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MICROBIOLOGÍA Apuntes 1º Genética
2020 UNIVERSITAT AUTÒNOMA DE BARCELONA
Consell d’Estudiants de Biociències
Microbiología 2020
CEBIO 1
Índice Tema 1 - Estructura y función de los procariotas .......................................................... 3
“Envueltas”: Membrana citoplasmática ...................................................................... 3
Transporte a través de la membrana con inversión de energía (no pasiva) ............... 3
Pared Celular ............................................................................................................ 3
Diferencia pared celular GRAM+ y GRAM- ............................................................... 3
Cápsula bacteriana ................................................................................................... 4
Glicocálix ................................................................................................................... 4
Flagelos .................................................................................................................... 5
Medida de la quimiotaxis ........................................................................................... 5
Cuerpos de inclusión ................................................................................................. 5
Pili (“pilis”) y fimbrias ................................................................................................. 5
Esporas ..................................................................................................................... 5
Formas diferenciadas ................................................................................................ 6
Tema 2 - Fisiología y metabolismo bacteriano .............................................................. 7
Tipos respiratorios ..................................................................................................... 7
Bacterias fototrópicas ................................................................................................ 8
Tema 3 - Crecimiento y control ..................................................................................... 9
Curva de crecimiento de bacterias en un medio de cultivo cerrado ........................... 9
Cultivo continuo ....................................................................................................... 10
Influencia de factores ambientales .......................................................................... 10
Esterilización, desinfección y asepsia ..................................................................... 11
Tema 4 - Antimicrobianos ........................................................................................... 13
Antibióticos .............................................................................................................. 13
Resistencia antibiótica ............................................................................................. 13
Tema 5 - Virología ...................................................................................................... 17
Ciclo vírico .............................................................................................................. 17
Criterios de clasificación de virus ............................................................................ 18
Técnicas de estudio de virus ................................................................................... 19
Identificación de virus .............................................................................................. 19
Viroides, Satélites, Virusoides, Priones ................................................................... 20
Tema 15 - Genética y genómica bacteriana ................................................................ 21
Genoma de procariotas ........................................................................................... 21
Replicación: Fisión binaria y replicación del cromosoma bacteriano ....................... 21
Estudio de genomas bacterianos: Genómica .......................................................... 23
Tema 16 - Mutagènesi ................................................................................................ 25
Origen de les mutacions: ......................................................................................... 25
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Errors en la replicació .......................................................................................... 25
Canvis químics espontanis .................................................................................. 25
Agents mutagènics .............................................................................................. 25
Mutacions “Frameshift” ............................................................................................ 26
Mutacions reverses i supressores ........................................................................... 27
Selecció de mutants ................................................................................................ 27
Mecanismes de reparació del dna ........................................................................... 27
Mecanismes: Directes o indirectes:...................................................................... 27
Test de detecció mutàgens ..................................................................................... 29
Test d’Ames ......................................................................................................... 29
Tema 18 – Ingeniería genética y biotecnología ........................................................... 31
Mutar un gen ........................................................................................................... 32
Tema 19 – Evolución y diversidad taxonómica de procariotas .................................... 33
Apuntes ARCHAEAS: ............................................................................................. 34
Origen de la Tierra .................................................................................................. 37
Temas 20 y 21 - Ambientes microbianos y diversidad funcional. ................................ 38
Diversidad metabólica de bacterias ......................................................................... 38
Ecología microbiana ................................................................................................ 40
Conceptos ........................................................................................................... 40
Ciclo nitrógeno ........................................................................................................ 42
Temas 22 y 23 - Simbiosis y relación con el hombre .................................................. 43
Patógeno vs parásito y relación con el huésped ...................................................... 45
Postulados de Robert Koch ..................................................................................... 45
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Tema 1 - Estructura y función de los procariotas General: Sin núcleo, pero en el “nucleoide” encontramos el material genético flotando en
el citoplasma. Cuenta con una membrana plasmática y puede tener una cápsula exterior
y glicocálix. Puede contar con flagelos (uno o varios).
“Envueltas”: Membrana citoplasmática
Bicapa lipídica de fosfolípidos donde la parte hidrofílica queda de forma exterior y la
hidrofóbica, interior. Encontramos proteínas, tanto las que atraviesan la membrana
(integrales) como las periféricas, encontrándose a un lado o a otro. Tiene diversas
funciones, una de ellas el transporte de substancias de fuera a dentro y viceversa: Barrera
de permeabilidad. La difusión pasiva no usa proteínas ni consume energía para permitir
el paso de sustancias por la membrana, pasan sin más debido a su tamaño. La difusión
facilitada/byporter, un poco más compleja pero igualmente simple y sin consumo de
energía, permite el paso de sustancias por “poros” o canales. También se encarga de ser
el soporte, de anclar, proteínas en su membrana, con diversas funciones, como transporte,
generación energética, quimiotaxis (bacterias se mueven por el cuerpo por la
atracción/repulsión formada por otra sustancia química en otro lugar del cuerpo) … La
membrana acumula cargas a su alrededor, actuando como conservadora de energía
mediante las bombas de protones.
Transporte a través de la membrana con inversión de energía (no pasiva)
-Simple/Symporter: La sustancia debe pasar a la vez que un protón (o que pase un H+ o
una Na+ en dirección contraria al mismo tiempo).
-Translocación: La sustancia es fosforilada, invirtiendo energía.
-Sistema ABC (ATP – Binding – Cassette): Sistema complejo de transporte de sustancias
mayoritariamente del exterior al interior, ya que requiere la participación de 3 proteínas
diferentes: Una fuera de la célula que une la sustancia a transportar con la proteína
transmembrana por la que pasará, y una ATPasa que permite generar la energía que se
invertirá en hacer pasar la sustancia en cuestión por el canal.
Pared Celular
Estructura rígida fuera de la membrana celular. En vegetales celulosa, quitina en hongos
y peptidoglicano (“peptidoglicà”) en procariotas. No se encuentra en TODOS los
procariotas, pero es muy común, y la estructura es variable según el microorganismo (y
difiere de vegetales y hongos). Está constituida por polímeros de 2 aminoácidos, NAG
(N-Acetil-Glucosamina) y NAM (N-Acetil-Murámico) intercalados uno tras otro, unidos
mediante puentes peptídicos. De los NAM cuelgan unos tetrapéptidos, y las cadenas de
tetrapéptidos paralelas que vienen de otros NAM se unen mediante pentapéptidos,
formando una red compleja.
Tinción de Gram: Permite teñir las bacterias y ver su forma, permitiendo ver si son
GRAM+ o GRAM- →Lo cual depende de su pared celular. La tinción consiste en teñir
las bacterias de cristal violeta, decoloramos con alcohol-acetona (pero solo conseguirá
decolorar las GRAM-, ya que en las GRAM+ el color ha quedado insertado en la red),
finalmente tiñendo de nuevo con fucsina/safranina, dejando las GRAM+ iguales (ya que
estaban teñidas antes de morado) pero tiñendo las GRAM- de un color más rosa/rojizo.
Diferencia pared celular GRAM+ y GRAM-
En las GRAM+ la pared está formada principalmente de una gruesa capa de
peptidoglicano, y en las GRAM- el peptidoglicano es una capa mucho más fina, pero con
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la presencia adicional de una membrana externa no presente en los GRAM+. El espacio
periplásmico es el que encontramos en los GRAM- entre el peptidoglicano y la membrana
externa. Las diferencias solo son en la pared en sí, las membranas plasmáticas comunas
en ambos son idénticas.
En las GRAM+ encontramos ácidos lipoteicoicos y teicoicos que unen tanto el
peptidoglicano entre sí como el peptidoglicano a la membrana. En los GRAM- la
membrana que encontramos es distinta a una plasmática habitual, tiene lipopolisacáridos
distintos, porinas (grandes proteínas en forma de canal/poro) ...
Los lipopolisacáridos son altamente variables, tienen una región en el lípido A que actúa
de endotoxina (provoca respuesta inflamatoria), y la cadena exterior son sustancias
bacterianas que interaccionan con el sistema inmunológico. El lípido A de una bacteria
es altamente eficaz cuando esta es lisada, generando una enorme respuesta inmunitaria
(endotóxica). El problema viene que al combatir la bacteria con antibiótico es la
consecuente respuesta inmunitaria excesiva endotóxica, igualmente peligroso,
combinando inmunosupresores con antibióticos. Es conveniente combinar fármacos para
eliminar la bacteria y la respuesta posterior del propio cuerpo tras la eliminación del
patógeno.
Las porinas consisten en canales grandes de entrada y salida de moléculas hidrofílicas a
través de la pared. Pueden ser inespecíficos o con una gran especificación que se abren
con x sustancia.
La pared también permite a la bacteria no morir de osmosis: Aplicando lisozima sobre un
GRAM+ se degrada la pared y queda la célula sin pared, con la membrana únicamente
(llamado protoplasto). En el caso de GRAM-, al perder la pared por la enzima lisozima
se llama Esferoplasto → De la pared celular has eliminado el peptidoglicano, pero sigue
quedando la otra membrana (queda la exterior y la membrana de la pared). Al eliminar la
pared celular, si hay diferencia de concentración salina entre el medio exterior o interior,
el protoplasto (el bacterio sin pared) acaba eliminado por osmosis (entra o sale mucha
agua, destruyendo la bacteria), cosa que con la protección de la pared no pasaba.
Cápsula bacteriana
No es vital, incluso dentro de mismas especies hay algunas que la tienen y otras no. Es
una estructura polisacárida que se sintetiza en el interior y se exporta al exterior. Es muy
antigénica, genera una enorme respuesta inmunológica en nuestro organismo. Las
bacterias con cápsula se protegen mejor de la desecación y mayor protección a detergente.
Las bacterias con cápsula son muy virulentas, con actividad antifagocitaria, que dificulta
mucho la fagocitosis de los macrófagos, ya que dificulta el reconocimiento de receptores
de la pared bacteriana ya que hay una cápsula exterior. Son posibles de visualizar a la
inversa, tiñendo toda la muestra con tinta china pero la cápsula no quedará teñida,
entonces, veremos el contraste entre zona en blanco (la cápsula) y negro.
Glicocálix
No siempre presente. Externa y de síntesis extracelular, fuera de la bacteria con
exoenzimas. Permite retener humedad y nutrientes, dificulta el acceso de los anticuerpos
a los receptores de membrana y permite adherirse a superficies, facilitando la infección y
recibiendo más nutrientes. Ex: Caries dental.
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Flagelos
No siempre presente. Estructura de movilidad bacteriana, fibra proteica. Tiene dos partes,
la “cola” y la parte anclada a la membrana. Los anillos proteicos permiten fijar la
estructura fibrilar a la membrana, y la cola esta formada de flagelina, una proteína
globular cilindrar de interior hueco. Gram–: Anillo M, S, P, L, en orden según cercanía a
la membrana. MS en membrana, P en peptidoglicano y L en la membrana externa
(lipopolisacárido –“glicopolisacàrid”). En M i S están las proteínas de motilidad, que
generan la energía necesaria para movimiento. Sobre la L tenemos el garfio, la estructura
que rota para hacer el movimiento del filamento. Gram+: No hay membrana externa, ni
anillo P ni L, el garfio está tras la S y tienen anclajes distintos. Según el número y posición
de filamentos puede ser: Polar monotrica (A - uno), lofótrica (B - más de uno), polar
amfítrica (C - uno a cada lado) y perítrica (D - varios en todas partes).
Medida de la quimiotaxis
Proceso experimental: El tubo amarillo tiene un medio de cultivo nuevo, pudiendo
producir tres efectos. La sustancia puede ser atrayente, modificando la quimiotaxis (b),
neutro, manteniendo la quimiotaxis y distribuyéndose homogéneamente (c) o repelente
(d).
Cuerpos de inclusión
Sustancias/estructuras presentes en el interior de las bacterias (no orgánulos). Uno es el
glucógeno (“glicogen”), grandes cadenas de glucosa que acumula en granos para reserva
energética. Los polihidroxialcanoatos con la misma función también se acumulan por si
las condiciones exteriores no son las mejores. También las polifosfatos y los gránulos de
azufre (en caso de bacterias fotosintéticas), acumulados en el interior o incluso en el
exterior del bacterio. Hay bacterias que incluyen vesículas de gas que permiten regular a
qué altura de la masa de agua/lago le conviene a la bacteria estar (según si necesita luz,
oxigeno…). Otro cuerpo son los magnetosomas, gránulos de magnetita (óxido de hierro
o sulfuro de hierro) unidos que permiten magnetotaxia, moverse según el campo
magnético de los polos de la tierra.
Pili (“pilis”) y fimbrias
Estructuras tubulares huecas en el interior más cortas que los flagelos y que dan una
capacidad antigénica. Se parecen a los flagelos, pero con una función distinta, los pili
permiten vehiculizar/transportar material genético entre bacterias, como en la
conjugación (pilis sexuales) y las fimbrias permiten adherirse a receptores de mucosas,
facilitando la infección y demás.
Esporas
La mínima diferenciación celular de bacterias viene dada en algunos casos en la
formación de esporas, que varían según el tipo. En condiciones adversas forman esporas
resistentes que contiene una copia completa del material genómico, ribosomas, enzimas
necesarios para más adelante reactivar el metabolismo, citoplasma sin agua condensado,
y capas concéntricas que permiten esta resistencia a la desecación y temperatura.
Consideramos la espora un estado de reposo metabólico que podrá generar otra bacteria
más adelante cuando las condiciones exteriores mejoren. La bacteria no se convierte en
espora, la genera. La “endospora” puede estar en el centro, con esporangio inflado (en
una esquina y deja el bacterio en forma de palo de tambor). La maduración de la espora
es progresiva, se va formando y añadiendo capas, y cuando muere la bacteria ya tiene una
forma estable que podrá salir. Es una forma relativamente circular. Cuenta con un córtex
muy resistente con proteínas y el exosporium, una capa exterior que facilita la resistencia.
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Formas diferenciadas
Las cianobacterias cuentan con características opuestas: Son fotosintéticas aeróbicas,
aunque fijadoras de nitrógeno, característica anaeróbica. Encontramos células
diferenciadas llamadas fistos, que han modificado membrana y pared en el interior para
tener condiciones anaeróbicas, por tanto, el conjunto de cianobacterias puede fijar
nitrógeno (hay fistos que lo permiten) y también pueden hacer fotosíntesis. Las células se
coordinan y colaboran entre ellas, aunque son considerados organismos unicelulares.
Mixobacterias: Bacterias del suelo, que degradan materia orgánica, que pueden
organizarse y formar cuerpos fructíferos, estructuras complejas de varias células en
condiciones adversas.
La gran diversidad bacteriana permite “excepciones” en las características típicas
bacterianas.
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Tema 2 - Fisiología y metabolismo bacteriano Las bacterias pueden colonizar cualquier lugar del planeta, tienen una pluripotencialidad
metabólica enorme (contando todas las especies, no que cada una pueda vivir en cualquier
lugar). Las reacciones bioquímicas catabólicas/de catabolismo producen energía, y las
anabólicas/de anabolismo la consumen para sintetizar moléculas a partir de los
monómeros, moléculas simples residuos del catabolismo. El anabolismo requiere también
poder reductor, una fuente de e-, ya que es un proceso reductor que requerirá una donación
de e-. Las reacciones redox se basan en la oxidación de un producto a base de la reducción
de otro.
Según la facilidad de reducción de la sustancia hablamos de un poder de reducción
concreto (mayor facilidad para donar o captar e-). El O2 tiene un poder reductor enorme,
y produce gran cantidad de energía en la recepción de e- (reacción aeróbica). Según la
fuente de energía y la fuente del carbono clasificamos:
Según fuente de energía:
-Compuesto químico → quimiótrofos (quimiorganotrofos si el compuesto es orgánico y
quimiolitotrofos si es inorgánico).
