: ocupan todo el medio de cultivo.

• Puntiformes: 0,5 mm

Forma de las colonias (fotocopias):

• Forma

• Elevación

• Borde

Consistencia:

• Duras

• Viscosas

• Mucosas

• Secas

• Cremosas ....

1.4 AGENTES FÍSICOS Y QUÍMICOS QUE AFECTAN EL CRECIMIENTOS Y DESARROLLO BACTERIANO

El crecimiento y desarrollo de los microorganismos esta influenciado por las circunstancias físicas y químicas en las que se encuentra.

1.4.1 AGENTES FÍSICOS

Temperatura: los sistemas enzimáticos de las bacterias tienen una temperatura óptima de funcionamiento, por debajo y por encima de esta temperatura, siguen viviendo en amplios márgenes, pero no se desarrollan. Según la temperatura óptima de crecimiento, las bacterias se clasifican en:

• Psicrófilas: 0-20ºC

• Mesófilas: 20-45ºC

• Termófilas: > 45ºC

Acción del calor: PTM (punto térmico mortal), es la temperatura mínima a la que la bacteria se destruye en 10 minutos. TTM (tiempo térmico mortal), es el tiempo necesario para matar las bacterias y sus esporas a temperatura constante.

Según el tipo de calor utilizado, existen diferentes técnicas de esterilización:

• Calor húmedo:

• Ebullición: 100ºC durante 10-30minutos, destruye formas vegetativas pero no las esporas.

• Pasteurización: 63ºC durante 30 minutos, no destruye a las bacterias termófilas.

• Tindalización: consiste en someter al producto durante tres días consecutivos a un calentamiento entre 56 y 100ºC durante media hora. En intervalos a temperatura ambiente, las esporas germinan y las bacterias resultantes de ellos se hacen sensibles al calentamiento posterior, con lo que se destruye n todas las formas.

• Vapor de agua a presión: 121ºC durante 12-20 minutos, destruye tanto a bacterias como a las esporas.

• Calor seco

• Flameado: quemado en llama.

• Incineración: combustión directa o en horno crematorio.

• Calor seco por aire caliente: el horno Pasteur genera corrientes forzadas de aire que son eficaces para destruir los microorganismos.

Acción del frío: las bacterias son difícilmente destruidas por el frío, se considera que las bajas temperaturas impiden la multiplicación bacteriana, aunque son un medio de conservación.

Humedad: las bacterias necesitan un grado de humedad adecuado para su desarrollo, lo que esta en relación con la concentración de sales.

• Medio hipotónico: baja concentración de sales, pasa agua desde le medio al interior de la bacteria, pero en general la bacteria no estalla gracias a que la pared resiste presiones superiores a las que alcanza ene le interior de ellas.

• Medio hipertónico: alta concentración de sales, pasa agua de la bacteria al medio, de modo que se retrae el citoplasma (plasmolisis) y la bacteria muere o queda latente.

Radiaciones: las radiaciones UVA alteran las bases nitrogenadas del ADN, matando a las bacterias, y las radiaciones ionizantes inactivan el genoma.

Sonido: las ondas ultrasónicas se utilizan para romper las bacterias y obtener antigenos, enzimas, ect...

Filtración: consiste en hacer pasar líquidos por un material con poros más pequeños que las bacterias.

1.4.2 AGENTES QUÍMICOS

Se usan desinfectantes y antisépticos; los desinfectantes son aquellas sustancias capaces de destruir en 10-15 minutos los gérmenes depositados en un material inerte o vivo. Los antisépticos son las sustancias que se oponen a la existencia o desarrollo de gérmenes sobre la piel o mucosas, heridas, abrasiones, etc..

• Inorgánicos: ácidos, bases, algunos metales como: mercurio, cloro, yodo...

• Orgánicos: alcohol etílico, formaldehído, detergentes....

2. FISIOLOGÍA BACTERIANA

Para tipificar las bacterias bioquímicamente, se estudia una serie de características que se comparan con los caracteres medios de un grupo de microorganismos conocidos, las identificación será mejor cuantos más caracteres se estudien.

2.1 FUNCIÓN DE RELACIÓN

Las bacterias se relacionan con el medio de dos formas:

• Saprofitas: viven libres en al naturaleza y se nutren de materia inorgánica y orgánica no viva.

• Simbiontes o parásitos: viven en la superficie o dentro de un ser vivo, del que obtienen protección y las condiciones nutritivas necesarias para su desarrollo y multiplicación.

