Morfología y estructura bacteriana

El conocimiento de la composición bioquímica de las diferentes estructuras bacterianas permite hoy la comprensión del mecanismo de acción de los diferentes antibióticos
1. Las bacterias son microorganismos unicelulares que se reproducen por fisión binaria
  1. Todos los organismos vivos se pueden dividir en dos tipos celulares: eucariotas (multicelulares) y procariotas (unicelulares).
    1. las bacterias son microorganismos unicelulares procariotas. En este reino diferenciamos el grupo de las eubacterias y el de las arqueobacterias.
      1. 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
  2. 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
    1. 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
1. Se diferencian según su forma en cocos (esféricas u ovaladas), bacilos (cilíndrica o de bastones; rectos o curvos) y espirilos (espiral).
  1. 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.
    1. Existen otros como el microscopio óptico de campo oscuro que permite la visualización de bacterias difíciles de colorear.
      1. 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.
1. 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).
  1. En relación al pigmento que adquieren, éste puede ser: verde (P. aeruginosa), amarillo (S. aureus), grisáceo (N. meningitidis).
    1. 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.
      1. 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.
1. Estructuras variables, son aquellos que existen en algunas bacterias pero no en todas, estas no resultan esenciales para la vida de la bacteria.
  1. Tambien se pueden clasificar las estructuras bacterianas en internas o citoplásmicas y externas o de la envoltura celular.
    1. 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
      1. 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.
    2. Estructura externas o de la envoltura celular.
      1. 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.
1. 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.
  1. 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
    1. 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.
      1. 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.
1. 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.
  1. 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.
    1. 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
      1. 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.

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