-Luz → fotótrofos.
Según fuente de carbono:
-Orgánica (glucosa, por ejemplo): Heterótrofos.
-Inorgánica (CO2): Autótrofos
Combinación de ambos
Fuente de energía Fuente de e- Fuente de carbono Tipo nutricional
Luz C. Inorgánicos CO2 Fotolitoautotrofo
Luz C. Orgánicos Carbono orgánico
(pero también
CO2)
Fotoorganoheterotrofo
C. Inorgánicos C. Inorgánicos CO2 Quimiolitoautotrofo
C. Inorgánicos C. Orgánicos Carbono orgánico
(pero también
CO2)
Quimiolitoheterotrofo
C. Orgánicos
(carbono orgánico,
proviene de la
misma fuente de
carbono)
C. Orgánicos
(carbono orgánico,
proviene de la
misma fuente de
carbono)
Carbono orgánico Quimioorganoheterotrofo
Tipos respiratorios
Dos mecanismos de producción energética: Fermentación y respiración (aeróbica o
anaeróbica).
-Respiración: O2 (aeróbica) u otra sustancia (anaeróbica) como receptor de e-. Requiere
actividad de una cadena de transporte de e-, generando/liberando en estas reacciones
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protones, que se acumulan en un lado de la pared. Se genera una diferencia de
potencial/carga en un lado de la pared, que entraran en la membrana de nuevo para igualar
cargas. Entraran a través de la ATPasa, generando ATP al pasar.
-Fermentación: El receptor de e- es un componente intermedio, no es un componente
externo, proviene del propio metabolismo de la bacteria (tiene menor poder reductor que
el O2, es menos eficiente). No se da ninguna fuerza motriz de e-, ni hay una cadena de
transporte electrónico, se genera ATP mediante la fosforilación a nivel de sustrato (el
aceptor de e- es interno).
Según el tipo de respiración tenemos:
-Aerobios (“aerobies”) estrictos: Solo pueden obtener energía mediante respiración
aeróbica, usando el O2.
-Anaerobios estrictos: Solo obtienen energía con fermentación o respiración anaeróbica,
O2 letal.
-Aerobios y anaerobios facultativos: Idealmente usan la respiración, ya que es más eficaz,
pero en ausencia de O2 pueden usar metabolismos anaeróbicos, como la fermentación.
-Microaerófilos: Su actividad metabólica tolera el O2, pero no en grandes
concentraciones: Everest, bacterias intestinales, subacuáticas…
Bacterias fototrópicas
Fotoautotróficos (compuestos inorgánicos, CO2, como fuente de carbono) o
fotoheterotróficos (fuente de carbono orgánica). Tenemos cianobacterias (clorofila),
bacterias verdes/rojas del azufre/del no-azufre (bacterioclorofila y pigmentos
carotenoides, de metabolismo anaeróbico). La fotosíntesis de las cianobacterias es
prácticamente idéntica a la de una planta normal.
Fotosíntesis no aeróbica: Rojas/verdes del azufre/no azufre. Las del azufre cuentan con
el azufre como receptor final, las de no-azufre también, pero en unas proporciones mucho
menores, toleran una concentración menor. Entre las rojas y verdes varia la proporción
de carotenoides (+en rojas), que también dan una fotoprotección mayor.
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Tema 3 - Crecimiento y control División bacteriana: Proceso de fisión binaria asexual→ división a dos células iguales:
Se separan las cadenas de ADN y se duplican, crece la membrana entre los mesosomas,
se sintetiza el septo y se separan las células hijas.
Crecimiento bacteriano: No es el crecimiento de la bacteria, si no el augmento del número
de células. Es un crecimiento exponencial. Se puede medir (en aproximación) la masa
celular con métodos directos e indirectos. Directos: Peso húmido, peso en seco (dejando
que se evapore el agua), cuantificando el nitrógeno, cuantificando el ADN, ARN,
proteínas, peptidoglicano… Indirectos: Midiendo un compuesto que consume o que
produce la bacteria (como O2, CO2, ácidos…), o ópticamente (menos preciso), midiendo
la turbidez del medio de cultivo. Usaríamos la Escala de MacFarland o un
espectrofotómetro (mide la luz que pasa por el tubo y lo extrapola). Otro método sería el
recuento total directo desde un microscopio óptico a partir de una placa cuadriculada, si
en ese espacio ves x bacterias puedes extrapolarlo a bacterias/cm3, y será más o menos
preciso según la representación de la muestra que cojas. Puedes hacer lo mismo con un
microscopio electrónico. El método Coulter Counter, un contador electrónico de
partículas que cuenta una a una mientras pasan por delante de un láser.
Otro método es el recuento de viables en placa. Tenemos una muestra de la que queremos
saber el número, y preparas un banco de diluciones. Preparas nueve diluciones
consecutivas, cogiendo 1ml de la muestra y añadiéndolo a 9ml de medio de cultivo/caldo.
Cada dilución es 1:10 a la anterior, llegando a una dilución 1/106. Sembramos las colonias
de las diluciones hasta que aparezcan un número de colonias contables, y según las
diluciones que lleve, extrapolamos al número original. Tendremos diferentes placas (de
diferentes diluciones) que darían un número diferente de bacterias original, cogeríamos
la placa menos diluida con el mayor número contable, y haríamos réplicas de esa dilución
y la media entre ellas. Este método permite saber cuántas bacterias tenemos en la muestra
que pueden formar colonia → Puede que haya otras bacterias, pero o no se dan las
condiciones ambientales o nutricionales para que formen colonias.
Método del recuento más probable: En aguas potables que tendrán pocas bacterias se
hacen generalizaciones. Se recoge y se diluye la muestra igualmente, se cogen 3
diluciones y se reparten cada uno en diversos tubos de nuevo (5, por ejemplo). Se ven
cuantos tubos dejándolos incubar/reposar 24h se enturbian (crecen bacterias). En los
tubos 1:1.000, los 5 se han enturbiado. En los 1:10.000, 3, y en los 1:100.000, 1. Estos
números, 5:3:1, se consultan en una tabla ya establecida y dan un número de bacterias.
Recuento en filtro de nitrocelulosa: Tenemos un número bajo de individuos en una gran
cantidad de muestra, y queremos concentrar la muestra para que sea más fácil de observar.
La muestra se pasa por un embudo y traspasará una membrana con un filtro. Cultivaremos
el filtro y veremos cuántas progresan en colonias.
Curva de crecimiento de bacterias en un medio de cultivo cerrado
-1a fase: Latencia (lag time): Hay un crecimiento mínimo, ya que es un período de
adaptación a los nuevos nutrientes del medio, de síntesis de componentes nuevos
necesarios. Esta fase es variable, ya que depende de las condiciones del nuevo medio y
del tipo de bacteria.
-2ª fase: Exponencial: Aumenta logarítmicamente el número de células, con una división
constante y regular. Las células son uniformes i tienen un ritmo de crecimiento máximo,
también influenciado por las condiciones del medio y del tipo de bacterias.
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-3ª fase: Estacionaria: Disminuye considerablemente el ritmo de división: Hay un
equilibrio celular entre las células que mueren y las que nacen, ya que los nutrientes se
van agotando y se acumulan los residuos. Se producen metabolitos secundarios de las
reacciones, como antibióticos, que eliminarán competencia bacteriana.
-4ª fase: Muerte: Si se perpetua la estacionaria llegamos a esta fase, donde se acumulan
metabolitos secundarios y sustancias tóxicas, destruyendo el equilibrio de división-
muerte. La curva puede ser suave pero igualmente llegar a ser exponencial (no como la
subida, mucho más leve).
Cultivo continuo
Tubo como el cerrado, pero permite controlar la densidad de población y la velocidad de
crecimiento, aportando continuamente gas/aire que mantiene la aerobiosis del medio y
añadiendo constantemente un medio nutritivo fresco. Las bacterias no se acumularán
porque añadimos una salida de toxinas, de donde también se extraen los residuos tóxicos.
Controlando el volumen de entrada de nutrientes y de aire regulamos cuántas bacterias
hay, pudiendo mantener un rango estable (ya que añadir muchos nutrientes acaba siendo
contraproducente, y una cantidad mínima tampoco ayuda al crecimiento).
Influencia de factores ambientales
Temperatura: En la óptima sus enzimas están activos y a la máxima velocidad, pero una
demasiado grande desnaturaliza las proteínas y una pequeña impide el crecimiento ya que
dificulta los procesos de transporte. Cada microorganismo se clasifica según qué
temperatura le conviene (desde psicrófilos a hipertermófilos extremos). Los termófilos
tienen sus estructuras adaptadas: las proteínas tienen mayor número de puentes de
hidrógeno, con chaperones que aguantan choque térmico; el DNA cuenta con proteínas
“histone-like”, mayor número de saturación en los ácidos grasos de la membrana, enlaces
éter…
Actividad hídrica (Aw): Las sustancias disueltas tienen afinidad al agua o es absorbida en
superficies sólidas, dejando poca disponible para microorganismos. La disponibilidad del
agua se expresa en “Actividad del agua Aw”, y muchos bacterios la requieren elevada,
sino latencia/mueren.
Halófilos: Resistencia a la sal en el medio (mayor o menor según su halotolerancia).
Osmófilos: Crecer en medios con alta concentración de azúcar
Xerófilos: Crecimiento en ambientes muy secos (sin agua).
Relación con el oxígeno: Hay los que los necesitan (aerobios obligados), lo prefieren
(aerobios facultativos), les es indiferente, les es tóxico (anaeróbicos) o necesitan una
concentración baja (microaerófilos). Según sus necesidades se situarán en un lugar u otro
por ejemplo en un lago. En la reducción del oxígeno para convertirse en agua se generan
hasta 3 radicales/intermediarios que son muy tóxicos, creando la necesidad de unas
enzimas que los destruyan a los organismos aeróbicos.
Influencia del pH: Según sus necesidades tenemos acidófilos, neutrófilos o alcalófilos.
No solo es la tolerancia que tengan, también el pH ideal para su correcto funcionamiento.
Esto es la resistencia al pH extracelular, ya que el interior debe estar cercano a la
neutralidad para evitar destrucción de macromoléculas.
Radiaciones: La mayoría no soportan las ionizantes como la Gamma o la X, ya que
provocan mutaciones o daño directo, y las UV forman dímeros de timidina, inutilizando
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DNA… Según la altura recibimos más o menos radiaciones y según la resistencia de x
bacteria podrá vivir en x lugar.
Presión atmosférica: Según su tolerancia a la presión podrán vivir en ambientes normales
o en altas alturas o fondos marinos con enormes presiones…
Los microorganismos se coordinan según gran cantidad de condiciones, y llamamos
extremófilos a los capaces de vivir en extremos.
Esterilización, desinfección y asepsia
-Asepsia: Métodos de prevención de infecciones mediante la desinfección.
-Antisepsia: Procedimiento (sustancia química) para eliminar o inhibir microorganismos
de piel o mucosas.
-Desinfección: Procedimiento que elimina la mayoría de microorganismos patógenos
(pero no todos microbios) sobre material inerte.
-Esterilización: Procedimiento físico o químico de destrucción de todo tipo y forma de
microorganismos, incluidas esporas, sobre material inerte.
Aplicaciones de asepsia: Control de infecciones hospitalarias (paciente-paciente,
paciente-cosas, paciente-personal), técnicas quirúrgicas invasivas, laboratorios de
microbiología e industrias.
Tipos de desinfección: Bajo nivel (procedimiento químico que destruye formas
vegetativas bacterianas, virus con cubierta y hongos), intermedio (micobacterias, virus
sin cubierta +anteriores) y alto nivel (destruye todas formas microbianas incluso esporas).
Son más fácil de eliminar virus con envuelta que sin, ya que al eliminar la cápsula donde
se encuentran los receptores de membrana pierde la capacidad infectiva. Las
micobacterias son más difíciles de destruir que las habituales ya que cuentan con una capa
lipídica que lo dificulta. Esporas más y priones máx.
Factores determinantes: Limpieza previa que elimina materias orgánicas que inhibirán
desinfectantes posteriores, resistencia intrínseca de microorganismos y la potencia del
procedimiento. A ser posible, usar material de un solo uso.
Desinfectantes Antisépticos
Alcohol Alcohol
Aldehídos Iodo y derivados
Fenoles y derivados Biguanidas
Derivados clorados Oxidantes
C. amonio cuaternario
Procedimientos físicos de esterilización:
-Calor húmedo: Autoclave (genera mediante vapor de agua temperaturas de +120º y alta
presión).
-Calor seco: Pupinel (horno de 200º), pasteurización, incineración.
-Frío: Refrigeración y congelación.
-Filtración.
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-Radiación (UV).
-Ultrasonidos.
Métodos químicos: Gases de óxido de etileno.
Cabina de seguridad: Superficie de trabajo con un cristal que permite trabajar en el
interior protegiendo al operador y al interior material del interior de la cabina. Esto es
posible debido a barreras de aire de alta potencia que filtra el aire que entra en la cabina
e impide que este entre y salga de la cabina.
Desinfectante ideal: Amplio espectro, acción rápida microbicida, facilidad de uso, que no
altere el material, soluble en agua, estable, reducida toxicidad, no inflamable, coste
moderado/bajo y que no se inactive por materia orgánica.
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Tema 4 - Antimicrobianos Sustancias (tanto producidas por microorganismos como sintéticas) que inhiben el
crecimiento o destruyen otros microorganismos. Deben tener una elevada potencia
biológica y una toxicidad selectiva (que no actúe sobre nosotros mismos).
Antibióticos
Clasificación entre bacteriostáticos (bloquean desarrollo y multiplicación) y los
bactericidas (provocan muerte si la bacteria se está multiplicando activamente). Es
requerida la acción del sistema inmunológico para finalizar su eliminación. También los
podemos clasificar según su espectro: ancho, intermedio o reducido, es decir cuántos tipos
distintos puede eliminar. Conviene usar uno reducido específico para no eliminar
beneficiosos para ti y para no generar resistencias a los de ancho aspecto. Clasificación
según la familia/grupos antibióticos: glucopéptidos, betalactámicos, aminoglucósido…
Mecanismos de acción – dianas celulares de los antibióticos
Inhibición de la síntesis de la pared celular, producción de alteraciones en la membrana
citoplasmática, inhibición de la síntesis proteica, bloqueo de la síntesis de ácido nucleico,
alteración del metabolismo (inhibición de rutas), inhibidores de la unión del patógeno-
huésped (poco usado, sin diana). Dentro de los inhibidores de síntesis proteica hay los
que actúan sobre los ribosomas 30S, 50S o ARNt…
-Inhibidores de la síntesis de pared celular: β-Lactámicos: Bloquean la síntesis de
crosslink, la proteína que une NAM y NAG de los peptidoglicanos → Provoca la lisis de
la pared por ósmosis. Bactericida.
-Inhibición de síntesis de proteínas: Algunos bloquean el movimiento del ARNr o del
ribosoma 50S, otros provocan la unión de aa equivocados o los unen incorrectamente…
Si afectan a mitocondrias pueden suponer una cierta toxicidad al destruir los nuestros.
-Inhibición de síntesis de DNA y RNA: Actúan a nivel de la topoisomerasa, la girasa, la
DNA polimerasa…
-Alteraciones de la membrana citoplasmática. Ex: Polimixina: Forma poros en la
membrana plasmática, alterando su funcionamiento.
Farmacocinética: Los fármacos siguen una dinámica dentro del organismo desde la
administración hasta la eliminación. De cada fármaco conviene saber el día y cuánto se
absorbe, la distribución de este por el cuerpo y el tardío en eliminarse. Según el método
de administración se genera un pico mayor o menor de concentración en sangre, tardando
más o menos en absorberse (oral < intramuscular < intravenosa).
