El conocimiento de la composición
bioquímica de las diferentes estructuras
bacterianas permite hoy la comprensión
del mecanismo de acción de los
diferentes antibióticos
Las bacterias son microorganismos
unicelulares que se reproducen por
fisión binaria
Todos los organismos vivos se pueden
dividir en dos tipos celulares: eucariotas
(multicelulares) y procariotas
(unicelulares).
las bacterias son microorganismos
unicelulares procariotas. En este reino
diferenciamos el grupo de las eubacterias y
el de las arqueobacterias.
Dentro de las arqueobacterias se
comprenden bacterias sin peptidoglicano
como las anaerobias .Las eubacterias,
viven en el suelo, el agua y los
organismos vivos; entre ellas se
encuentran las bacterias de interés
médico
El tamaño de las bacterias oscila
entre las 0.5 y 3 µm, pudiendo
llegar en algunos tipos a 10 µm.
Las bacterias de interés médico
tienen un tamaño entre 0.4 y 2
µm
Una célula eucariota mide más
de 5 µm , mientras que un
reovirus mide menos de
0.1µm.
Morfologia: La forma de las bacterias al
microscopio está determinada por la
rigidez de su pared celular
Se diferencian según su forma en cocos
(esféricas u ovaladas), bacilos (cilíndrica o
de bastones; rectos o curvos) y espirilos
(espiral).
La morfología bacteriana debe ser
observada con el microscopio óptico o el
microscopio electrónico. El más usado en
el laboratorio es el microscopio óptico de
campo claro.
Existen otros como el microscopio óptico de
campo oscuro que permite la visualización de
bacterias difíciles de colorear.
Las bacterias pueden observarse sin tinción
(examen en fresco) si se las coloca en
glicerol o soluciones no acuosas que
aumenten el índice de refracción o con
tinción usando distintas coloraciones que
mejoran su visualización ya que son células
incoloras
Los colorantes catiónicos son atraídos por
los componentes de carga negativa como
los ácidos nucleicos y los polisacáridos
(el azul de metileno, el
cristal violeta y la
safranina)
Antes de la coloración hay que realizar la preparación
y la fijación del frotis. La preparación del frotis
consiste en extender homogéneamente la muestra o
una suspensión de la misma sobre una lámina. Una
vez preparado el frotis debe secarse y fijarse.
Con la fijación del frotis se pretende obtener la
muerte de los microorganismos, la adhesión a la
lámina y la conservación de su morfología, posterior a
esto ya se puede realizar la tinción.
La coloración de Gram es la más usada en
bacteriología (1884)
Es una coloración diferencial, dado que las
bacterias pueden clasificarse según su respuesta
en grampositivas o gramnegativas. Las primeras
se tiñen de color azul violeta y las segundas
adquieren un color rosado o rojo.
El examen en fresco no es el más usado porque las bacterias
tienen citoplasma incoloro. Con esta técnica se puede verificar
la existencia de bacterias y evidenciar su capacidad para
moverse. También puede ser usado con técnicas especiales
como la tinción con tinta china
Las coloraciones que se usan para teñir los preparados de
bacterias, se pueden dividir en: simples, diferenciales y
especiales.
Simples: nos permiten observar la
existencia de bacterias, su morfología, su
agrupación, la presencia de esporos y la
existencia de otros tipos celulares
Las diferenciales permiten la diferenciación
de las bacterias porque usan diferentes
colorantes que se comportan distinto
según el microorganismo en cuestión.
Las tinciones especiales se usan para
objetivar distintas estructuras como la
cápsula, el núcleo, los flagelos, los
esporos, etc.
Macroscópica La mayoría de las bacterias se
multiplican rápidamente y son visibles como
colonias cuando se las siembra en medios de cultivo
sólidos adecuados. Requieren una incubación de
aproximadamente 24 horas en una atmósfera que
favorezca su desarrollo, a temperatura óptima.
