Un blog de microbiologia: 2017

Citoplasma en procariotas

En las celulas procariotas el citoplasma hace referencia a todo lo que se encuentra en el interior de la membrana citoplasmatica. Esta formado en un 80 % de agua y contiene principalmente proteínas, azucares, lípidos, iones inorganicos y muchos compuestos de bajo peso molecular.

El citoplasma es espeso, semitransparente y elástico. Las principales estructuras que se encuentran en el citoplasma son el ADN, partículas llamadas ribosomas y depósitos de reserva llamados inclusiones.

Mesosomas en procariotas

Las membranas citoplasmaticas de las bacterias contienen a menudo uno o más plegamientos grandes, irregulares, denominados mesosomas.

Generalmente los mesosomas se ven asociados a la zona nuclear o próximos al lugar de división de la célula.

Los mesosomas no están presentes en las células eucarioticas.
Aunque la función exacta de los mesosomas es desconocida podrían jugar un papel en la reproducción y el metabolismo.
Cuando la célula bacteriana se divide (fisión binaria) se forma una pared llamada septo transverso y el material genético de la célula parental se reparte entre las dos hijas idénticas. Los mesosomas podrían iniciar la formación del septo transverso y unir el ADN bacteriano a la membrana citoplasmática.

Membrana citoplasmatica en procariotas

La membrana citoplasmatica es una delgada estructura que se extiende por dentro de la pared celular encerrando el citoplasma de la célula. Esta conformada por fosfolipidos, que son el componente mayoritario y por proteínas.
Las membranas citoplasmáticas eucarioticas contienen además azucares y esteroles como el colesterol.
En el microscopio se observan dos lineas oscuras separas por un espacio claro.
Las moléculas de fosfolipidos están dispuestas en dos filas paralelas formando una bicapa fosfolipidica. Cada molécula de fosfolipido consta de una cabeza polar formada por un grupo fosfato y glicerol que es hidrófila y soluble en agua y una cola apolar compuesta por ácidos grasos que son hidrófobos e insolubles en agua.
Los extremos polares se sitúan en las dos superficies de la bicapa fosfolipidica y los extremos apolares en el interior de la bicapa.

Características de la pared celular de los procariotas

Las bacterias gram-positivas tienen una pared celular que consta de varias capas de péptido glucano conectadas por cadenas peptídicas laterales y puentes cruzados, esta disposición da lugar a una estructura muy rígida.
Las paredes celulares de muchas bacterias gram-positivas contienen ácidos teicoicos que hacen posible la identificación de estas bacterias por métodos inmunológicos.
Cuando la pared celular crece se precisa de unas enzimas llamadas autolisinas. Estas enzimas separan componentes de la pared celular para permitir la inserción de nuevas subunidades.
Las bacterias gram-negativas también contienen péptido glucano, pero en una proporción muy pequeña y no poseen en absoluto ácidos teicoicos.
En las bacterias gram-negativas el glucano se encuentra en el espacio existente entre la membrana citoplasmatica y la membrana externa y esta unido covalentemente a las lipoproteinas de esta ultima membrana.
La capa de peptido glucano de las bacterias gram-negativas esta rodeada de una membrana externa compuesta por lipoproteinas, liposacaridos y fosfolipidos.
La membrana externa supone además una barrera para sustancias como los antibioticos, lisozima, detergentes, metales pesados, sales biliares, enzimas digestivas y algunos colorantes.
Parte de la permeabilidad de la membrana externa se debe a las porinas que permiten el paso de moléculas pequeñas con un peso molecular de hasta 800.

La pared celular en los procariotas

Es una estructura compleja, semirrigida, responsable de la morfología característica de la célula.

Recubre la frágil membrana citoplasmática y la protege a ella y a las partes internas de la célula de los cambios adversos y el medio ambiente.

La función principal de la pared celular es prevenir la ruptura de la célula bacteriana cuando su presión osmótica interna es mayor a la del ambiente externo, sirve también como punto de anclaje de los flagelos, ayuda a mantener la morfología de la célula y provoca síntomas de enfermedad en algunas especies.

Clínicamente es importante por ser el lugar de acción de algunos antibióticos.

Las Fimbrias en los procariotas

Las fimbrias o pili, son apéndices en forma de vellocidades unidos a las células bacterianas de forma muy parecida a los flagelos, pero son considerablemente mas cortas y delgadas.

Como los flagelos, las fimbrias están compuestas de proteína dispuesta helicoidalmente alrededor de un núcleo central.