Resistencia antibiótica
Capacidad de tolerancia el efecto bactericida/bacteriostático. La resistencia puede ser
intrínseca (no tiene diana donde actuar, por ejemplo), provenir de mutaciones o de otras
bacterias (conjugación). Inevitable y solo cuestión de tiempo, conviene un uso mejor y
moderado para enlentecer este proceso. Un uso excesivo de antibióticos (en humanos y
en ganado) y pacientes que no finalizan su tratamiento lo aceleran. No finalizar el
tratamiento elimina una gran parte de las bacterias, pero las naturalmente resistentes, que
debían ser eliminadas por nuestro sistema inmune, acaban siendo las únicas restantes, que
se dividen y forman una infección únicamente ellas, y no podrán ser eliminadas por
nuestros antibióticos.
Microbiología 2020
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Experimentación de recubrimientos de antibióticos (Matryoshka): La resistencia
antibiótica no solo es solucionable mediante “mejores y más fuertes antibióticos”, hay
posibilidad de dirigir mejor el antibiótico. Posibilidad experimental: Recubrir la partícula
de dos capas, una degradable a pH neutro (no se degrada en el estómago) y una interior
degradable a pH ácido. En el estómago no se degrada y solo se destruirá la partícula
exterior en el intestino, liberando múltiples micropartículas con el recubrimiento
degradable a pH ácido. Esta 2ª capa se destruirá solo dentro del macrófago, que contiene
las condiciones de pH adecuadas, liberando la cantidad íntegra de antibiótico en la zona
de máxima afectación.
Acción antibiótica: Los antibióticos entran por difusión o por poros y se dirigen a sus
receptores para inhibir/matar la bacteria. La resistencia puede verse por varios aspectos:
-Alteración de la permeabilidad: Elimina el poro, modifica la diana… El antibiótico no
puede penetrar en la célula y actuar sobre la bacteria.
-Alteración de la diana: Cambios en la conformación de la proteína receptora, impidiendo
que sea identificada por el antibiótico y su posterior acción.
-Activación de mecanismos de expulsión: Permiten entrar al antibiótico, pero lo extraen:
Sacan activamente el antibiótico del interior celular, impidiendo su acción.
-Inactivación enzimática: Disponer de enzimas que inactivan el propio antibiótico,
cortando enlaces e impidiendo que reconozca la diana o pueda actuar.
·Plasmídica: Si la base de la resistencia a x antibiótico se encuentra en un gen de un
plásmido, se puede transmitir la resistencia no solo verticalmente (madre-hija), sino
horizontalmente en una misma infección, y es difícil de controlar. Es un intercambio
también posible entre especies diferentes (no solo cepas), formando súper-bacterias.
Puede darse el mismo caso desde transformación (recogiendo ADN del medio), incluso
para bacterias no competentes para la transformación, y pudiendo captar genes de
resistencia antibiótica libres por el medio. Las secuencias de inserción u otros elementos
genéticos móviles (pueden moverse por el cromosoma o entrar en un plásmido), pueden
separarse e insertarse en otros bacterios a la larga… Esto muestra que abordar la
resistencia antibiótica es un estudio multidisciplinario y más complejo de lo que parecía.
Terapias dirigidas al huésped: Ya que no podemos evitar la formación de resistencia
antibiótica, podríamos usar fármacos que inhiben el efecto del patógeno sobre la célula
humana (no tocas la bacteria en sí, impides el efecto directo de la bacteria). La idea es
hacer más eficaces los métodos del sistema inmunitario. Ejemplo: Si la bacteria se une a
la membrana de un macrófago, impedimos la acción del receptor de membrana, no
tocamos la bacteria en sí. No es un método que se use solo (todavía), se combina con
antibióticos y permite usar concentraciones más bajas.
Selección de antibiótico: La clave sería usar un antibiótico específico a un agente
concreto, con el mínimo espectro posible. Hay que combinarlo con las características del
paciente: Adulto, niño, embarazada o no, inmunodeprimido o inmunocompetente, con x
enfermedad crónica… A veces, la sensibilidad antibiótica es impredecible, forzando el
uso de un antibiograma, un estudio de laboratorio que permita determinar si una bacteria
es o no resistente a qué antibióticos. Los antibióticos pueden generar efectos adversos o
lesiones graves, habitualmente asociados a tratamientos largos y dosis elevadas. Hay que
tener en cuenta mecanismos de acción, la vía de administración, dosis elevada o no,
Microbiología 2020
CEBIO 15
alergias, si hay que combinarlo con otros fármacos, condiciones como embarazo o edad
elevada, si ha padecido enfermedades previas…
Antibiogramas: Estudio de laboratorio que permite determinar la sensibilidad o
resistencia de bacterias a antibióticos. Es algo que debería hacerse siempre, pero requiere
tiempo (cada vez menor) que a veces no se dispone. También se buscan mutaciones ya
conocidas para determinar previamente si es resistente o no a ciertos fármacos (aunque a
veces mutados sensibles y no mutados resistentes… No tiene por qué haber una relación
genotípica – fenotípica, a veces hay métodos compensatorios). Dos métodos clásicos:
-Método cuantitativo: CMI y CMB. Determina si es sensible a partir de x concentración.
(Concentración Mínima Inhibitoria y Concentración Mínima Bactericida). Hacemos un
banco de tubos donde tenemos la misma cantidad de bacteria, pero distintas
concentraciones de antibiótico. Encontraremos así la CMI concentración mínima
inhibitoria, la concentración mínima de antibiótico necesaria para evitar el crecimiento
bacteriano. Si con esto no es suficiente, buscaremos el CMB, el tubo donde, aún
sembrando la muestra inhibida no crece ninguna bacteria, donde mueren todas las
bacterias, no solo son inhibidas. Es la cantidad de antibiótico necesaria no solo para
inhibir el crecimiento, también para eliminar la cantidad total de bacteria. La CMI y la
CMB pueden ser la misma concentración de antibiótico o estar muy separadas, explicando
porqué bacterias no se eliminan con un tratamiento antibiótico, donde solo se inhiben
pero luego “vuelven a aparecer”.
-Método cualitativo: Kirby-Bauer o disco-difusión. Determina si es sensible o resistente.
Suelen hacerse en placa, en medio sólido, donde se toman colonias de la misma bacteria
y las resuspendemos en un medio acuoso. Queda enturbiado de forma homogénea, y debe
quedar una turbidez definida y determinada con unos estándares a comparar, si no, los
resultados no son extrapolables. Se siembra de forma homogénea sobre toda la superficie
de una placa y se depositan discos de papel impregnados de diferentes antibióticos. Cada
disco lleva un antibiótico a una concentración determinada y fija. El conjunto se añade a
la estufa hasta el día siguiente, y si la bacteria es sensible o resistente a alguno de los
antibióticos veremos cosas distintas. Si es resistente, crecerá indiferentemente, y si es
sensible, alrededor del disco se formará un halo de inhibición donde no ha crecido la
bacteria. La cantidad de microorganismo y de antibiótico debe ser determinada, para que
el halo del antibiótico tenga el tamaño indicado y con asegurar que al paciente le sucederá
el mismo efecto con la dosis indicada.
Asociación de antibióticos: Razones para combinar fármacos: Para ampliar el espectro
al no saber el bacterio responsable, al tener una infección mixta formada por más de un
microorganismo, para prevenir el desarrollo de resistencias en tratamientos largos con un
fármaco o reducir los efectos adversos secundarios de un antibiótico (tienes un fármaco
clave para eliminar la bacteria, pero produce un efecto secundario horrible en el paciente
→ pues le das menos dosis y lo combinas con otro para regularlo). Usaremos antibióticos
sinérgicos, que se complementen entre ellos y no actúen sobre la misma diana.
Principios en el tratamiento de enfermedades infecciosas: Primero, obtenemos una
muestra clínica representativa para el estudio (en una enfermedad pulmonar no se tomaría
una muestra de saliva). Posteriormente haremos un tratamiento en función del agente
etiológico, y si no lo sabemos, un tratamiento empírico: Teniendo en cuenta el foco de la
infección, el microorganismo más probable, que no sea una infección nosocomial
(infección cogida en el hospital, con la cual tienen más resistencias) y que el paciente no
esté inmunodeprimido. Una vez sabemos el agente etiológico, si es posible se cambia el
Microbiología 2020
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tratamiento para el más adecuado. Intentamos no aplicar tratamientos de amplio aspecto
y seleccionamos el antibiótico según la vía de infección, la toxicidad y el precio, y según
la localización del paciente, si la enfermedad es crónica, si tiene alergias o una situación
especial…
Antifúngicos: Fármacos dirigidos a hongos, a células eucariotas (con cuidado que no
afecten a las nuestras, gran toxicidad). O dirigidos a levaduras (unicelulares) o a floriduras
(filamentosos). Los antifúngicos actuarán a nivel de pared de quitina, inhabilitando rutas
metabólicas, atacando a la membrana o al material genético.
Antiparasitarios: En ámbito microbiológico, nos referimos a gusanos, amebas,
protozoos… Y totalmente distintos entre ellos, por tanto, conviene bien saber el agente
patológico para especificar bien la diana, además asegurar que el agente es el que
realmente te causa esa enfermedad. Los fármacos son muy diversos según el organismo,
e incluso pueden provenir a veces de antibióticos o antifúngicos.
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Tema 5 - Virología
-Virus. Características: Fragmento de ácido nucleico con una cubierta proteica (cápside,
estructurales y/o con actividad enzimática). Medida ultramicroscópica (200-400nm), y
sin métodos de obtención energética ni para sintetizar proteínas por ellos mismos, lo cual
les convierte en simbiontes obligados de células eucariotas o procariotas, dependen de
ellos para replicarse. El material genético puede ser ADN o ARN, y a la vez bicatenario
o monocatenario. Algunos tienen una envuelta externa (peplo: proteínas + glicoproteínas
provenientes de una membrana de una célula previamente infectada) y una matriz
proteica, que fija la cápside con la envuelta. Hay muchas, muchísimas familias, aunque
pueden clasificarse entre sin (desnudos) o con envuelta, de DNA o RNA, de una hebra o
dos.
Función cápside: Protección material genómico, interaccionar con el huésped (virus
desnudos) y transporte extracelular (célula → célula). La cápside está formada por
capsómeros.
Envuelta: Contiene los receptores que reconocen la célula huésped (si se inactiva, pierde
todo tipo de infectividad). El tropismo celular supone que el virus tiene una afinidad por
ciertos tipos de células/receptores.
Morfología icosaédrica, helicoidal (forma filamentosa; cilindro) o mixta (combina,
cabeza icosaédrica con cuerpo helicoidal, tiene cuerpo basal, espículas). La morfología
compleja es muy excepcional, con una envuelta celular extraña.
Hay dos hipótesis del origen, una declara que es un material genómico autoreplicativo
(ha “huido” de células o bien evolucionando moléculas complejas con material genómico
y proteínas). Otra declara que son células parasitarias muy primitivas, sin las mismas
capacidades que algunas bacterias. No tiene porque ser un único origen común y pueden
ser ambos a la vez.
Ciclo vírico
-Fase inicial: Absorción y penetración en el huésped. Se da la decapsidación (quitar
cápside). Requiere la existencia de receptores (tropismo celular) específicos. La
penetración puede darse por endocitosis, fusión de membranas o translocación. Una vez
en el interior, la cápside se destruye y se libera el material genético (puede generarse un
poro, fusionarse en el exterior, endocitosis y solo se destruye en el interior…).
-Fase replicativa: Síntesis de DNA/RNA y de las proteínas víricas, usando los
mecanismos enzimáticos de la célula infectada. Según el tipo de virus (DNA di-hebra o
RNA etc) la replicación será distinta.
-Fase de liberación: Montaje y maduración de la partícula vírica y liberación fuera de la
célula. Cuando el virus no tiene envuelta, desnudo, suele salir por lisis celular,
destruyendo la célula, pero cuando sí la tiene, suele salir por exocitosis, arrastrando
membrana celular (la que sea, la nuclear, la plasmática…). De la membrana también
extraerá los receptores de identificación. El virus con envuelta envía sus proteínas a la
membrana que “robará” para formar la envuelta.
Interferencia: Bloqueo de la habilidad de infección del virus:
-Intrínseca: Auto-interferencia: O son incapaces de infectar solos o porque requieren la
presencia de otros virus, o porque no pueden infectar virus ya infectados.
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-Extrínseca: Secreción de substancias por parte de nuestro sistema inmunológico impide
la infección: Interferones, se unen a la membrana plasmática y promueven la creación de
“ARNasas”, que degradan RNA viral.
Crecimiento en escalón: Al añadir virus a células…
-Período de latencia: No hay virus extracelulares, están en el interior celular.
-Fase eclipse: No hay viriones ni dentro ni fuera, la partícula vírica no existe
porque se ha liberado el material genético y se están sintetizando de nuevo las
proteínas.
-Fase de maduración: Se empieza a acumular material vírico alrededor de la célula
y acaban saliendo de ella. Si son virus líticos, lisan las células que los contienen y
las van destruyendo, pero si son no líticos salen por endocitosis, sin destruir la
célula y teóricamente podrían producir virus indefinidamente.
El ciclo virológico es de duración variable, lo normal es 1-40h, pero la fase de latencia
puede ser de años, realmente depende del virus. Cuando medimos cuántos virus han salido
hablamos de medida de la explosión. Se repite el ciclo de forma escalonada, ya que la
fase latente se repite una y otra vez.
Criterios de clasificación de virus
Según propiedades de viriones, del genoma, de las proteínas que tiene, según la
replicación, las propiedades físicas o biológicas… Una clasificación según la estrategia
de replicación (la clasificación de Baltimore), se basa en como obtiene el mRNA+:
-Tiene ya el mRNA+ monohebra al perder el revestimiento.
-DNA de dos hebras, usando los mecanismos de transcripción de la huésped.
-DNA de una hebra: Hace la doble hélice de DNA y el mRNA por transcripción.
-Retrovirus: RNA monohebra con misma polaridad que los de mRNA: Se inserta en el
DNA de la célula que infecta (pasa período de latencia) → Requiere enzima de
transcriptasa reversa (para convertirse en DNA) → Tiene DNA doble hebra y usa los
mecanismos de transcripción de la huésped para hacer mRNA.
-RNA doble hélice de polaridad opuesta (-): Se transcribe mediante RNA polimerasa
dependiente de RNA, para obtener mRNA+ monohebra.
-RNA mono hélice de polaridad opuesta (-): Se transcribe mediante RNA polimerasa
dependiente de RNA, para obtener mRNA+ monohebra.
Según esta clasificación y mil factores más, se establecen las familias.
Bacteriófagos: Infectan bacterias: Fagos líticos y fagos lisogénicos. Habitualmente
estructura compleja de cubierta poliédrica, cuello collar, vaina, placa basal y espículas.
-Líticos: Se inicia con el reconocimiento del virus a la superficie, se inserta el material en
el interior e inmediatamente se sintetizan proteínas y se replica el material genético. A
continuación, se montan las partículas víricas y se liberan mediante lisis (se destruye la
célula).
-Lisogénico: Reconocimiento, absorción, inoculación… Pero no se sintetiza material
genómico inmediatamente, ya que el genoma viral se integra en el cromosoma de la
Microbiología 2020
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bacteria, y se insertará ahí durante mucho tiempo, suficiente de sobras para que se
replique la bacteria (con el material genético vírico insertado). En el momento de
reactivación, se libera el material y se inicia la fase lítica: se da en todas las células
replicadas a la vez. Sale lisando igual que el anterior.