Las características de la colonia también dependen de la
movilidad de la bacteria. El tamaño puede variar desde
0.5 mm a más grandes como las enterobacterias. La
forma de la colonia puede ser circular (Staphylococcus),
irregular o filamentosa (Bacillus). Los bordes pueden ser
ondulados (característicos de los bacilos largos como
Bacillus anthracis), en sierra o dentados (Yersinia pestis)
o lisos (por ejemplo Proteus vulgaris o Escherichia coli).
En relación al pigmento que adquieren, éste puede ser:
verde (P. aeruginosa), amarillo (S. aureus), grisáceo (N.
meningitidis).
También su comportamiento frente a la luz es diferente,
pueden presentar olores particulares como el frutal de P.
aeruginosa o el putrefacto de los anaerobios.
La consistencia: mucoide (M), liso (S) o rugoso (R). Las colonias M tienen
aspecto acuoso, brillante, propio de las bacterias capsuladas o que forman
cubiertas polisacáridas, las colonias S son de aspecto homogéneo, de
textura uniforme y son características de microorganismos de tipo salvaje.
Las colonias R son de aspecto granulado, en general son cepas mutantes
que carecen de proteínas o polisacáridos de superficie
Estructura Bacteriana: podemos dividir en estructuras permanentes
o variables. Las estructuras permanentes: la pared celular, la
membrana celular, los ribosomas y el material genético. Las
estructuras variables son: los flagelos, las fimbrias o pilis, la cápsula
y los esporos.
Estructuras variables, son aquellos que existen en
algunas bacterias pero no en todas, estas no resultan
esenciales para la vida de la bacteria.
Tambien se pueden clasificar las estructuras
bacterianas en internas o citoplásmicas y
externas o de la envoltura celular.
Estructura interna o citoplásmica. Están
inmersas en el citoplasma, solución
acuosa y viscosa que contiene solutos
orgánicos e inorgánicos y elementos
especializados como los ribosomas y los
cuerpos de inclusión
Material genético: Ácido desoxirribonucleico
cromosómico. Plásmidos, Ribosomas, Cuerpos
de inclusión
Estructura de la pared celular de las bacterias
grampositivas: La gruesa pared celular de las
bacterias grampositivas está constituida
principalmente por peptidoglicano. Se cree que
ésta gruesa capa de peptidoglicano es la
determinante de que estas bacterias retengan
el cristal violeta de la coloración de Gram.
también una gran cantidad de ácido teicoico:
poli- sacáridos que se unen al ácido
N-acetilmurámico o a los lípidos de la
membrana plasmática. La superficie externa
del peptidoglicano de las bacterias
grampositivas está generalmente cubierta de
proteínas.
Estructura de la pared celular de las bacterias
gramnegativas. tres zonas: la membrana plasmática, el
espacio periplásmico que incluye una fina capa de
peptigolicano y la membrana externa (exclusiva de
estas bacterias), es una bicapa lipídica que difiere de
otras membranas por su capa externa, que está
constituida por una molécula anfipática: el
lipopolisacárido (LPS) o endotoxina, la membrana
externa contiene fosfolípidos y proteínas que la unen
al peptidoglicano
El LPS está constituido por tres partes: el lípido A, el
polisacárido central o del core y la cadena lateral O
Una de las funciones más importantes de la membrana
externa es servir como barrera protectora. Evita o
disminuye la entrada de sales biliares, antibióticos y otras
sustancias tóxicas que podrían destruir o lesionar la
bacteria.
Estructura externas o de la envoltura
celular.
Membrana celular Es una estructura vital para la bacteria.
Representa una barrera que separa el interior del exterior
celular. Pared celular Ubicada por fuera de la membrana
plasmática, es una estructura vital para las bacterias que la
poseen. La pared celular de muchos microorganismos
patógenos tiene componentes que contribuyen a su
patogenicidad. La pared puede proteger a la célula de las
sustancias tóxicas y es el sitio de acción de algunos antibióticos.