Presenta diversos grados:

• Comensalismo: la asociación es indiferente para el huésped.

• Mutualismo: la asociación es beneficiosa para el huésped.

• Parasitismo: la asociación es perjudicial para el huésped.

2.2 REQUERIMEINTOS NUTRICIONALES

Las bacterias necesitan para crecer ciertas condiciones físicas y químicas.

• Como fuente de energía pueden utilizar la energía radiante de la luz y se designan como fototrofas, otras requieren la oxidación de compuestos químicos y en este caso se denominan quimiotrofas

• Las bacterias requieren una fuente de carbono. Las bacterias que utilizan como fuente de carbono dióxido de carbono se denominan autótrofas, las que requieren compuestos orgánicos se llaman heterótrofas.

• Las bacterias requieren nitrógeno, pueden utilizar nitrógeno atmosférico, nitratos, nitritos, compuestos nitrogenados...

• Otros elementos como azufre, fósforo, vitaminas...

• Las bacterias requieren para el crecimiento que todos los nutrientes estén en solución, por ello necesitan agua.

Medios de cultivo: se define como medio de cultivo, el conjunto de nutrientes con determinadas condiciones ambientales que permiten que los microorganismos crezcan y se reproduzcan. Aportan la fuente de carbono, nitrógeno, elementos minerales, factores de crecimiento, agua y pH adecuado.

2.3 CONDICIONES FÍSICAS REQUERIDAS PARA EL CRECIMIENTO

a) Temperatura: según la temperatura óptima de crecimiento las bacterias pueden ser:

• Psicrófilas: 0-20ºC

• Mesófilas: 20-45ºC

• Termófilas: más de 45ºC

b) Según se relación con el oxígeno las bacterias pueden ser:

• Aerobias: son aquellas que requieren oxígeno para crecer.

• Anaerobias: las que crecen en ausencia de oxígeno molecular.

• Anaerobias facultativas: las que crecen en presencia o en ausencia de oxígeno.

c) acidez o alcalinidad: el pH óptimo de la mayoría de las bacterias es de 6,5, a 7,5. los valores extremos de pH están entre 4 y 9. en los medios de cultivo se utiliza un amortiguador de pH llamado tampón o buffer, que evitan cambio de pH.

d) La luz es la fuente de energía de las bacterias fototrofas.

e) La presión osmótica: la exposición de la bacteria a altas concentraciones salinas puede producir plasmolisis, las bacterias que pueden crecer a altas concentraciones salinas se denominan halófilas.

f) Influencia de las radiaciones: la luz y otras radiaciones influyen sobre los cultivos, favoreciendo o impidiendo el crecimiento. La oscuridad favorece el crecimiento, mientras que los rayos ultravioleta del sol o de las lámparas de mercurio destruyen los microorganismos, al igual que las radiaciones ionizantes.

2.4 DIVISIÓN Y CRECIMIENTO BACTERIANO

Generalmente las bacterias se reproducen por o fisión binaria transversal.

• Duplicación el ADN, la división bacteriana se inicia con al duplicación del ADN, simultáneamente, a partir de la zona central de la parte bacteriana se forma, septo transverso.

• Durante ambos procesos, los mesosomas se complejizan, y cada uno de ellos separa los dos replicados del cromosoma de forma que se integran en una célula hija.

• La separación de las células hijas tiene lugar una vez se ha formado el tabique, por la acción de diversas enzimas localizadas en la zona próxima al septo, que hidrolizan las uniones en el tabique que separa las dos células.

Además pueden intercambiar fragmentos de ADN de las siguientes formas:

• Transformación: Consiste en el intercambio genético producido cuando una bacteria es capaz de captar fragmentos de ADN, de otra bacteria que se encuentran dispersos en el medio donde vive.

• Transducción: En este caso la transferencia de ADN de una bacteria a otra, se realiza a través de un virus bacteriófago, que se comporta como un vector intermediario entre las dos bacterias. El fago transporta un trozo de ADN de la bacteria que ha infectado a otra que va a infectar.

• Conjugación: en este proceso, una bacteria donadora, un plásmidio, además del cromosoma bacteriano, transmite a través de un pili, un fragmento de ADN, a otra bacteria receptora .

Entre las causas inhibidoras de la replicación están las radiaciones UVA, los antibióticos, defectos nutricionales, estos factores inhiben la formación del septo

Curva del crecimiento bacteriano:

5. TIPICACIÓN BIOQUÍMICA

Los microorganismos más exigente requieren para su crecimiento ciertas sustancias especificas llamadas factores de crecimiento, entre ellos destacan las vitaminas, aminoácidos y factores de la coagulación.