Tienen importancia industrial al entrar en industrias lácticas accidentalmente y destruir
bacterias. También presentan ventajas, pueden usarse como terapia antibacteriana, usarse
como vectores de clonación (ingeniería genética) y proporcionar enzimas de origen “fag”:
DNA polimerasas, ligasas…
Técnicas de estudio de virus
Visualización: Mediante microscopia electrónica (de barrido o transmisión). Con ópticos
podemos ver acumulaciones/cuerpos de inclusión en el interior de la célula (no un único
virus, un enorme conjunto de ellos), mediante la marcación con tinción o con anticuerpos
fluorescentes con afinidad por algún antígeno/partícula vírica. Los veremos en tejidos
humanos o celulares. Un antígeno despierta una respuesta inmunológica en el individuo,
y la mayoría de las proteínas víricas son antigénicas (quedan bacterias marcadas por estos
antígenos). No podemos cultivar virus en un medio convencional, solo pueden
multiplicarse en un medio con células vivas, por tanto, tenemos 3 procedimientos de
obtención de esas células vivas: Animales de experimentación, embriones de animales o
cultivos celulares. En las células infectadas veremos la acción citopática, la alteración de
la actividad celular habitual.
Los virus solo pueden multiplicarse en el interior de células vivas. Se usan diversas
técnicas/“conejillos de indias”: Ratones lactantes: Poco habitual, requiere permisos etc.
Es más habitual el uso de embriones de pollo, usando huevos de gallina fecundados.
Realmente lo más normal es el crecimiento y multiplicación de células en un pocillo,
formando una monocapa (no un tumor grumoso). Los cultivos pueden darse en monocapa
(control + muestra), siendo intactas, lisadas o alterando el fenotipo de la célula → efecto
citopático. El ensayo produce lo siguiente: Veremos “calvas” de células/ausencias en la
placa donde haya caído un virus. También puede hacerse para fagos/bacteriófagos: Placa
rica en bacterias con calvas donde el virus ha lisado esa bacteria. Podemos cuantificar las
partículas víricas (contando las calvas).
Identificación de virus
Características virales nos ayudan (no podemos usar técnicas bioquímicas). Las
características antigénicas ayudan: Si tiene un antígeno concreto es fácilmente
identificable. O con PCR, si tiene una secuencia muy característica. También orienta
sobre el tipo de acción patógena, la presencia/localización y morfología de inclusiones y
el tiempo de aparición de estas. Obviamente también el tipo de células que infecta.
Patrones de infección vírica: Hay varios: El típico con infección y ciclo lítico, otro con
infección persistente (se producen virus continuamente sin que la célula muera, se van
produciendo virus mientras la célula sigue activa y viva), o infecciones latentes (el virus
se mantiene en la célula “latente” hasta que se reactive y entre en ciclo lítico). También
hay los virus que forman células tumorales, descontrolando la división habitual celular.
Antivíricos: Campo relativamente nuevo, con investigación en fármacos en desarrollo
(hasta el desarrollo y explosión del VIH). Son en general bastante tóxicos, ya que los
virus suelen usar nuestros sistemas enzimáticos, y si los inhibimos hay muchos que
interaccionan con nuestras propias células. Mecanismos de acción: Inhiben absorción,
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penetración, perdida de cubierta, síntesis de ácidos nucleicos, proteasas… → distintas
dianas.
Viroides, Satélites, Virusoides, Priones
Viroides: 360 nucleótidos de ARN, no asociado a proteínas ni cápside, un fragmento corto
que afecta plantas. Una única hebra circular cerrada, con apareamiento interno y fuerzas
intermoleculares de puentes de hidrógeno. Muy resistentes a agentes físicos y químicos,
y no codifica para proteínas ni nada, ni puede replicarse solo, formando 100-200 copias
en la célula huésped, interaccionando con RNA regulador.
Satélites: Genoma mayor (RNA 500-2000), que requieren de virus helper para
multiplicarse (su RNA es distinto al del helper) y codifica a proteínas de cápside. La
replicación también necesita enzimas del helper.
Virusoides: RNA “viroides-like”, “tipos de satélites” pero mayores a viroides. La
multiplicación depende de la replicación de un virus. Se encapsulan en la cápside de los
helper.
Priones: “Proteínas + Infecciones”: Partículas infecciosas resistentes a nucleasas,
proteasas y otros desinfectantes. Enfermedad de “Vacas locas”. Se encuentra como
proteína habitual y función normal en el cerebro, con transducción de señales, adhesión
celular… Pero la proteínas priónica tiene alteraciones conformacionales (a nivel 2ario y
3ario), y tiene la capacidad de inducir el cambio conformacional a proteínas normales. Es
muy insoluble y se acumula en los lisosomas → Muerte neuronal. Se forman lesiones
vacuolizantes sin reacción inflamatoria, y es un agente causal de enfermedades
neurodegenerativas, y además es contagiosa: Enfermedad de Creutzfeldt-Jacob, kuru,
scrapie: las 3 forman encefalopatía espongiforme.
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Tema 15 - Genética y genómica bacteriana
Genoma de procariotas
DNA: Polímero de desoxirribosa repetido constantemente con enlaces fosfodiéster, cada
unidad tiene un grupo amino con 4 tipos distintos. Son dos cadenas que forman una hélice,
y codifica para la gran mayoría de funciones de la célula (según el orden en que se
encuentran las bases). Las bases se complementan siempre T-A y C-G. Podemos obtener
a partir de una cadena una copia replicada complementaria. Los extremos se denominan
5’ y 3’ (según qué carbono queda libre en el extremo), y los procesos de dirección van 5’
→ 3’. La replicación es semiconservativa → La célula madre mantiene una cadena y la
hija otra, y ambas tienen también una nueva.
El genoma como concepto es el conjunto de información genética celular, por tanto,
incluye los cromosomas y el DNA circular presente en mitocondrias, cloroplastos… En
caso procariota, incluye el cromosoma (genes esenciales para la vida y genes accesorios)
y plásmidos (genes circulares complementarios). Puede haber cromosomas pequeños y
plásmidos grandes, se diferencian según la importancia de los genes que contiene. Es
diferente el cromosoma (molécula como tal) del nucleoide, que es una masa agregada de
material genético que incluye el cromosoma y proteínas. El cromosoma procariota suele
ser circular, suele ser 106 – 107, albergando en ellos 4000 genes (muy compactos). El
concepto de gen no siempre implica la codificación de proteínas, también puede ser para
tRNA o rRNA. También hay pseudogenes y replicaciones de los genes en el cromosoma.
Hay bacterias con genomas muy muy pequeños que viven como parásitos obligados, y
los de vida libre son los que tienen los mayores genomas. La gran mayoría tienen un
cromosoma circular y 0-10 plásmidos distintos, aun con excepciones (con cromosomas
lineales, más de un circular, muchos plásmidos, e incluso lineales…). 1000 pares de base
equivalen habitualmente a 1 gen (y no todos proteínas). Un gen es una unidad de
información genética que decide un fenotipo determinado, y que sí se muta varía ese
fenotipo. El superenrollamiento del genotipo es imprescindible y requiere proteínas que
creen dominios, manteniéndolos de forma estable hasta que se dé la división. Las que
mantienen este enrollamiento son enzimas topoisomerasas (cortan las cadenas para
enrollarlas y reunirlas luego). El código genético es universal y degenerado, y también
existen codones de inicio y stop. El proceso de transcripción para formar RNA del DNA
usa la enzima RNA polimerasa, y forma mRNA. A partir de los ribosomas y los tRNA se
va traduciendo la proteína. Los ribosomas son conjuntos complejos de dos subunidades,
con coeficientes de sedimentación distintos (30S y 50S), incluyendo rRNA y proteínas, y
estas secuencias de rRNA 16S (dentro de la subunidad 30S) son muy específicas por
género y especie (permiten determinar qué especie es, comparándola con bases de datos).
Replicación: Fisión binaria y replicación del cromosoma bacteriano
Las primeras fases incluyen la replicación del material interior, para posteriormente
formar el septo y separar las células. La replicación incluye 3 retos: Cromosoma circular,
superenrollado y con un tiempo de generación muy rápido. La replicación es bidireccional
a partir del origen de replicación (empieza desde el mismo punto y se replica hacia ambos
lados) → forma dos cromosomas al llegar al fin de replicación. Es semiconservativa →
Cada célula conserva una hebra del cromosoma de la célula inicial. También es
semidiscontinua → La maquinaria de replicación solo se da dirección 5’ → 3’, pero tiene
Microbiología 2020
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que sintetizarse ambas cadenas. Una cadena va de forma continua y la otra de forma
discontinua (hay la cadena líder o avanzada y la cadena retrasada, la que va a “saltitos”).
En el punto de separación de hebras hay un conjunto de enzimas llamado replisoma,
además de la DNA polimerasa. Delante del replisoma hay una helicasa que desenrosca y
una DNA-Girasa que rompe el DNA para permitir el giro y no acumular la tensión en la
cadena. En condiciones óptimas de laboratorio, la generación/división de Escherichia coli
se da en menos tiempo que la replicación del DNA; se da duplicando 4 cadenas (en vez
de dos), en cada extremo de generación otro más, yendo más rápido y permitiendo que
todo suceda a la vez.
Organización estructural de elementos en un genoma bacteriano: Genomas en
bacterias están muy compactos → 90/95% es codificante. Encontramos el origen de
replicación y en el otro extremo es el fin de replicación. Las regiones codificantes de
genes pueden estar aisladas (única región codificante con un promotor), o formando
operones (única unidad de transcripción, con un único promotor, y que codifica para
varias uniones codificantes). Encontramos al lado regiones de regulación de expresión
génica, que incluyen el promotor. Hay una región discreta que es el “sitio de unión al
ribosoma”, y un operón tiene diversos, una por cada CDS (región codificadora).
Regulación de expresión génica en un operón: Si se sintetizan 3 proteínas distintas en
un operón, ¿por qué están juntas? Pues las 3 proteínas actúan juntas (y las 3 se sintetizan
a la vez cuando sea necesario ese proceso), y también se ahorra espacio. Pero si solo se
necesita una de las proteínas de un operón, se requiere una regulación. Operón: Unidad
de transcripción con más de una región codificante. Hay un grupo de genes, igualmente,
que siempre se están traduciendo, y no tienen regulación → Son genes constitutivos (de
funciones vitales celulares). La regulación en genes no constitutivos se da por la proteína
reguladora transcripcional, que actúa en la región operadora. Si se da una señal en el
exterior o interior, se generan efectores, moléculas pequeñas que modulan la actividad
del regulador, permitiendo que esté augmente su efecto, reprimiendo o activando la
expresión (hace inducción o represión).
Regulación en Anabolismo y Catabolismo opuestas (en anabolismo la presencia del
producto detendrá el operón y en catabolismo el exceso activará el operón). Regulación
negativa: Presencia de un represor para el gen (ese represor está codificado fuera del
operón). Regulación positiva: Presencia de un activador para el gen (permite a la RNA
poli unirse en caso de anabolismo). Un correpresor es una partícula (aa, proteína, lo que
sea) que ayuda al represor a reprimir o que se une al activador de regulación positiva e
impide que actúe (inhibe el activador → correpresor). Un inductor es la partícula que se
une al represor e impide que reprima.
Al final de la transcripción encontramos un terminador de transcripción, un mecanismo
posible es la formación de un lazo con complementariedad de bases, que cierra el DNA
y provoca la separación de la RNA poli.
Plásmidos: Molécula casi siempre circular de DNA independiente de la hebra principal,
y está libreen el citoplasma de procariotas y eucariotas (y pueden tener más de un
plásmido distinto, y/o con múltiples copias). El nº de copias está determinado
genéticamente, pero hay grupos de incompatibilidad de plásmidos, no pueden coexistir
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porque tienen el mismo sistema de regulación de copias. La mayoría de los plásmidos
contienen información genética no esencial, y son autoreplicativos (origen de replicación
propio), aunque usan enzimas codificadas en cromosoma. Dan a la bacteria factores de
virulencia, permite metabolismo con sustancias extrañas, y pueden transferirse de una
célula a otra (participan en la transferencia horizontal de genes, incluso entre especies
diferentes). Se consideran elementos genéticos móviles. Ejemplo: Plásmido R100 (R de
resistencia a algún antibiótico), o plásmido de virulencia (no es indispensable para la vida
del plásmido, pero si la cepa lo tiene es más virulenta).
Elementos genéticos móviles: Segmentos discretos de DNA que se mueven como
unidades de un lugar a otro en las moléculas de ADN (dentro del mismo cromosoma o
no). Son elementos transposones, y al moverse contribuyen a la creación de nuevos
genotipos, y pueden acabar generando nuevas especies. Pueden afectar a la expresión de
los genes cercanos donde se insertan, e incluso pueden interrumpir un gen. Cuando los
virus se integran en un cromosoma (y forman un profago) se consideran elementos
genéticos móviles/traspasables. Incluyen muchos tipos. Tenemos los plásmidos, y
también secuencias de inserción: Repetidas e invertidas en cada extremo, para poder
interactuar con la transposasa (que permite el movimiento del elemento). Los
transposones son como “dos secuencias de inserción” (una de ellas ha perdido la
capacidad de moverse), y van unidas. Otros elementos móviles son los integrones, más
complejos, pero sin la secuencia típica repetida de inserción. Tienen una secuencia de
reconocimiento que le permite adquirir (si ven una secuencia similar) e incorporar para
adquirir más genes de resistencia (suelen contener casets de genes de resistencia). Las
islas del cromosoma son regiones con secuencias independientes al resto de las cercanas,
y las islas de virulencia son las que incluyen genes de virulencia a la célula.
Secuencias cortas repetidas: Principalmente en regiones intergénicas, participando en
evolución genómica (lugares de recombinación o de inserción de elementos
transposones). Participan en regulación de expresión génica. Ejemplos: Secuencias que
flanquean elemento transposones, repeticiones palindrómicas (secuencias CRISPR*).
*CRISPR: En bacterias, permiten cortar DNA viral e introducirlo entre secuencias
repetidas del genoma → Si entra el mismo virus a infectar, la secuencia “CRISPR” se
corta y se buscan coincidencias. Si la célula ya fue infectada, se unen las dos hebras (virus
+ genoma vírico viejo) y se degradan. Esto podría usarse en un futuro para la eliminación
de enfermedades genéticas.
Estudio de genomas bacterianos: Genómica
Ocupado de secuenciación, anotación, mapeo, función y comparación de genomas (euc o
proc). El objetivo principal es la secuenciación masiva del DNA, que permite el análisis
de los datos. La secuenciación masiva de nueva generación (NGS): Hace falta preparar
la muestra, fragmentar y preparar librerías, secuenciación masiva en paralelo y análisis
de los datos (ensamblaje, anotar, visualizar).
Metagenómica: Estudio del conjunto de material genético que procede de una muestra
de un ambiente.
Metagenoma: Conjuntos de genomas de microorganismos de un nicho (componen una
microbiota).
Microbiología 2020
CEBIO 24
Microbiota: Totalidad de microorganismos que habitan/colonizan un nicho. NO FLORA
Microbioma: Unión de los anteriores: microorganismos, hábitat, genomas y sus
ambientes y condiciones ambientales.
Microbiología 2020
CEBIO 25
Tema 16 - Mutagènesi Terminologia:
Mutant: canvi a nivell genòmic heretable amb conseqüències a nivell de genotip i “potser”
de fenotip.
Genotip: descripció dels gens d’un organisme. hisG45, en cursiva o subratllat.
Fenotip: característiques visibles d’un organisme resultat del seu genotip. → Fenotip
mutat. El +/- (com His-/His+) indica la absència o presència d’un caràcter (com poder
usar x metabòlit).
Auxòtrof: requeriment nutricional essencial en medi mínim → bac requereix un medi
amb tal perquè no pot sintetitzar-ho ell sol.
Protòtrof: soca salvatge sense requeriments nutricionals en medi mínim (wild-type
strain).
Origen de les mutacions:
Espontànies
- Errors espontanis polimerases: aproximadament 10-4 mutacions
base/gen/generació. Reparació 10-6/10-7/10-9/10-10 (això vol dir que d’un milió de
parells de bases, es repara un error màx, hi ha molts més errors que reparacions, i
no hi ha un error per cada milió).