Hay un espacio entre la membrana plasmática y la externa de
las bacterias gramnegativas y, a menudo entre la membrana
plasmática y la pared celular en las grampositivas. Dicho
espacio se denomina espacio periplásmico y está ocupado por
un gel, el periplasma.
Fundamento de la coloración de Gram: Es probable que la diferencia entre
las bacterias grampositivas y gramnegativas se deba a la naturaleza física
de sus paredes celulares. El peptidoglicano no se tiñe por sí mismo, más
bien parece actuar como barrera de permeabilidad para evitar la pérdida
de cristal violeta.
Durante el proceso de coloración las bacterias se tiñen primero
con cristal violeta y luego se tratan con yoduro para favorecer la
retención del colorante. En la decoloración con etanol, se cree
que el alcohol contrae los poros de la capa gruesa de
peptidoglicano y se retiene el complejo colorante yoduro; así las
bacterias adquieren color violeta. Por el contrario, la capa de
pepti- doglicano de las bacterias gramnegativas es muy fina, con
menos enlaces y con poros de mayor tamaño.
Funciones de la pared celular Otorga rigidez y da forma a las
bacterias y las protege de la lisis osmótica. También actúa
como filtro, impidiendo el ingreso de algunas moléculas y
permitiendo la entrada de metabolitos imprescindibles y
agua. Contiene determinantes patogénicos, como el lípido A
del LPS y estructuras antigénicas que sirven para identificar y
clasificar a la bacteria
Principales efectos del lipopolisacárido o endotoxina: El LPS
es termoestable, resistente incluso a la esterilización con
autoclave. Su actividad endotóxica se asocia al componente
lipídico A, se sabe que la gravedad del cuadro clínico depende
de la cantidad de endotoxina circulante. Pequeñas cantidades
de endotoxina provocan reacciones de alarma: fiebre,
activación del complemento por la vía alternativa, activación
de los macrófagos y estimulación de linfocitos B. En grandes
dosis produce shock e incluso la muerte.
Cuatro tipos de células constituyen el blanco primario de la
endotoxina: los fagocitos mononucleares (macrófagos del
bazo, de la médula ósea, de los alvéolos pulmonares y de la
cavidad peritoneal, monocitos de la sangre periférica y
células de Kupffer), los neutrófilos, las plaquetas y los
linfocitos B. Es probable que éstas células tengan receptores
de endotoxina específicos.
La endotoxina también actúa como pirógeno, por lo tanto causa
fiebre cuando se acumula suficiente cantidad de bacterias
gramnegativas en los tejidos . Cuando se administran grandes
cantidades de endotoxina, se produce un shock endo- tóxico, con
frecuencia letal, que se manifiesta por caída severa de la presión
arterial y un fenómeno denominado coagulación intravascular
diseminada (CID), entre otros.
Las bacterias grampositivas no poseen endotoxina, pero pueden
producir un cuadro similar al del shock endotóxico de las
bacterias gramnegativas.
Estructura de la pared celular de las bacterias
ácido-alcohol resistentes: Además del peptido-
glicano, la pared celular de las micobacterias tiene
muchos glicolípidos como el complejo lipídico
arabinogalactano y los ácidos micólicos. Esta gran
cantidad de lípidos hace que las bacterias ácido
alcohol resistentes no se tiñan o lo hagan mal con la
coloración de Gram. Para teñirla, se recurre a
coloraciones con fucsina , con calentamiento del
colorante y luego de este procedimiento resisten la
decoloración de una mezcla de alcohol y ácido, que
constituye la tinción de Ziehl Nielseen.
Los componentes de la pared de las micobacterias
también tienen la capacidad de estimular al sistema
inmune, tanto es así que se usa para aumentar la
producción de anticuerpos cuando se inyecta antígenos
proteicos, o sea, se usa como adyuvante. El adyuvante de
Freund tiene como componente básico pared de
micobacterias.