Cuando sembramos a estos microorganismos en algún medio de cultivo, necesitamos enriquecerlos con estos factores de crecimiento.

TEMA 6:

METABOLISMO BACTERIANO. PRUEBAS BIOQUÍMICAS.

1. METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS

Se conoce con el nombre de metabolismo al conjunto de reacciones químicas que tiene lugar en las células vivas. Estas reacciones químicas necesitan energía que se obtiene de la oxidación de sustancias introducidas en forma de alimentos.

El metabolismo se divide en tres etapas:

- Ruta bioquímica: serie de reacciones biológicas que actúan en los seres vivos. Cada enzima es especifica de un sustrato.

En la respiración hay una serie de pasos:

1. El ácido pirúvico se rompe en dos moléculas: acetil-coenzima A y CO2

2. Ciclo de Krebs: son una serie de reacciones químicas en las que se va liberando ola energía química almacenada en los enlaces de los compuestos. Se producen reacciones de oxidación-reducción en las que los derivados del pirúvico se oxidan y las coenzimas se reducen (gana energía). El dióxido producido en el ciclo de Krebs se elimina como producto de la respiración aerobia. El NADH contiene la energía que se almacenaba inicialmente en la glucosa.

3. Se encuentran las membranas citoplasmáticas de las células procariotas y en la membrana interna de las mitocondrias de las células eucariotas. A través del transporte de electrones estos se mueven desde las coenzimas reducidas hasta moléculas inorgánicas.

En la respiración anaerobia el último es NO3, SO3, SO2

A medida que los electrones son transportados a través de la cadena hay una liberación escalonada de energía que se va ha utilizar para formar ATP.

C) Fermentación

Fermentación: es un proceso que se inicia a través del ácido pirúvico formado en la glucólisis.

El ácido pirúvico formado en la glucólisis, con o sin oxígeno es una oxidación parcial y se obtienen 2 ATP.

Hay dos tipos de fermentaciones:

• Fermentación láctica: a partir de ácido pirúvico se forma el ácido láctico, la fermentación láctica supone el paso de ácido pirúvico a ácido láctico, no se obtiene energía, solo se hace para recuperar NAD

• Fermentación alcohólica: es el ácido pirúvico se obtiene etanol. Este proceso lo realizan muchas levaduras y bacterias. Las levaduras se proceden etanol en las bebidas alcohólicas o CO2 que se utiliza para formar el pan.

2. PRUEBAS BIOQUIMICA

Las pruebas bioquímicas se utilizan para distinguir entre las distintas vías energéticas seguidas por los microorganismos.

Se siembra al microorganismo en un medio sólido que no contenga oxígeno, la siembra se hace en un tubo largo y estrecho para impedir la entrada de aire y conseguir que la superficie de cultivo que este en contacto con el aire se la mínima. Si crecen solo en la parte superior las bacterias son aerobias, si solo crecen en el interior anaerobias, si crecen en todo el tubo facultativas.

Esta prueba se basa en la capacidad que tienen los microorganismos de fermentar la lactosa

Lactosa
glucosa + galactosa

3. METABOLISMO PROTEICO

Los microorganismos además de oxidar glucosa para obtener energía oxidan lípidos y proteínas. Las bacterias para poder utilizar las proteínas exógenas deben hidrolizarlas romper las moléculas de proteínas de gran tamaño y dejar libres los péptidos y aminoácidos. Esta hidrólisis de las proteínas la llevan a cabo enzimas proteoliticas extracelulares, estas enzimas son secretadas por ciertas bacterias y esta capacidad es utilizada para su tipificación. Las pruebas bioquímicas investigan fundamentalmente la capacidad de un organismo de hidrolizar las gelatinas.

- Pruebas bioquímicas.

1) Hidrólisis de gelatinas por siembra con picadura. Investigar la capacidad proteolítica de un microorganismo. Se siembra por picadura un tubo con gelatina nutritiva observando la licuefacción por la acción de las proteinasas.

2) Pruebas de las descarboxilasas.

Las descarboxilasas son enzimas que actúan sobre el grupo carboxilo, desprendiéndose CO2. Este proceso se realiza en anaerobiosis. En estas reacciones además de desprenderse gas se alcaliniza el medio porque se pierde el grupo ácido. Se investiga alcalinización del medio, con esta alcalinización se observa el viraje de color de un indicador de pH.