- Hot spot: punts calents del DNA. Regió que per la seva seqüència de nucleòtids
és excessivament complexa.
- Lesions endògenes del DNA: canvis espontanis, depurinització, deaminació.
Induïdes
- Per agents exògens: agents mutagènics (UV, químic...).
- Sistemes de reparació “tendents a l’error”: introdueixen ells mateixos mutacions.
Casos en que el microorganisme decideix dividir-se encara que hi hagi mutacions
(el que importa és dividir-se), ja les repararem.
- Per agents biològics: elements mòbils del DNA (transposons…), bacteriòfags.
Errors en la replicació
· Aparellaments incorrectes (T-G, C-A, A-G, T-C). Transicions o transversions.
· Addicions o delecions. Origen: DNA loops o errors DNA polimerasa.
Si la mutació afecta a +2 pb, ho considerem una “reorganització”.
Canvis químics espontanis
· Depurinització: A o G per qualsevol.
· Deaminació: canvis CG per TA.
Procariotes rics en 5MC, que són hot spots. Quan es deamina una citosina es canvia per
uracil, però en el cas de la 5-metilcitosina es canvia per timina.
Agents mutagènics
Mutacions induïdes
· Radiacions (ionitzants i UV, amb baixa longitud d’ona, alta força de penetració):
provoquen dímers de timina i trencaments de DNA.
Mutacions induïdes per agents químics
Microbiología 2020
CEBIO 26
· Anàlegs de bases: molècules que s’assemblen a les bases del DNA en quant a estructura
(s’hi posen al lloc), però presenten propietats d’aparellament defectuoses. Un exemple és
el 5-bromuracil.
Agents que modifiquen les bases: Les alteren químicament: desaminants, hidroxilants,
alquilants.
Agents intercalants
Es posen enmig del DNA (ni substitueixen ni modifiquen bases): bromur d’etidi. Permet
veure el DNA quan s’irradia amb UV, ja que emet fluorescència i durant molts anys
s’usava a laboratoris. S’intercala entre les bases. És un potent agent mutagènic-
carcinogènic. (Molt pocs laboratoris usen actualment bromur d’etidi).
Lesions causades per les mutacions
· Dímers de timina (1).
· Trencament de doble cadena (2).
· Mismatch (3).
· Crosslink (4).
· AP site (5).
Mutacions puntuals: Microlesions: substitucions, delecions, insercions.
Conseqüències de les mutacions:
-Possibles efectes de les mutacions puntuals per substitució: expressió fenotípica.
· Missense: diferent aminoàcid, diferent fenotip.
· Nonsense: codó stop.
· Neutral: aminoàcid semblant, fenotip igual.
· Silent: igual aminoàcid, igual fenotip.
*Mutacions en gens vitals: “condicionals” (ts: temperature sensitive: mutant quan hi ha
una condició externa que permet la expressió de x gen. temperature sensitive a 37º no es
veu canvi, però a 42º (temp restrictiva) la mutació es manifesta: hi era però la proteïna
funcionava normal a 37.).
Codons stop (mutants supressors):
· Àmbar UAG.
· Òpal UGA.
· Ocre UAA.
-Mutants supressors: Una mutació externa secundària pot suprimir la mutació original.
Mutacions “Frameshift”
Desfasament en el patró de lectura: insercions i delecions (+/- 1; +/- 2). Una inserció +1
podria ser una mutació supressora si allà hi ha hagut una mutació -1 prèvia, per exemple.
Conseqüències:
- Proteïnes rares.
- Proteïnes més curtes per nous stop codons.
- Proteïnes més llargues per no stop codons.
Macrolesions (canvi +3 pb)
· Delecions: falten bases respecte a la soca wild-type.
Microbiología 2020
CEBIO 27
· Duplicacions: es dupliquen les bases respecte a la soca wild-type.
· Insercions: s’insereix una quantitat determinada de bases respecte a la soca wild-type.
· Inversions: es gira una seqüència de bases respecte a la soca wild-type.
· Translocacions: les bases es mouen d’un lloc a un altre del cromosoma respecte a la
soca wild-type.
Mutacions reverses i supressores
Mutacions reverses (back mutation)
La mutació converteix el mutant en salvatge:
- Aminoàcid original que restableix la funció original.
- Aminoàcid nou que restableix parcial o totalment la funció original.
Mutacions supressores
Ocorren en un lloc diferent al de la mutació original emmascarant o compensant la
mutació inicial sense revertir-la.
· Supressió intragènica en el mateix gen o codó; per exemple una addició restableix una
deleció.
· Supressió intergènica que es dona en un gen diferent.
Selecció de mutants
· Selecció directa: marcadors seleccionables, per exemple resistències.
·Selecció indirecta: RÈPLIQUES; marcadors no seleccionables, per exemple auxòtrofs:
Fem una rèplica de la placa i veiem si, per exemple, es formen colònies als medis sense
histidina.
·Contraselecció de mutants amb penicil·lina: selecció negativa.
Screening (crivellat)
Podem sembrar les colònies (algunes poques mutants i moltes normals): replicar-les en
medis diferents, un medi mínim i l’altre medi enriquit, i sembrar-les de forma ordenada.
Els que creixen en les dues colònies són els normals, els que només creixen en una són
els mutants.
Contraselecció de mutants amb penicil·lina: hi ha auxòtrofs i protòtrofs. Aquests
s’incuben amb penicil·lina, que mata les cèl·lules reproduccionalment actives. La majoria
de protòtrofs moren, ja que es troben en creixement, però els auxòtrofs sobreviuen ja que
no es poden multiplicar en el medi.
Mecanismes de reparació del dna
Mecanismes enzimàtics per la prevenció i reparació de mutacions i lesions al DNA.
Alguns organismes molt eficients: Deinococcus radiodurans 20X més resistent a
radiació UV i 200X més front radiació ionitzant que E. coli.
Mecanismes: Directes o indirectes:
· Directes:
- DNA polimerases amb activitat proofreading (exo 3’ 5’)
- Fotoreactivació: enzim capta fotons i s’activa, detecta dímers de timina i els resol.
- Sistemes de desmetilació (alquilants): Enzim que detecta que hi ha metilació on
no toca i la repara, evitant que calgui re-sintetitzar de nou la cadena.
Microbiología 2020
CEBIO 28
- Reparació mismatch.
- Reparació per escissió.
·Indirectes:
- Reparació per recombinació.
- Reparació SOS.
DNA poli amb proofreading
Sistema que comprova que s’hagi fet bé la replicació. Permet identificar quina és la
cadena de nova síntesi i quina la parental gràcies a les metilacions del DNA. La cadena
metilada és la cadena parental, i si hi ha diferencies repara la cadena no metilada, ja que
és la nova.
Fotoreactivació
Aquest és un mecanisme de reversió i consta de tres passos:
·En el primer, l’enzim escaneja la molècula de DNA buscant les lesions. Un cop troba el
lloc on es troba la lesió, s’hi uneix.
·En el segon pas l’enzim capta fotons i s’activa, reparant la lesió (en aquest cas dímers
de timina).
·En el tercer pas l’enzim se separa de la cadena de DNA i continua escanejant en busca
d’errors.
Aquest sistema de reparació no hi ha possibilitat d’error ja que no hi ha síntesi de DNA
involucrada.
Reparació de metilacions
Com que en aquest mecanisme de reversió no hi ha involucrada la síntesi d’una nova
cadena de DNA, no hi ha errors de reparació. El mecanisme consta de tres passos:
·En el primer pas la guanina es troba unida a un oxigen i a un grup metil.
·En el segon pas, l’acetilmetiltransferasa escaneja la molècula de DNA en busca de O6-
metilguanina i s’uneix al lloc de la lesió.
·En el tercer pas el grup metil es transfereix de la guanina a l’acetilmetiltransferasa (→
desmetilació). Un cop l’acetilmetiltransferasa té el grup metil, aquest complex es degrada.
Reparació mismatch
Repara errors a l’aparellament. Hi ha síntesi de novo de DNA. Hi ha un primer enzim que
reconeix el mal aparellament, el MutS. Es produeix una torsió del DNA en aquesta regió.
Un enzim, MutH (que té dues subunitats), detecta la cadena mare gràcies al patró de
metilació del DNA. La zona del patró de metilació i la zona on hi ha el mismatch
s’uneixen gràcies a l’enzim MutL. Finalment, es talla la regió on hi ha el mismatch (és
MutH qui s’encarrega de fer-ho) i es sintetitza un nou tros de DNA a partir de la cadena
mare reconeguda gràcies al patró de metilació, reparant així el mismatch i fent una cadena
de-novo.
Reparació per escissió
Reconeix dímers de timina i talla el tros. Hi ha diferents proteïnes implicades que
reconeixen el lloc on hi ha el dímer causat per radiació UV. Hi ha un reclutament de
proteïnes (procediment complementari entre elles) i poden passar dues coses:
Microbiología 2020
CEBIO 29
·Que es produeixi un únic tall on hi ha el dímer, concretament per l’extrem 3’.
·Que es talli la cadena per dos costats, és a dir, per l’extrem 3’ i per l’extrem 5’.
A continuació hi ha síntesi de novo de DNA ja que hi ha una cadena 3’-5’ que permet
iniciar la síntesi → es fa la de novo del tros a partir de la wild-type, després es degrada la
cadena tallada que contenia el dímer de timina. Es relliguen amb DNA lligasa, ja que
sempre queda un forat.
Reparació per recombinació
Sistema post-replicatiu. Hi ha una doble cadena que es replica. Aquesta conté un dímer
de timina, que després de replicar-se es repara generant un forat (endonucleasa talla) a la
cadena de novo 1 i a la parental 1. La reparació és gràcies a l’altra cadena mare, que
“dona” el tros (complementària/nova 1 = mare 2). Ara la mare 2 li falta el tros que ha
donat, i el sintetitza usant la complementària/nova 2 de motlle. Lligasa segella forats.
Reparació SOS
El sistema SOS està regulat per dues proteïnes, LexA i RecA. LexA és una proteïna
repressora que normalment impedeix l’expressió del sistema SOS. La proteïna RecA, que
normalment actua a la recombinació genètica, s’activa per la presència de danys al DNA,
en particular pel DNA monocatenari que es forma degut a l’estancament de la replicació.
La forma activada de RecA estimula l’autoinactivació de LexA per autoescissió → LexA
inhibida → sistema SOS des-reprimit → s’activa sistema SOS: causa l’expressió
coordinada d’una sèrie de proteïnes que participen en la reparació del DNA. Com alguns
dels mecanismes de reparació del DNA del sistema SOS son inherentment propensos a
cometre errors, poden produir-se moltes mutacions. Un cop que s’ha reparat el dany
original al DNA, el reguló SOS és reprimit i cessa la mutagènesi. És un cas de situació
extrema amb moltes monohebres, ja que és un sistema molt propens a donar errors i
mutacions.
Gens SOS
· SulA: inhibeix la divisió cel·lular. Indueix a que els bacteris filamentin (els deixa en
forma de xurro, sense dividir), ja que no es forma el septe. Fa que si hi ha algun error, es
pugui detectar abans de que se separin les cèl·lules i es puguin reparar els errors abans
que sigui massa tard.
· LexA: repressor de la transcripció dels gens SOS.
· RecA: activador de LexA i proteïna de la majoria de recombinacions homòlogues.
Hi ha més, amb altres funcions com per exemple la mutagènesi, la reparació de l'escissió,
etc.
Test de detecció mutàgens
Correlació mutagènesi i carcinogènesi: gairebé tots els carcinògens són mutagènics.
Els tests bacterians tenen diversos avantatges, són ràpids, fàcils i econòmics.
Un dels tests més emprats és el test d’Ames, tot i que també hi ha l’Inductotest i el
Cromotest.
Test d’Ames
El test d’Ames (anomenat així pel bioquímic Bruce Ames, que va desenvolupar aquesta
prova) fa un ús pràctic de la detecció de reversors a grans poblacions de bacteris mutants
Microbiología 2020
CEBIO 30
per avaluar la mutagenicitat de substàncies químiques potencialment danyines → podem
veure si una substància és capaç de revertir una mutació. El mètode estàndard per analitzar
substàncies químiques com a possibles mutàgens a la prova d’Ames és buscar un augment
a la taxa de retromutació (reversió) en les soques auxòtrofes dels bacteris. Aquesta prova
avalua retromutacions en lloc de mutacions directes (la generació de soques auxòtrofes a
partir de la soca salvatge) perquè els reversors són més fàcils de seleccionar.
És important que la soca auxòtrofa utilitzada en el test d’Ames contingui una mutació
puntual, per a que la taxa de reversió en aquesta sigui quantificable. Les cèl·lules d’aquest
auxòtrof no creixeran en un medi que no tingui el nutrient necessari (per exemple, un
aminoàcid), i inclús es poden sembrar en plaques grans quantitats de cèl·lules sense
formació de colònies visibles. Si hi ha reversors (retromutants), aquestes cèl·lules
formaran colònies. Així, si s’estén una suspensió de 108 cèl·lules a la superfície d’una
sola placa, és possible detectar quantitats tan petites com 10 o 20 reversors per 10 o 20
colònies que formen. Per altra banda, si la taxa de reversió ha augmentat per la presència
d’un mutagen químic, el nombre de colònies reversores serà encara major (el mutagen
indueix a la mutació i ha provocat a que la soca auxòtrofa muti i es torni “wild-type” o al
menys que no sigui X-). Després d’una nit d’incubació, es pot detectar la mutagènesi del
compost buscant un halo de retromutacions a la zona del voltant del disc de paper.
S’ha sotmès a una gran varietat de substàncies químiques al test d’Ames, que s’ha
convertit en un dels mètodes de cribratge més útils per determinar la mutagenicitat
potencial d’un compost. Com alguns mutàgens poden causar càncer en animals, el test
d’Ames serveix també com a mitjà de detecció d’agents carcinògens potencials. Exemple:
Tenim una soca auxòtrofa que és His-, no pot sintetitzar His i ho requereix al medi. Fem
un extracte i ho posem a una placa amb medi sense histidina, i afegim una substància
química que vulguem testar. Si aquesta substància provoca la mutació de la soca, veurem
que s’han format moltes colònies (muta i pot créixer perquè torna a ser wild-type o al
menys His+), i si és negatiu el resultat serà que no provoca la mutació (igualment podrem
veure alguna colònia per mutació accidental).
Microbiología 2020
CEBIO 31
Tema 18 – Ingeniería genética y biotecnología LEER BIOTEC DEL BROCK – PAG 354-362
Sistema modificación/restricción en bacterias: La célula tiene un sistema en dos proteínas
que protege el DNA propio de la destrucción frente a los propios sistemas de defensa y
destrucción de DNA. La enzima (endonucleasa) reconoce una secuencia palindrómica
(según la enzima corta solo una secuencia específica concreta) y la digiere, haciendo un
hueco en el DNA. Esta rotura genera extremos – romo (pulidos). Si este sitio estuviera
metilado por la metilasa, la enzima no reconocería la región y no la cortará. Así el DNA
de la célula se protege de sus propios sistemas de destrucción de DNA y destruirá el DNA
foráneo (virus etc). En otros casos se generan extremos cohesivos, en forma puzle,
sistema usable para la ingeniería genética.
PCR: Reacción en cadena de polimerasa: Creamos unos oligonucleótidos “primeros” que
se unirán a sitios especialmente específicos en cadenas de DNA desnaturalizadas por
calor. Después se pone la temperatura ideal para DNA polimerasa (proveniente de
bacterias termófilas, ideadas para esa temperatura) y se generan cadenas complementarias
de la parte concreta que nos interese. Nos permite amplificar cantidades muy pequeñas
de DNA (es muy sensible, simple en clínica y en forense) y obtener clonaje de genes
deseados, ya que es muy específica.