Cápsula Cuando existe está ubicada por fuera de la
pared celular. Las bacterias producen material
capsular que, cuando se asocia íntimamente a la
superficie celular recibe el nombre de cápsula. Si su
adherencia es débil y de grosor variable, se conoce
como limo. es de naturaleza polisacárida, no es una
estructura vital para la célula, la cápsula protege a la
bacteria de la fagocitosis, principal mecanismo de
defensa que pone en juego el huésped ante la
presencia de bacterias capsuladas, de su capacidad
antigénica se desprende el uso de la cápsula para la
producción de diferentes vacunas que estimulan la
formación de anticuerpos específicos. Las bacterias
que producen cápsula forman en los medios sólidos
colonias acuosas, mucoide (M) o lisas (S), en cambio,
las cepas rugosas (R) no producen cápsula.
Fimbrias o pilis Son estructuras filamentosas, proteicas,
que se diferencian de los flagelos por su diámetro
(menor a 8 nm) y por no poseer estructura helicoidal; no
cumplen funciones de movilidad.Son estructuras
variables, no vitales para las bacterias que las poseen.Los
pili comunes cumplen funciones de adherencia a
receptores específicos y superficiales, esto es importante
en las especies de relevancia clínica porque median la
adherencia de muchas bacterias a determinados
epitelios, jugando un papel fundamental en la
colonización.Existen otras estructuras llamadas pilis
sexuales que son más largos y poca cantidad. Estos
intervienen en el intercambio genético entre bacterias,
de allí su nombre
Flagelos y filamentos axiales Los flagelos son
filamentos proteicos, helicoidales, delgados y rígidos,
de longitud y diámetro uniforme, responsables de la
movilidad de la bacteria. El flagelo bacteriano está
compuesto de tres partes: el filamento, el gancho y
el cuerpo basal. El filamento tiene forma de hélice
rígida y la bacteria se mueve cuando ésta gira, como
las hélices de un barco. Los flagelos pueden variar en
número, desde uno a cientos.Los flagelos no son
necesarios para la vida bacteriana. La movilidad y la
presencia de flagelos, constituye un factor de
virulencia.
ESPOROS Algunas bacterias grampositivas pueden formar una
estructura especial inactiva de resistencia, denominada
endospora o espora. Se desarrollan dentro de células
bacterianas vegetativas. Estas estructuras son resistentes a
situaciones vitales estresantes como el calor, la desecación, la
radiación ultravioleta, los ácidos y los desinfectantes químicos.
Debido a su resistencia y al hecho de que varias especies de
bacterias formadoras de esporas son agentes patógenos
peligrosos, las esporas tienen gran importancia en
microbiología alimentaria, industrial y médica. Existen
coloraciones especiales para teñir los esporos. La situación de
la espora en la célula madre o esporangio es importante para la
identificación de la bacteria. Las esporas pueden estar en el
centro de la bacteria, próxima a un extremo o subterminal o en
el extremo, terminales . A veces la espora es tan grande que
deforma el esporangio. La estructura de la espora: el exosporio,
capa delicada y delgada; la cubierta,
La transformación de esporas inactivas en células vegetativas es
casi tan compleja como la esporulación. Se producen tres fases:
activación, germinación y crecimiento. La primera es un proceso
reversible que se produce generalmente por calentamiento o por
sustancias químicas. En la germinación termina el estado de
reposo de la espora. Es un proceso irreversible desencadenado
por la exposición del esporo activado a algunos nutrientes y otros
estimulantes se caracteriza por hinchazón de la espora, rotura o
absorción de la cubierta de ésta. En el crecimiento, el protoplasto
de la espora sintetiza nuevos componentes, emerge a partir de
los restos de la cubierta de la espora y se transforma nuevamente
en una bacteria activa.