Pueden presentarse en los extremos de la celular o estar uniformemente distribuidos sobre toda su superficie.

Hay fimbrias de dos tipos;

Las fimbrias comunes que le permiten a la célula adherirse a las superficies
Las llamadas pelos o pili sexuales, facilitan la unión de las células bacterianas previa a la transferencia de DNA desde una célula a otra .

El Filamento axial de los procariotas

Los filamentos axiales son estructuras que emergen de ambos extremos de la célula y la rodean en espiral por debajo de la vaina.

Los filamentos axiales poseen una estructura similar a la de los flagelos y están anclados en un extremo a la espiroqueta.

La rotación de los filamentos hace que la célula helicoidal y rígida gire en dirección opuesta avanzando como un sacacorchos.

Las células eucarioticas no poseen filamentos axiales.

Los Flagelos en los procariotas

Son básicamente largos apéndices filamentosos que impulsan a las bacterias, los mismos pueden estar dispuestos de cuatro maneras diferentes:

monotricos: un solo flagelo
anfitricos; un solo flagelo en cada extremo de la célula
lofotricos: dos o mas flagelos en uno o en ambos extremos de la célula
peritricos: flagelos distribuidos en toda la superficie celular

Cada flagelo a su vez esta compuesto por tres partes;

La región mas externa, el filamento, es constante en diámetro y contiene proteína globular, flagelina.
El filamento se une a un gancho ligeramente mas grueso,formado por una proteína distinta
La tercera porción del flagelo se denomina cuerpo basal, que le sirve de anclaje a la pared celular y a la membrana citoplasmatica.

Las bacterias flageladas son móviles. Cada flagelo procariotico es un rotor helicoidal y su movimiento puede ser en el sentido de las agujas del reloj o en el contrario. Los flagelos eucarioticos tienen un movimiento ondulante.

El Glucocalix en los procariotas

Es un termino general empleado para referirse a sustancias que rodean a las células bacterianas, el glucocalix es un polímero gelatinoso compuesto por polisacáridos, por polipeptidos o por una mezcla de ambos.

Su complejidad química varia ampliamente entre las distintas especies bacterianas.

El material del glucocalix es viscoso y en su mayoría se forma en el interior de la célula para ser excretado a la superficie.

Si esta sustancia esta organizada y firmemente unida a la pared celular el glucocalix se denomina cápsula. La presencia de cápsula puede determinarse mediante una tinción negativa, como el método de la tinta china.

Si el material está sin organizar y solo débilmente adherido a la pared celular, el glucocalix se describe como una capa mucilaginosa.

Una de las funciones de la cápsula es proteger a la las bacterias patógenas de ser fagocitadas por las células del huésped. Otra función del glucocalix es la adhesión de la bacteria sobre distintas superficies con el fin de sobrevivir a su ambiente natural.

Características de la célula procariota

Las características de las células procariotas son las siguientes:

Su material genético no está encerrado dentro de una membrana
Carecen de otros orgánulos rodeados de membranas
Su material genético no esta asociado a proteínas de la clase de las histonas
Sus paredes celulares contienen casi siempre péptido glucano
Suelen dividirse por fision binaria y durante este proceso el individuo se divide en dos.

De la célula procariota vamos a estudiar:

Glucocalix
Flagelos
Filamentos axiales
Fimbrias
Pared celular
Características de la pared celular
Membrana citoplasmatica
Mesosomas
Citoplasma
Region nuclear
Ribosomas
Inclusiones
Endosporas

Tinción de endosporas y tinción de flagelos

Tinción de endosporas

Se usa para detectar la presencia de endosporas en seis géneros bacterianos. Cuando se aplica verde de malaquita a una extensión fijada por calor de células bacterianas este colorante penetra en las endosporas y las tiñe de verde. Se aplica después safranina, que tiñe el resto de la célula rosa.

Tinción de flagelos

Sirve para demostrar la presencia de flagelos. Se usa un mordiente para engrosar el diámetro de los flagelos hasta ser visibles al microscopio luego de ser teñidos con carbolfuchsina.

Tinciones especiales y tinción negativa

Tinciones especiales

Utilizadas para teñir y destacar diversas estructuras como cápsulas, endosporas y flagelos; a veces sirven de ayuda al diagnostico.

Tinción negativa

Utilizada para demostrar la presencia de cápsulas. Como las cápsulas no toman la mayoría de los colorantes, aparecen como un halo alrededor de las células bacterianas destacando sobre fondo oscuro.