Ingeniería genética: Uso in vitro para modificar la información genética de un organismo
en un laboratorio. Se basa en la clonación molecular: Se coge un fragmento y se amplifica
– se corta con una enzima de transcripción / la misma que usamos para cortar el vector
(normalmente plásmido). La DNA ligasa acaba de formar el enlace entre material y
vector, para introducirlo en el host. Vector + DNA: DNA recombinante. Después de
añadir el DNA recombinante al host metemos marcadores para seleccionar (fase cribaje).
Cortar y pegar con enzimas de transcripción: Al incubar dos fragmentos cohesivos
compatibles/complementarios, se unen de forma natural (si se han cortado con la misma
enzima). Además, usamos la DNA ligasa (+ATP) para completar el enlace fosfodiéster
entre los extremos cohesivos.
Los vectores de clonaje deben ser elementos genéticos pequeños y que se autorrepliquen
en hospedadores (virus o plásmidos habitualmente). Sirven para transportar y replicar los
extremos clonados de DNA. Además de los plásmidos, hay otros vectores posibles. Los
hospedadores deben ser fáciles de crecer (rápidas y baratas), fáciles de transformar con
DNA (fácil introducir el DNA) … Los mecanismos de transferencia horizontal habituales
(transformación, transducción, conjugación, o en caso de eucariotas, transfección) son los
usados para transmitir los vectores de clonaje a los huestes. Habitualmente habrá que usar
métodos artificiales para introducir el vector, ya que hay organismos no aptos para la
transformación. Añadimos además un marcador para detectar si la célula realmente se ha
transformado con el vector de clonaje (añadimos un marcador de color, una resistencia
antibiótica…) → etapa de “cribaje”. Otra técnica de comprobación es el uso de la
hibridación con sonda radioactiva (hacemos radiografía posterior).
Un vector de clonaje típico es un plásmido con origen de replicación, un marcador y un
banco de lugares de corte por encima de restricción → Cuantos más sitios haya más
lugares podremos usar para introducir el DNA. A veces encontramos un segundo
Microbiología 2020
CEBIO 32
marcador (1º suele ser resistencia y el 2º un colorador como la β-galactosidasa). Así solo
crecerán las bacterias que han integrado el plásmido (y los plásmidos con la coloración
diferenciarán la bacteria con plásmido+ o -).
Mutar un gen
-Mutación puntual: Cambiar una base. Puede aparecer un stop, puede producir una
mutación no silenciosa (cambia un aa que cambia la proteína) o una silenciosa (no varia
el aa). Podemos mutar una letra usando PCR → podemos construir una cadena
complementaria con la mutación, y se lo podemos introducir por transformación y se
podrá recombinar con la wild-type.
-Mutación mayor: Permite cambiar promotores, genes enteros (reemplazo génico), o
interrumpir génicamente (borrarlo). Interrupción génica: Le introducimos un fragmento
“gen x” al plásmido (con un marcador de resistencia antibiótica), y lo introducimos a la
bacteria → el plásmido se linealiza y puede recombinarse con el cromosoma con estos
sitios de recombinación del “gen x” (el plásmido tiene fragmentos de gen x también, y
pueden recombinarse gen x cromosómico y gen x del plásmido, que tiene un casete
insertado en medio). Esto permite que el fragmento “gen x” original se haya mutado y
recombinado → “knockout” → El gen x del cromosoma ahora tienen un fragmento en
medio (del casete) que lo inutiliza. También lo podemos sustituir directamente por otro
gen – mediante extremos complementarios podremos insertar el gen x (del plásmido) con
otro gen metido dentro
+ cuestiones del pwp y resumen
Microbiología 2020
CEBIO 33
Tema 19 – Evolución y diversidad taxonómica de procariotas Concepto especie en microbiología: Concepto polifásico (múltiples facetas), con
aproximación genotípica, fenotípica y filogenética. Concepto: Unidad fundamental de la
diversidad biológica (en general). En micro, especie: conjunto de cepas que comparten
algunos rasgos fenotípicos, son genéticamente coherentes y comparten un antepasado
común exclusivo de este grupo (monofilético). +10.000 caracterizadas (y muchas más sin
identificar).
Taxonomía (ciencia de caracterización, nombre y clasificación de organismos siguiendo
criterios establecidos) y sistemática (estudio de diversidad de organismos y sus relaciones
[filogenia y taxonomía]). Métodos taxonómicos de clasificación de microorganismos:
Fenotípicos (rasgos como morfología, metabolismo, fisiología, pigmentos, química de la
célula y ácidos grasos, resistencias…), genotípicos (hibridación DNA, huellas genómicas,
análisis de secuencias…) y filogenéticas (árboles filogenéticos a partir de alineación de
secuenciación de DNA).
Hibridación DNA (prueba genotípica): Si mezclamos DNA de dos organismos (misma
especie), marcamos las cadenas (para saber cuál es de cada organismo) y las separamos
(temperatura), son tan similares que podrán unirse y darse una hibridación (debería ser
100% si es la misma cepa y especie). Actualmente la hibridación es digital, no se hace el
experimento como tal (se comparan las secuencias secuenciadas y da un
número/porcentaje de hibridación).
Huellas DNA: Generamos fragmentos de DNA y con electroforesis (y si hiciera falta,
marcaje), podemos comparar cepas/genomas/materiales genéticos.
Métodos moleculares: Secuenciación: Se puede secuenciar genomas completos con
fragmentos amplificados (con PCR etc). Podemos comparar fragmentos aislados/genes
únicos (como el 16S RNA, que se ha mantenido y conservado), múltiples genes o incluso
un genoma completo. Podemos construir con ellos árboles filogenéticos (de origen
evolutivo) con el alineamiento múltiple de las secuencias.
Diversidad del mundo microbiano: Según procesos que dan lugar a variación genética
y surgimiento de nuevos alelos (mutación, recombinación, transferencia horizontal e
inserciones/deleciones como elementos móviles). La frecuencia de alelos en las
poblaciones va variando en el tiempo según selección y deriva, y eso acaba desarrollando
la evolución de la población a largo plazo (en microorganismos, hay microevoluciones
de un día para otro). La diversidad está organizada en taxonomía (nomenclaturas).
Taxonomía depende de un orden jerárquico para ordenar en orden ascendente según
similitud fenotípica y genotípica. Grupos taxonómicos: Reino/Dominio → Fílum →
Clase → Orden → Familia → Género → Especie → (subespecie, cepa…). “el rey era
Microbiología 2020
CEBIO 34
filósofo de clase alta que ordenó para su familia género de buena especie”. Actualmente
tenemos bacterias, archeas y eucariotas (división de Woese y colaboradores, usando
secuenciación).
Sistema de 3 dominios basado en relaciones genéticas: Basado en la secuenciación del
16S en procariotas y 18S en eucariotas.
ARCHAEAS – Dominio propio. Viven en suelo, sedimentos, mar… Con muchos
extremófilos. Tienen membrana distintos a bact y euc, con enlaces distintos, y pared sin
peptidoglicano y RNA polimerasa similar a euc. Enorme diversidad metabólica, con tipos
tanto de aerobios y anaerobios (incluso algunas metanógenas).
Apuntes ARCHAEAS:
Membranas arqueanas: Enlaces éter entre glicerol y cadenas hidrófobas laterales. Lípidos
sin ácidos grasos pero laterales funcionales (tienen isopreno). Membrana citoplasmática
formada de diéteres de glicerol (20C fitanilo →5 isoprenos) o tetraéteres (40C en cadena
lateral). En los tetraéteres se unen covalentemente los laterales del fitanilo → monocapa
(no bicapa) muy resistente al calor (archaea hipertermófilas). Si algunos de los grupos
hidrófobos están unidos covalentemente y otros no, combina mono y bicapa. Cadenas
laterales con anillos (ciclpentilo, ciclohexilo…), que dan funcionalidad, además de
azúcares. Lo básico exterior hidrófilo e interior hidrófilo se mantiene con bacteria, y
permite permeabilidad ideal. Pared celular Archeas: NO peptidoglicano (ni suele haber
membran externa). Distintos tipos:
-Pseudomureína (polisacáridos): NAG y N-acetiltalosaminurónico (sustituye
NAM). Los enlaces son B1-3 (no 1-4). Provienen de un polisac común
(pseudomureína y peptidoglicano).
-CAPA S: Moléculas entrelazadas (prot y glicoprot). Todas archaeas principales
tienen (algunas bac tmbien). Puede aguantar pres osmótica, pero suele ir
acompañada (siempre más exterior). Actúa de filtro exterior, retiene proteínas en
el exterior… Al no tener peptidoglicano, resistentes a penicilinas o lisozimas.
Transcripción DNA Archaea – propiedades moleculares similares a eucariotas más que
bacterianas (aunque tienen tmbien operones, propios de bac). RNA-poli +complejas,
única (euc+1), similar a euc, con 12 subunidades (vs 4 bact). 3 secuencias de
reconocimiento de promotores de 2 dominios procariotas (reconocidas por factores de
transcripción). Principal: caja TATA (corta, 18-27nucleotidos delante inicio
transcripción), secuencia reconocida por proteína de unión a caja TATA (TBP, tata
binding protein). Antes de TATA tenemos elemento de reconocimiento B (BRE),
reconocido por TFB (factor de transcripción B). El elemento que inicia es secuencia al
principio de la caja TATA. Cuando TBP+TATA y TFB+BRE, RNa poli se une y empieza
transcripción (en euc requieren factores de transcripción adicionales). Para acabar
transcrip tenemos en algunos genes secuencias invertidas + secuencia rica en AT (similar
bac). Las secuencias intercaladas que codifican proteínas son raras en arq (no en euc,
donde hay genes separados por regiones no codificantes). Genes arquéanos contienen
intrones (requieren maduración para formar tRNA o rRNA), pero son procesados
diferente que en euc (se quitan mediante ribonucleasa específica que reconoce unión
intrón-exón). En euc, se eliminan intrones mediante “corte y empalme” – se hace en el
Microbiología 2020
CEBIO 35
núcleo por empalmosoma, generando mRNA maduro final. Exclusivamente para euc, se
añade una caperuza (antes de acabar transcrip y ayuda a iniciar la traducción) y recortar
extremo 3’ para añadir la cola poli-A (100-200).
Tamaño contenido genoma procariota: Similares en bac y arch. Cada megabase dna
procariótico codifica 1000 ORF (aumenta tamaño de genoma, proporcionalmente número
de genes, cosa que no pasa en eucariotas). Si tienen poco material, son eficientes con él,
pocos o sin intrones, inteínas o transposones, con espacio intragénico mínimo. Los más
grandes tienen 10000 genes aprox /hay mucha variabilidad en tamaño. Autótrofos
necesitan algunos genes más que heterótrofos, pero no requieren un genoma enorme (para
ser autótrofos o extremófilos). Los genomas más pequeños los tienen parásitos o
endosimbiontes (menor a 1,2 Mbp siempre lo son). El genoma no endosimbionte
procariota más pequeño es de una archaea (pero tiene más ORF que el siguiente menor,
ya que están compactos y no tiene apenas dna no codificante). Se estima que unos 250-
300 genes es el mínimo para hacer viable la célula. AL contrario, hay procariotas con
genomas muy grandes, y hay procariotas con genomas más pequeños que euc, pero con
más genes (aunque tengan menos dna, porque casi todo es codificante). Los genomas
están moldeados para el estilo de vida de sus organismos (un hipertermófilo marino tiene
gran cantidad de su genoma, un 7%, destinado solo a metabolizar azúcares, ya que vive
en un ambiente rico en materia orgánica). Los parásitos tienen pocos genes para sintetizar
aminoácidos, ya que su huésped proporciona los aminoácidos que necesite (pero, por
ejemplo, pueden tener genes que codifiquen para proteasas, permitiendo romper péptidos
del huésped en aminoácidos). Aunque tengan un genoma pequeño, no es posible
prescindir de aparato sintetizador de proteínas (cuanto más peque genoma, mayor
proporción de genes para procesos de traducción). Los genes destinados a replicación,
transcripción DNA u otras funciones vitales son una pequeña fracción del genoma proc.
Los genomas grandes tienen más genes de regulación, además de tener genes metabólicos
especializados (más competitivos en su hábitat). En ARCHEAS, habitualmente gran parte
del genoma está destinado a producir energía y coenzimas, y menos genes de
metabolismo de carbohidratos o membrana (aunque muchas rutas son desconocidas).
Ambos dominios de proc tienen muchos genes de función desconocida u hipotética.
Regulación y transcripción archaea. Para regular RNA poli, dos estrategias. En bac la más
habitual es usar proteínas de unión al dna, bloqueando o promoviendo actividad RNA
poli. La otra estrategia, más habitual en euc, es coordinar proteínas “factores de
transcripción” para que interaccionen con rna poli. La regulación archaeana se parece más
a la bacteriana. Las represoras arqueanas bloquean unión RNA-poli o unión TBP (a
TATA) o TFB (a B), necesarias para que RNA-poli se una a promotor arqueano. Algunas
activadoras van al contrario (incorporan TBP, facilitando la transcripción). Ejemplo:
Proteína NrpR, que reprime genes implicados en asimilar nitrógeno (cuando hay mucho
nitrógeno en la célula, NrpR reprime genes de asimilación, pero si hay poco se dispara
alfa-cetoglutarato, que actúa como inductor uniéndose a NrpR, perdiendo esta afinidad
por la región promotora del gen que regula → deja de bloquear transcripción). Regulación
positiva: Unión a la región promotora incrementa transcripción (algunos exclusivos arch
otros relacionados con bac). Proteína SurR actúa de activadora o represora según donde
se una. La regulación del metabolismo celular responde a cambios de temp, pH,
disponibilidad de nutrientes… La entrada de efectores en la célula transmite la
Microbiología 2020
CEBIO 36
información (o es detectada por sensores externos, transmitiendo al resto de la maquinaria
reguladora → transducción de señales).
Transferencia horizontal de genes en Archaea: Muchas tienen un único cromosoma
circular, pero también hay transferencia horizontal. Poco estudiado en lab (condiciones
extremas de temp etc, dificultan proceso). Otro problema: inmunidad a muchos
antibióticos, dificultando elección de marcadores. La mutagénesis por transposones está
muy desarrollada en algunas especies (se han desarrollado otras herramientas como
vectores lanzadera para estudiar la bioquímica inusual). La transformación tiene detalles
y requisitos que varían según el organismo: liminar iones metálicos causa desensamblaje
de la capa glicoproteica de la pared -→ permite entrar el DNA. Las Archaeas con pared
rígida son difíciles de transformar (electroporación a veces funciona). La transducción es
poco práctica (pequeño tamaño explosión, pocos virus…). Conjugación tiene 2 tipos:
-Formación pelos y transferencia plásmido unidireccional, método bact (aunque
genes para ello muy distintos a los de bac).
-Conjugación sin plásmidos de fertilidad: Transferencia bidireccional. Se forman
puentes citoplasmáticos entre células acopladas.
Dominio Bacteria - +80 fílums – 6 grupos agrupan +90%:
-Fílum Proteobacteria – con membrana externa (gramnegativas)
-Fílum Firmicutes -sin (gram+)
-Fílum Tenericutes -sin (gram+, aunque no se tiñen)
-Fílum Actinobacteria -sin (gram+)
-Fílum Bacteroidetes -con (gram-)
-Fílum Cyanobacteria -con (de todo)
Muchos fílums y grupos no se han podido cultivar en laboratorio (se conocen por
secuenciación).
Proteobacteria: La característica común es que son gramnegativas, e incluye 1/3 bacteria.
Todas las diversidades morfológicas y metabólicas: quimiorganotrofos, quimiolitotrofos,
fotótrofos… Y aerobios y anaerobios, e incluso fermentadores. La mayoría de bac. con
relevancia médica/agrícola/ambiental están aquí, e incluyen las bacterias entéricas →
Orden Enterobacteriales (dentro de gammaproteobacterias).