TEMA 7: MICOLOGÍA GENERAL

1. INTRODUCCIÓN

Los hongos han sido considerados tradicionalmente pertenecientes al reino de las plantas, pero en la actualidad se estudian como un reino aparte. Están distribuidos ampliamente en la naturaleza abundando en el suelo, vegetación, en la materia existente en el agua, y en general, en cualquier ambiente húmedo. Son los principales descomponedores de la naturaleza y muy utilizados en la industria para obtener ciertos alimentos.

2. CARATERISTICAS DE LOS HONGOS

Son seres vivos eucariotas, heterótrofos, se pueden comportar como saprofitos viviendo a partir de la materia muerta, son haploides (tiene un sola copia de cada cromosoma). En general, los hongos se encuentran en la naturaleza formando hifas, que es la parte vegetativa del hongo (hongo pluricelular). El conjunto de las hifas forman el micelio o también se pueden encontrar en forma de levaduras (unicelulares, célula esférica). Muchos hongos presentan dimorfismo, es decir, pueden existen en la naturaleza en forma de levadura o de moho (micelios)

2.1 CRECIMIENTO

- Hongos pluricelulares: los hongos pluricelulares también llamados mohos, forman estructuras tubulares, las hifas, que crecen formando un conjunto de ramificaciones entrelazadas llamadas micelios. Dichas hifas crecen por elongación de sus extremos y producción de ramas laterales. Los micelios pueden ser aéreos si el crecimiento del hongo es hacia la superficie, además si contiene células reproductoras (esporas) se denomina micelio reproductor. Si el crecimiento del micelio se realiza havia el interior del medio en busca de nutrientes se denomina micelio vegetativo. En general los micelios sean del tipo que sean crecen en lugares húmedos.

Las hifas que forman un micelio pueden estar divididas por paredes transversales llamadas septos, aunque en algunas ocasiones no existe.

- Hongos unicelulares o levaduras: las levaduras son células eucariotas esféricas u ovaladas con un diámetro 3-5 micras. Su reproducción es generalmente por gemación y crecen de forma más lenta que las bacterias poseen una pared celular rígida que recubre la parte externa de la membrana citoplasmática, esta pared la tiene todos los hongos.

2.2 METABOLISMO

Los hongos son organismo heterótrofos constituyendo el suelo su habitar natural, la mayoría son aerobios , aunque también existen en la naturaleza algunas especies facultativas y otros obtiene su energía de procesos fermentativos o crecen en medios mínimos donde utilizan el nitrógeno en forma de nitratos. La fuente de carbono más utilizada es la glucosa.

Su metabolismo suele desarrollarse a una temperatura que oscilan entre 0-60ºC, aunque la temperatura óptima de crecimiento oscila entre 22-30ºC. Suelen crecer mejor a concentraciones de acidez relativamente elevadas. Con un pH óptimo entorno a 5,5, necesitan humedad para su desarrollo pudiendo tomar agua tanto de la atmósfera como del suelo.

Muchos mohos pueden sobrevivir en amientes muy deshidratados formando esporas.

2.3 REPRODUCCIÓN

Los hongos pueden reproducirse por ciclos sexuales y asexuales, la estructura responsable de cada uno de estos ciclos es la espora y según las características de su formación se habla de reproducción sexual o asexual.

Reproducción asexual: consiste en el crecimiento vegetativo de un micelio produciéndose una división nuclear sin verdadera división celular, no hay meiosis, las células se dividen por mitosis. Hay tres tipos de reproducción asexual:

• Esporulación: consiste en la formación de esporas asexuales en unos órganos especializados situados en la parte apical (en la punta) de las hifas.

Una vez producidas estas esporas germinan cuando encuentran las condiciones adecuadas en el medio dando lugar a un nuevo micelio.

• Gemación: principal mecanismo de reproducción de las levaduras, consiste en la formación de una yema en cualquier lugar de la célula madre, el núcleo de la célula madre se divide y uno de esos núcleos pasa a la célula hija y después ambas células se separan.

• Fragmentación: consiste en fragmentar parte de un micelio e implantarlo en otro lugar, mecanismo utilizado en el laboratorio pata sembrar hongos.

Reproducción sexual: consiste en la reproducción de esporas previa fusión de dos núcleos haploides sexualmente compatibles. Un núcleo haploide se una célula donante (macho) penetra en el citoplasma de una célula receptora, ambos núcleos se fusionan y forman un cigoto diploide. Este cigoto por meiosis origina 4 núcleos haploides que salen al medio y germinan ( que son las esporas sexuales)

7

Plásmido