Tinción ácido – alcohol resistencia

Esta tinción se utiliza para diferenciar Mycobacterium y Nocardia.

Las bacterias ácido - alcohol resistentes teñidas con carbolfuchsina y tratadas con ácido y alcohol permanecen rojas porque retienen el colorante.

Las no acido – alcohol resistentes pierden el colorante en el mismo tratamiento y quedan azules al ser teñidas con azul de metileno.

Tinción de Gram

La tinción de gram divide las bacterias en dos grandes grupos, gram positivas y gram negativas.

Las gram positivas retienen el cristal violeta y aparecen moradas. Las bacterias gram negativas no lo retienen y permanecen incoloras hasta ser teñidas por el colorante de contraste, apareciendo en rosa.

En esta técnica se cubre la extensión fijada por calor con un colorante básico morado, generalmente cristal violeta, se lava el colorante y se cubre con yodo. Se lava. En este momento tanto las bacterias gram positivas como las gram negtivas aparecen de color morado oscuro. A continuación se lava la muestra con una solución de etanol y acetona, luego se lava con alcohol y se tiñe con safranina.

Las bacterias que se observan de color morado son las gram positivas y las que se visualicen de rosa son las gram negativas.

Tinciones diferenciales

En contraste con las tinciones simples, las tinciones diferenciales dan reacciones distintas con diferentes tipos de bacterias y por lo tanto permiten distinguirlas.

Las tinciones diferenciales utilizadas mas frecuentemente para las bacterias son la tinción de gram y la tinción de ácido – alcohol resistencia.

Tinciones simples

Un colorante simple es una solución acuosa o alcoholica de un solo colorante básico.

El objetivo primario de una coloración simple es destacar al microorganismo entero, de forma que la morfología y las agrupaciones celulares resulten visibles. El colorante se aplica a la extensión fijada durante un tiempo determinado, después se lava y la preparación seca se examina.

Algunos de los colorantes simples utilizados con frecuencia en los laboratorios son el azul de metileno, la carbolfuchsina, el violeta de genciana y la safranina.

Microscopio electrónico

El microscopio electrónico usa haces de electrones en vez de luz; gracias a la longitud de onda más corta de los lectrones puede resolver estructuras menores de 0,2 µm.

Se usa el microscopio electrónico de transmisión para examinar virus o ultraestructuras celulares en cortes delgados (usualmente con 10.000 – 100.000 x); la imagen no es tridimensional.

El microscopio electrónico de barrido se usa para estudiar la superficie de células y virus (usualmente con 1.000 – 10.000x); la imagen que se forma es tridimensional.

Microscopio de fluorescencia

El microscopio de fluorescencia utiliza una fuente de luz ultravioleta o cercana a la ultravioleta que provoca la emisión de luz por parte de compuestos fluorescentes presentes en la muestra.

Su uso fundamental es en técnicas de inmunofluorescencia para detectar o identificar con rapidez microorganismos en muestras clínicas.

Microscopio de contraste de fases

El microscopio de contraste de fases usa un condensador especial y una placa de difracción que difracta los rayos de luz para que se desfasen unos con respecto a otros; la muestra aparece con diferentes grados de brillo y contraste.
Se usa frecuentemente para permitir un examen detallado de las estructuras internas de los especímenes vivos; no requiere tinción.

Microscopio de campo oscuro

Este microscopio utiliza un condensador especial con un disco opaco que impide la entrada directa de luz en el objetivo.
La luz entra directa por la muestra la cual aparece brillante sobre el fondo oscuro.

Es comúnmente utilizado para examinar microorganismos vivos que sean invisibles al microscopio de campo claro, que sean difíciles de teñir o que se alteren por la tincion. Es usado a menudo para detectar Treponema pallidum

Microscopio de campo claro

El microscopio de campo claro

El microscopio de campo claro utiliza luz visible como fuente de iluminación; no puede resolver estructuras de menos de 0,2 micrómetros; la muestra aparece en fondo brillante.

Comúnmente es utilizado para observar especímenes tenidos (muertos) diversos; no resuelve muestras muy pequeñas como de virus. Es económico y fácil de usar.

Los virus

Los virus son muy distintos de los otros grupos microbianos. Son tan peque~nos que la mayoría pueden verse únicamente con microscopio electrónico y no son celulares.

Su estructura es muy simple, la partícula virica contiene un centro formado por un solo tipo de ácido nucleico, ya sea ADN o ARN. Ese centro est'a rodeado por una cubierta proteica que algunas veces a su vez esta revestida por una capa adicional, una capa lipídica llamada envuelta.