➔ Dentro de las gammaproteobacterias tenemos las bacterias entéricas (orden
enterobacteriales). Grupo filogenético homogéneo, todos bacilos
gramnegativos, aerobios facultativos y no forman esporas. Distintos géneros
de metabolismo fermentativo distinguen géneros dentro del grupo. Son
inmóviles o tienen flagelo peritico. Incluye muchos patógenos (peste negra).
Firmicutes: Gram positivo, poca guanina y citosina. Incluye las bacterias del ácido láctico,
y algunos pueden formar esporas.
Microbiología 2020
CEBIO 37
Actinobacterias: Gram +. Muchas guaninas y citosinas. Son aerobios, forma bacilo o
filamentosa y viven en el suelo, no suelen ser patógenos (menos tuberculosis y lepra) y
son productores naturales de antibióticos y sustancias industriales.
Tenericutes: No tienen pared celular (no se tiñen con Gram, pero pertenecerían a
grampositivos). Son muy pequeños (genomas también) y viven asociados a plantas y
animales (usan los sistemas del huésped).
Bacteroidetes: Gram negativos, no forman esporas, móviles y aeróbicos y anaeróbicos.
Abundan en el tracto digestivo (más abundantes).
Cyanobacteria: Hacen fotosíntesis oxigénica, grupo grande y heterogéneo. Hay especias
unicelulares y otras filamentosas que forman cadenas. Oxigenaron la atmósfera actual.
Origen de la Tierra
Creación: 4.600 millones de años. Bac aparecieron hace 4.000 millones de años ->
seguramente en chimeneas hidrotermales (agua a alta temperatura con minerales).
La atmosfera primitiva tenía una temp > 100ºC, y con mucho vapor de agua, CO y CO2,
H2, N2, posiblemente amoníaco, sulfuros… Las únicas fuentes de energía eran la intensa
radiación de luz, UV e ionizante, descargas eléctricas, geotérmica (volcanes)… Y por
tanto las primeras formas de vida debían ser anaeróbicas (atmósfera anóxica), autótrofas
(co2 como fuente de carbono) y/o quimiolitotrofas (usando H2 (H2S) como fuente de
energía).
Iniciales quimio-litoautótrofas anaeróbicas (no había oxígeno) → Generación de oxígeno
en la atmósfera → Cambio de color del agua y el cielo, y se dieron las condiciones de
posibilidad de generación de eucariotas (células resistentes al oxigeno). Teoría de
formación de euc → endosimbiótica. Esto se evidencia por la genética de mitocondrias o
cloroplastos. Otro factor que influye en creer que Archaeas y Euc tienen origen común es
por todos los mecanismos de transcripción // pero hay un error: las membranas euc y
Archaeas no tienen nada que ver, las de arch se parecen a bac.
Dos teorías: Se combinaron bac (ancestro mitocondrias) y archaeas con núcleo formado
para formar euc. Teoría 2: El ancestro de la mitocondria se combina con archaea y
después surge el núcleo. Se postula que la célula primitiva archaeana adquirió material
genético bacteriana, y transfirió material genético, material de formación de membrana.
Según el modelo, el núcleo o estaba ya formado entonces o se formó a partir de ahí → se
apoya la teoría de que el núcleo se formara luego, ya que de ahí que este quedara envuelto
de membrana similar a bacteria (con la otra teoría el núcleo quedaría envuelto de
membrana proveniente de archaeas, ya que todavía no habría recibido material
bacteriano).
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Temas 20 y 21 - Ambientes microbianos y diversidad funcional. Las bacterias tienen diversidad filogenética (genética, genómica y taxonómica) o son
agrupables por diversidad funcional (diversidad morfológica, metabólica, fisiológica o
ecológica), con grupos como fotosintéticos, móviles, fermentadores, litótrofos, fijadores
de nitrógeno… Pudiendo pertenecer a diversos grupos a la vez. Esperaríamos que
organismos genéticamente similares (pero no tiene porqué): Hay divergencias entre la
diversidad filogenética y funcional – debido a transferencias horizontales, convergencia
evolutiva (organismos distantes filogenéticamente obtienen un mismo mecanismo a partir
de rutas diferentes) y secuencias móviles (transposones, secuencias de inserción…).
Diversidad metabólica de bacterias
Hay distintas formas de ganar energía → fuente de energía puede ser inorgánica o
orgánica, puede ser de un compuesto no químico (luz, fototrofía), aceptores de electrones
distintos, distintos métodos (respiración o fermentación) … Nuestro metabolismo
quimioorganoheterótrofo aeróbico: Hacemos respiración aeróbica usando compuestos
orgánicos. Mediante catabolismo obtenemos monómeros o productos que puedan donar
electrones y finalmente generar ATP (en nuestro caso expulsamos CO2 y el O2 es aceptor
de electrones). La reacción de obtener agua a partir de oxígeno y protones con electrones
no es directa, requiere la cascada de señales (cadenas de transporte electrónico etc). En
las bacterias el oxígeno está disuelto en el medio. El complejo proteico ATPasa permite
generar ATP a partir de la reinserción de hidrógeno a la célula. En el ambiente primitivo
de la Tierra donde surgió la vida no había compuestos orgánicos ni oxígeno, había mucho
más N2. La atmósfera era anaeróbica (solo CO2 como fuente de carbono → requiere
organismo autótrofo) y como fuente de energía solo había disueltas sustancias no
orgánicas (óxidos, ácidos…). El primer organismo entonces debía ser quimiolitótrofo.
Surgieron después los fotótrofos anoxigénicos. Al surgir las cianobacterias, que
generaban O2 a partir de sus reacciones fotótrofas, oxigenaron la atmósfera que tenemos
hoy. Ejemplos de fuentes de energía que usan bacterias quimiolitótrofas (lo usan como
donador de electrones): Fosfolito, hidrogeno (bacterias del hidrógeno), sulfuro, azufre,
amonio, nitrito (bacterias nitrificantes), hierro ferroso…
-Ejemplo oxidación H2 para usarlo en la respiración para bacterias del hidrógeno:
-Enzima hidrogenasa coge hidrógeno molecular y lo transmite a la cascada de
proteínas de transferencia de electrones. Se genera el gradiente de protones que la
ATPasa usa para generar ATP. Aquí el donador electrones es inorgánico. El
anabolismo usa el ATP, electrones de otra hidrogenasa y hidrógeno atmosférico
(como las plantas) para generar material celular para la célula. Las cascadas de
transferencia de e- en este caso finaliza con un oxígeno como aceptor de electrones
(respiración aeróbica oxigénica).
-Ejemplo oxidación azufre:
-Utilizan o azufre o sulfuro de hidrógeno o sulfitos como donadores de e-. Estas
sustancias inorgánicas pasan a la cascada de reacciones de la membrana
(maquinaria respiración), producen protones → ATP mediante ATPasa (oxígeno
como receptor final de e- → aeróbico oxigénico). Este grupo que fijan el CO2.
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El experimento típico es depositar bacterias en un tubo y dejarlas un tiempo,
además de tener una fuente de luz con ritmo natural (día noche), y con el tiempo,
con semanas se diferencian entre nivel de oxígeno en la columna, condiciones
iluminación, intercambio de metabolitos… Normalmente los superiores son cyano
y consumen CO2 y liberan carbono orgánico, y la siguiente capa serán los que
usan esos residuos de los primeros.
-Ejemplo oxidación hierro ferroso:
-Para poderlo oxidar requiere la bacteria un medio muy ácido. Quimiolitótrofas
autótrofas (consumen CO2) extremófilas de pH (acidófilas). Bacterias de estas
pueden tener magnetosomas (pueden orientarse a los polos magnéticos).
-Oxidadoras de compuestos inorgánicos del nitrógeno → NITRIFICACIÓN: 2 grupos:
-IZQ: Transforman el amoníaco a nitrito, y el amoniaco es el donador de
electrones (inicia la cadena respiratoria). Organismos aerobios que usan oxígeno como
aceptor final.
-DER: La enzima aceptora del donador de electrones es distinta, y transforma
nitrito a nitrato (forma asimilable por otros organismos que necesitan nitrógeno, como
plantas). El donador es el nitrito.
Diversidad de bacterias fotótrofas: No todas son oxigénicas ni todas usan el agua como
donador de electrones. Las cianobacterias son las únicas fotoautótrofas oxigénicas
(produce ATP a partir de un centro fotosintético, pigmentos como clorofila que son
fotoprotectores y cadena con un último aceptor, el H2O → genera O2). Permite fijar el
CO2 atmosférico y convertirlos en compuestos orgánicos. Antes de estos oxigénicos
había los anoxigénicos, que usaban aceptores como los azufres (producen sulfato, no
oxígeno). Estos anoxigénicos cuentan con pigmentos accesorios (“bac rojas y verdes”),
que también protegen.
Bacterias verdes y rojas
Las no azufre también pueden usar azufre, depende de la cantidad y de lo que usen habitualmente.
Hay gran diversidad de pigmentos fotosintéticos accesorios (no solo el caroteno típico).
Esto permite también a las bacterias coexistir en el mismo lugar sin competir, ya que
absorben longitudes de onda distintas.
Las bacterias del azufre producen cristales de azufre, gránulos intracelulares (rojas azufre)
o extracelulares (verdes azufre). Tienen estructura similar al cloroplasto, el clorosoma,
que es donde ocurre la captación de la luz.
Las cianobacterias son un Fílum completo (Cyanobacteria) y muy diversos
morfológicamente (se corresponden con que hacen fotosíntesis oxigénica). Hay
agregados celulares, formando filamentos… Tienen capacidad de tener dimorfismo
celular, habiendo en el filamento células con diferencias de forma (con heterocistes), con
morfología distinta. Algunas especies tienen una “doble” membrana (recuerda a
eucariotas). El color verdoso más el color azulado (de ficocianina) también otorga
protección frente ciertas radiaciones. El heterociste es una diferenciación de las células
Microbiología 2020
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vegetativas (que hacen fotosíntesis), y no hacen fotosíntesis, pero hacen fijación de
nitrógeno atmosférico. Para fijar nitrógeno no puede haber oxígeno, ya que este inhibe el
proceso → forma una célula diferenciada que puede dejar pasar metabolitos (entran por
la membrana selectiva desde células vecinas) pero no permite pasar el oxígeno.
Las cianobacterias son responsables del 80% de fotosíntesis marina y fijación de
nitrógeno marino, y hacen el 35% de fotosíntesis en tierra. Muchas tienen vesículas de
gas (flotan y reciben más luz y oxígeno). También dominan en ambientes extremos
(desiertos, salinas…).
Ecología microbiana
Estudio dinámica de comunidades e interacciones entre microorganismos, entre ellos, con
su entorno y con otros seres vivos. Estudia qué hay, cuantos hay, cómo interaccionan y
qué pueden hacer. Contribución de la metagenómica: Al poder estudiar los genomas que
hay en un lugar se puede hacer a gran escala → extracción de DNA/RNA de la muestra
y secuenciación masiva en paralelo, pudiendo obtener diversidad y abundancia de
material.
Conceptos
Población: Conjunto de individuos de una misma especie, mismo lugar, mismo tiempo.
Gremio: Poblaciones microbianas que explotan mismo recurso, manera similar a una
comunidad. “Gremio fotosintéticos en un lugar”
Comunidad: Conjunto integrado de poblaciones (gremios) microbianos que interaccionan
entre ellos y coexisten en un hábitat determinado.
Hábitat: Espacio físico donde interaccionan entre ellas poblaciones de una comunidad.
Nicho: Espacio y recursos (incluye hábitat) explotados por un gremio en una comunidad.
Función del individuo en un ecosistema y relaciones que establece. Dos especies
comparten nicho → compiten.
Ecosistema: Todo junto: Suma organismos con factores abióticos (no vivo también) de
un ambiente determinado.
Ejemplo: el lago con sedimento.
Recuerdo: Diversidad funcional: Metabólica, fisiológica… Permite explorar distintos
hábitats y nichos (en comunidades, interaccionando medio ambiente). Se agrupan igual
que en la naturaleza (no como taxonómica).
Partimos de individuo → especie (mismo espacio y tiempo; colonia en placa de agar
también, se originó la especie de una célula) → gremio (especies que explotan recursos
del medio de la misma manera). Ecosistema son comunidades interaccionando entre ellas
en relación al medio/ambiente.
ej comunidad de sedimentos del lago.
Hábitat: espacio físico donde está.
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Ambiente: Espacio físico más condiciones (climáticas, atmosféricas), alrededor de un
individuo/especie. (1mm alrededor de ellos es suficiente para elaborar un hábitat).
Microhábitat de una partícula de suelo. Especies con aire, agua, sedimentos, minerales…
En partículas podemos encontrar capas con distintas condiciones de oxígeno (permiten
distintas especies vivir allí).
2 ambientes:
-Ambientes terrestres: Encontramos esporas (muy resistentes), algunos virus… En el aire
hay poca cosa porque es complicado para muchos vivir ahí. Hay hábitats y
microambientes muy diversos (capas de suelo), diferentes pH, disponibilidad de agua y
de materia orgánica. No hay mucha luz solar, y es anoxia (poco oxígeno), las plantas
tienen un papel subordinado y son esenciales en reciclaje. Hay muchos microorganismos
debajo de las raíces y en contacto directo; es donde hay más variedad del mundo.
Risosfera: cerca de las raíces. Hasta 3km de profundidad se han encontrado
microorganismos vivos. Limitados por cantidad de agua, oxigeno escaso, cantidad de
materia orgánica (no hay descomposición cercana).
-Ambiente acuático: Donde surgió la vida, de los más importantes, ya sea agua dulce o
salada. La cantidad de relativa de bac y archaeas se invierte a medida que vamos bajando
en profundidad. Las bacterias se acaban igualando a la concentración de Archaeas (y
tendremos extremófilos → barófilos). Los lagos pequeños tienen mucha materia orgánica.
En estos ambientes, los microorganismos fotosintéticos son los proveedores primarios
(no las plantas como resto del mundo). La fotosíntesis de cianobacterias subacuáticas es
imprescindible para el ecosistema marino. Hasta 100m de profundidad tendremos luz, y
encontraremos diferencias de sal, de presión, de materia orgánica… Y de lo que más hay
es virus (aunque no muy estudiados). En el gráfico se aprecian distintas especies de
microorganismos marinos Ordenados por salinidad (vemos que con más profundidad hay
más archaeas y menos bacterias, aprox). Un estudio de metagenómica te permite llegar a
grandes conclusiones (con el nivel de sal en el agua, que influye muchísimo).
Los microorganismos tienen una habilidad para unirse a superficies. Allí algunos
microorganismos podrán formar colonias, aunque no todas pueden adherirse tan
fácilmente. Deben tener pilis, cápsulas pegajosas… Si están flotando por ahí son células
planctónicas. Unos genes permiten generar una matriz extracelular causado de DNA y
proteínas (provienen del sacrificio de otras células), que podrá unirse a superficies
(biopelículas, biofilms). Esa matriz provoca muchas resistencias a microorganismos (la
biopelícula impide que afecte). Algunas podrán volverse a dispersar y repetir el ciclo.
Sobre material inerte (rocas) las microorganismos forman films para no irse con la
corriente y adherirse correctamente. El biofilm de los dientes también se mantiene al
cepillarlos. No conviene que haya en catéter o hospitales (microbiota normal podrían
empezar a crecer en plásticos y formar pandemias). También se forman en cascos de
barcos, alcantarillado, tuberías… Se forman tapetes de microorganismos: una capa sobre
otra, organizadas de tal manera que las estructuras se favorecen entre ellas. Suelen
encontrarse en zonas de poca diversidad (que no haya competencia). El nivel de oxígeno
crece rápido por la actuación de cianobacterias.
Microbiología 2020
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Ciclos biogenoquímicos: Movimiento de materia /sustancias químicas en los ambientes a
través de los seres vivos y procesos químicos de la atmosfera. Son transporte internacional
y muy importante para el ambiente de la tierra. Ciclo del oxígeno, del carbono (que suelen
ir juntos en plantas). Ciclo nitrógeno, azufre, hierro, fósforo… Si el hombre ejerce una
fuerza sobre el ciclo desajusta el ciclo (añade o sustrae cosas). Por ejemplo, el humano ha
añadido 40%CO2 → desequilibrio de comunidades.
Ciclo nitrógeno
Nitrificación/desnitrificación. El nitrógeno lo encontraremos como nitrógeno
atmosférico, como nitrato, como iones de amonio… Con distintos grado de oxidación
(propiedades metabólicas permiten que un microorganismo genere uno aprovechando
otro, un segundo microorganismo coge el residuo del primero etc). Todo ese ciclo permite
vida de muchos microorganismos. Fijación de nitrógeno:
𝑁2 + 8𝐻 → 2𝑁𝐻3 + 𝐻
Reacción muy energética y se da por distintos grupos, llamados como diazótrofos. Hay
de muchos tipos (algunas verdes y púrpuras incluso). Tienen el complejo enzimático de
la nitrogenasa que permite esto. La reacción global requiere mucha energía. Esta enzima
se inhibe TOTALMENTE con el oxígeno (cada especie tiene una forma distinta de
evitarlo, heterocistes en vegetales, por ejemplo). Convertir nitrógeno en una sustancia
asimilable por las plantas se hace en dos reacciones por distintos grupos de
microorganismos (uno oxida el amoníaco [nitrificación, NH3 → NO3] y otro hace el
segundo paso para obtener nitrato [desnitrificación, NO3 → N2]). Tienen una
membrana dentro (¡no orgánulo eucariota!) y es donde ocurre la reacción de nitrificación
(además de la membrana citoplasmática). Nitrificación es un proceso de oxidación, y la
fijación es un proceso de reducción. Organismos quimiolitótrofos que oxidan el amoníaco
para donar e- a la cadena electrones (que al final los cederá al oxígeno). La
desnitrificación la hacen aerobios facultativos (podrían como último aceptor nitritos o
nitratos, y lo convierten en gas nuevamente). Suele hacerlo un único microorganismo
(aunque pueden ser varios a etapas). Esto permite reducir el nitrito a nitrato y después a
nitrógeno atmosférico. Los realmente aprovechables por las plantas son nitritos y nitratos.
En el ecosistema el nitrógeno es importante para formar un reservorio y es la fijación del
nitrógeno del 83% mundial (el resto no es biológica). Estas bac nitrificantes y
desnitrificantes se pueden usar para sanear el agua. En el suelo ayudan a formar los
ecosistemas. Con derivados del amoníaco podemos fermentar bac del suelo.
Hay ciclos equivalentes, como el del azufre.
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Temas 22 y 23 - Simbiosis y relación con el hombre Relaciones con otros individuos (humanos), con el hueste, defensa de éste, mecanismos
de patogenicidad, epidemiología y control de enfermedades…
Simbiosis (microbiana): Relación entre uno o más organismos (uno micro) que viven
juntos relación estrecha y prolongada (comparten ecosistema). Tendremos un
microorganismo (sobre todo procariotas), y el otro puede serlo o no. Y puede darse entre
especies muy diferentes. Pueden asociarse por ejemplo hongos con algas para formar
líquenes. Ejemplos: entre bac: consorcio fototrófico, entre micro y plantas: nódulos
radicales de leguminosas o entre micro y animales: microbiota intestinal humana.
La endosimbiosis es un subtipo donde uno de los individuos reside dentro del otro.
Endosimbiótico obligatorio (micoplasmas, sin pared, genoma peque y gram positivos,
aunque no se tiñen).
Mutualismo: Simbiosis con beneficio mutuo entre las dos especies.
Consorcio: Unión entre dos o más especies, entre células sobre todo bacterianas
y sobre todo en ambientes acuáticos.
Comensalismo: Uno se beneficia y el otro ni beneficiado ni perjudicado. (no es muy
común, la evolución suele derivar a mutualismo)
Parasitismo: Un miembro de la simbiosis resulta perjudicado. El parásito obtiene los
nutrientes del organismos huésped. No siempre son patógenos.
Amensalismo, neutralismo factores distintos.
Amensalismo: Uno ni se beneficia ni se perjudica, y el otro se perjudica.
Competencia: Ambos microorganismos compiten por un fenómeno/recurso del hábitat,
perjudicándose ambos (o uno se beneficia un poco más). No siempre la competencia
ocurre en relaciones estrechas y prolongadas de simbiosis.
Mutualismo – Líquenes: Entre hongo y una alga/cianobacteria. La planta (fotótrofa)
proporciona energía y oxígeno, y el hongo se ancla y proporciona una superficie de
crecimiento y soporte, además de secretar una sustancia que se usa para disolver
nutrientes inorgánicos necesarios para el alga/cianobacteria fotótrofo.
→Consorcios: Ambientes acuáticos. Un bacterio fotótrofo se asocia con otro quimiótrofo
que puede moverse. La bacteria del flagelo está en el medio y es envuelta, y la fotótrofa
es la que produce la energía para el otro. Forma acoplamientos simétricos. Los consorcios
tienen nombre de especie, único, las dos juntas. La mayor diversidad se da en sedimentos
acuáticos, y podemos encontrar asociaciones entre arqueas y bacterias. Ej: Relación de
sintrofia → los dos microorganismos (juntos) pueden degradar un compuesto que no
pueden metabolizar por separado. Ej: Oxidación de metano – puede hacerla la arquea,
pero necesita una cadena acoplada (de la bacteria) que use los electrones porque hay
demasiados para ser asimilados por la arquea (reducción sulfato de SO42- a H2S la hace la
bacteria con los electrones de la arquea). El organismo fotótrofo suele ser una bacteria
verde del azufre, y la móvil puede ser por flagelo o por vesícula de gas (flotabilidad en
columna de agua).
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Comensalismo en plantas: Microorganismos que viven en la superficie de plantas.
Nódulo microorganismos y plantas: Se crea desde la planta pequeña, cuando la bacteria
se multiplica dentro de la célula de la planta. Los “rizobios” son los microorganismos
capaces de estos nódulos. El rizobio cambiará de medida y forma, se ha engrosado y ha
cambiado de forma a como sería la bacteria libre, ahora se llama “bacteroide”. Pueden
fijar nitrógeno, formando compuestos orgánicos nitrogenados que la planta usa (relación
mutualismo). La planta proporciona un ambiente no competitivo (no como el suelo), el
nódulo mantiene un nivel bajo de oxígeno (para que la bac pueda fijar nitrógeno) y
proporciona nutrientes a la bacteria.
Parasitismo: Ejemplo: Agrobacterium – planta: La bacteria contiene un plásmido de
virulencia (plásmido Ti) que forma “tumores” en planta. El plásmido contiene un DNA
que se transferirá, un grupo de genes que ayudan a esta transferencia y genes que
catabolizan “opinas” (fuente de carbono y nitrógeno para el bacterio). La bacteria se
aprovecha de la planta, que le ha transferido el DNA para que le sintetice las opinas por
él.
Los compuesto fenólicos son los que se liberan cuando hay una herida en la planta. Estos
también son detectados por el bacterio parásito, que sintetiza VirG, proteínas
promovedoras de transcripción, que aprovechará la bacteria para infectar la planta y que
sintetice las opinas que la bacteria necesita. Esto se usa por los hombres para modificar
genes en plantas (ingeniería genética).
En la mayoría de los casos, las relaciones son de mutualismo, una relación que puede
darse entre microorganismos, o entre insectos y vegetales, entre vegetal y hongos…
Las termitas tienen una microbiota simbiótica en el tracto digestivo que les permite digerir
materia vegetal → son los responsables del proceso. El insecto brinda el ambiente
protector para el microorganismo y los compuestos orgánicos. Hay interacciones entre
las bacterias (ciclo N y C casi completo dentro del intestino), y las relaciones tróficas
entre microorganismos (sintrofia) permiten degradar un compuesto cooperando.
El sepiólido Euprymna scolope tiene florescencia, pero no le conviene por la noche (atrae
depredadores) → solo lo hace en la superficie, de noche, y otros lo ven como el reflejo de
la luna. Esta florescencia la producen unas bacterias luminiscentes que tiene en el interior,
del género Aliivibrio. El calamar brinda el ambiente protector y nutritivo, y las bacterias
otorgan la protección mediante luminiscencia (cosa que debe controlarse, debe solo
iluminarse a x altura). Las bacterias son capaces de detectar otras bacterias a su alrededor
→ secretan moléculas autoinductoras (como “hormonas”), y tiene receptores para
detectarlas → muchas bacterias emiten muchas moléculas, detectando muchas bacterias
de su misma especie → controla a nivel poblacional diversos factores, como la emisión
de luz. El sistema funciona porque el calamar tiene el cultivo a su interior → pocas
bacterias no dan luz, pero muchas bacterias detectarán mucha población y activarán la
luz. El calamar baja y expulsa las bacterias al exterior (no todas) → se queda en el lodo,
oscuro. Cuando el calamar sube, la población ya ha adquirido un nivel de densidad
poblacional que permite emitir luz. El mecanismo “Sistema de percepción de quórum”
o “Quorum sensing” permite a las bacterias percibir la densidad celular de su alrededor.
Este sistema se descubrió en este caso, pero se ha visto que hay más casos en otras
Microbiología 2020
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especies. Las moléculas autoinductoras son detectadas cuando hay mucha densidad
celular → los receptores son factores de transcripción de genes de quórum, y se reprimen
o activan si se censan estas moléculas → forman virulencia, luminiscencia, formación
biopelícula, adhesión… Eso establece comunicación entre bacterias → censan si hay
bacterias de esta u otra especie.
Formación de biopelícula → Se activan los mecanismos de comunicación entre células
(quórum, censo), provocando activación de genes de formación de matriz proteica,
factores de adhesión… Al liberarse una célula, al estar sola, se cambia el papel de
percepción del quórum y estimulará la formación de un flagelo… foto al final de tema 21
Relación entre microorganismos y mamíferos → microbiota → listado o conjunto de
microorganismos de nuestro cuerpo. De toda la microbiota, el porcentaje más grande está
en el tracto digestivo, siendo importante para las bacterias (ambiente protector y nutritivo)
y para mamíferos, ayudando a la digestión o secretando alguna vitamina. La relación es
mutualista y de comensalismo, tirando cada vez más a mutualista (ambos se benefician,
al fin y al cabo). El microbioma incluye también el genoma e interacciones con el medio
(además de las bacterias en sí).
Patógeno vs parásito y relación con el huésped
Parásito: Relación estrecha y prolongada con otro organismo (simbiosis) en la cual el
último resulta perjudicado. Parásito obtiene sus nutrientes de otro organismo, el
hospedador. Vive sobre o dentro de él. Causa daño a largo termino y solo en algunos
casos la muerte.
Patógeno: Causa enfermedades o trastornos en el hospedador. Pueden vivir estilo de vida
parásito, pero no tienen porque considerarse porque la mayoría tiene otras estrategias de
crecimiento y supervivencia. La relación no tiene porque ser larga y estrecha.
Los virus se consideran parásitos intracelulares obligados y algunos son patógenos.
Patógeno obligado: Solo puede replicarse dentro del hospedador.
Patógeno oportunista: Solo puede causar enfermedad si el huésped no tiene mecanismos
de resistencia normal.
Patógeno nosocomial: Mayormente oportunistas, causando infecciones asociadas a
atenciones sanitarias o centros médicos.
Postulados de Robert Koch
1. Microorganismo patógeno sospechoso debe estar presente en todos los casos de
enfermedad y ausente en animales sanos.
2. Microorganismo sospechoso debe cultivarse en cultivo puro.
3. Células del cultivo puro del microorganismo aislado deben causar la enfermedad
en animales sanos.
4. El microorganismo (del nuevo enfermo) debe ser aislado y ser idéntico al original.
Infección: Situación donde un microorganismo se haya establecido y esté creciendo un
huésped de forma no natural, causándole daño o no.
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Colonización: Crecimiento y multiplicación del microorganismo al acceder al
hospedador. Es etapa normal en simbiosis, y puede ser el inicio de una infección.
Enfermedad infecciosa: Se entiende como un daño o lesión causada en el hospedador por
microorganismo patógeno que impide a este operar con normalidad y se transmite.
Patogenicidad: Capacidad de un microrganismo para hacer daño a un hospedador →
enfermedad. Depende de las características biológicas de cada microorganismo (se es o
no se es).
Virulencia: Cuantificación del grado de patogenicidad. Resultado de interacción
patógeno-hospedador-entorno.
Streptococcus pneumoniae es un microorganismo patógeno, capacitado para causar
enfermedades. Hay cepas con más virulencia que otros, con factores de virulencia
específicos.
Pasos de infección: Exposición a patógenos, adherencia a piel o mucosas, invasión a
través del epitelio, colonización y crecimiento (produciendo factores de virulencia).
Puede formar toxicidad o invasividad, formando un daño/enfermedad. Hay factores de
adherencia/colonización: adhesinas, flagelos, pili, fimbrias, cápsula, mucosa,
biopelículas… Y factores de virulencia: enzimas de degradación de tejidos, endotoxinas,
inhibidores metabólicos…
EJ: Neisseria: Patógeno obligado (no parásito porque no causa relación prolongada),
porque causa una enfermedad. Forma diplococos, tiene cápsula y lipopolisacáridos (que
actúan como endotoxina), y adhesinas para unirse. Contendrá inhibidores del
metabolismo, proteínas de captación de hierro, islas de patogenicidad/virulencia
(regiones de DNA que tienen ciertas cepas que contienen genes especiales) …
Tenemos regiones que impiden la entrada del microorganismo: Piel con cubierta
microbiota, ph ácido… Mucosas con microvellosidades, anticuerpos, microbiota…
Células fagocitos, moléculas antibióticas disueltas en sangre, pH bajo en el estómago y
microbiota en estómago y tracto digestivo… Todas son barreras físicas, químicas y
biológicas naturales del organismo. Si el microrganismo entra, se encuentra el sistema
inmunológico. Tenemos la inmunidad innata y la inmunidad específica/adquirida. La
innata se basa en fagocitos (célula con forma ameboide que puede “comerse” y digerir
cosas, como macrófagos, neutrófilos…), que reconocen moléculas de las bacterias →
PAMP Patrones Moleculares Asociados a Patógenos, reconocido por PRM Receptor de
marcas patogénicas. Esos fagos patrullan el cuerpo, y no requiere que el organismo haya
sido expuesto previamente al patógeno. Los responsables de la adquirida son los
linfocitos, teniendo grupo B y grupo T. Ambos son capaces de detectar moléculas de
microorganismos, y estas moléculas se llaman antígenos Ag, y si este es reconocido por
un receptor de limf B → produce anticuerpos Ac. Los limf T detectan → se activan →
actúan o activan citotóxicos. Los fagocitos “presentan” y activan los receptores de los
limf.
Una vacuna activa inmunidad adquirida → inmunidad adquirida activa. La recepción de
inmunidad de niños es una inmunidad natural activa. La leche materna transmite al recién
Microbiología 2020
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nacido una inmunidad (pasiva) natural. Los sueros es añadir directamente anticuerpos
para ese antígeno específico, y es una inmunidad pasiva artificial.
Epidemiología: Estudio de incidencia, distribución y posible control de enfermedades
(prevención, factores de riesgo…).
Ejemplo: tuberculosis. Enfermedad de transmisión por esputo de persona-persona, y
reemergente ahora en el mundo. Se previene mediante vacunas e higiene, y el tratamiento
es con antibióticos. Epidemiología estudia lugares de incidencia, casos por año…