Los virus pueden reproducirse solamente en el interior de las células de otros organismos por lo tanto son parásitos de otras formas de vida.

Las algas

Algas

Las algas son microorganismos EUCARIOTAS fotosinteticos, son de forma variada y se pueden reproducir de manera sexual o asexual.
Las algas de interés para los microbiologos son del Reino Protista y generalmente unicelulares. Abundan en aguas dulces y marinas, suelo y asociadas a plantas. Como son fotosinteticas necesitan luz y aire para la producción de alimentos y crecimiento pero no requieren generalmente compuestos orgánicos del medio ambiente.
Como resultado de la fotosíntesis las algas producen oxigeno e hidratos de carbono que son ingeridos por otros organismos, incluidos los animales.

Los protozoos

Vista microscópica de un protozoo

Los protozoos son microbios EUCARIOTAS unicelulares que pertenecen al REINO PROTISTA. Se clasifican con arreglo a sus medios de locomoción, por ejemplo, las amebas se mueven utilizando prolongaciones de su citoplasma llamadas pseudopodos.

Otros protozoos poseen flagelos o apéndices más cortos y numerosos llamados cilios.
Presentan variedad de formas como entes libres o como parásitos, absorbiendo o ingiriendo compuestos orgánicos del medio ambiente. Los protozoos pueden reproducirse sexual o asexualmente.

Los hongos

Levaduras: hongos unicelulares

Los hongos son microorganismos EUCARIOTAS, es decir, organismos cuyas células poseen un núcleo definido que contiene material genético y esta rodeado por membrana nuclear.
Los hongos constituyen el REINO FUNGI y pueden ser unicelulares o pluricelulares.
Los hongos macroscópicos pluricelulares como las setas, pueden parecerse a las plantas con la diferencia de que los hongos no pueden hacer fotosíntesis.

Setas: hongos macroscopicos pluricelulares

Los hongos verdaderos tienen sus paredes celulares compuestas por quitina.
Las levaduras son hongos unicelulares, ovoides y de mayor tamaño que las bacterias.
Los mohos son los hongos mas característicos y forman micelios que son filamentos largos y ramificados.

Los mohos forman micelios o ramificaciones

El crecimiento algodonoso que se encuentra a veces sobre el pan y la fruta corresponde a micelios de mohos.
Los hongos se reproducen de manera sexual y asexual, se nutren absorbiendo materia orgánica en solución de su medio ambiente: suelo, agua o un huésped animal o vegetal.

Las bacterias

Conjunto de bacterias

Las bacterias son organismos unicelulares, pequeños y relativamente sencillos cuyo material genético no está rodeado por una membrana nuclear y por este motivo se denominan organismos PROCARIOTAS.
Las bacterias constituyen el REINO MONERA.
Las células bacterianas presentan una morfología determinada que puede variar de la siguiente manera:

Bacilo: tiene forma de bastoncillo
Coco: de forma esférica u ovoide
Espirilo: en forma de espiral o helicoidal

De igual manera las bacterias pueden agruparse en parejas, cadenas, racimos u otras formaciones y esos agrupamientos suelen ser únicos dentro de una especie concreta.

Las bacterias están recubiertas por paredes celulares y estas a su vez están compuestas por peptido glucano, se reproducen por lo general cuando una célula madre se divide en dos células hijas exactamente iguales, es decir, FISION BINARIA.

Algunas bacterias pueden formar sus propios nutrientes por fotosíntesis y otras pueden nutrirse a partir de compuestos inorgánicos. Se movilizan a partir del movimiento de algunos apéndices llamados flagelos.

Bacterias en forma de bacilo

Bacterias en forma de coco

Bacterias en forma de espirilo

Nomenclatura y clasificación de los microorganismos

La nomenclatura científica asigna a cada organismo dos nombres: el primero es el genero y se escribe siempre con mayúscula, le sigue el epíteto especifico (especie) y se escribe con minúscula.
Una especie se nombra con el conjunto de genero y especie, ambas palabras subrayadas o en cursiva. Una vez que ha mencionado un nombre especifico puede abreviarse en lo sucesivo con la inicial del genero seguida del epíteto especifico.
Los nombres cientificos pueden describir el organismo, honrar a un investigador o identificar su habitat, pore ejemplo:

Staphylococcus aureus, coccus hace referencia a la forma esférica y aureus al color dorado de sus colonias
Escherichia coli, alude a un científico, Theodor Escherich y el epíteto coli recuerda que vive en el colon