Bacterias y biofilms
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Este documento describe diferentes tipos de bacterias, incluyendo sus características, estructuras y clasificaciones. Explica que las bacterias son procariotas unicelulares que carecen de organelos y tienen ADN circular. También describe varias especies de bacterias importantes como las archaeas, las eubacterias y las cyanobacterias, y explica cómo se pueden clasificar las bacterias y identificarlas mediante tinción de Gram.
Bacterias y biofilms
- 1. Bacterias Nuestros amigos invisibles Temas selectos de Biología Instructora: MILENA BENAVIDES-SERRATO Modificado por: MIGUEL A. VERDE
- 2. Entender la clasificación de las bacterias y las características usadas para colocarlas en reinos y dominios. Describir las estructuras de las bacterias. Practicar técnicas de cultivos de bacterias. OBJETIVOS
- 3. Las Bacterias son procariontes Pro – antes Karyon – núcleo Las formas más simples de vida son procariontes. Las primeras células de la Tierra fueron procariontes.
- 4. Los fósiles de bacterias más antiguos
- 5. Las bacterias tienen gran importancia por su rápido crecimiento, reproducción y tasa de mutación, así como su habilidad para sobrevivir en condiciones adversas. Los fósiles más antíguos conocidos, tienen cerca de 3.5 billones de años, son fósiles de parecidos a bacterias.
- 6. ¡Muchas de ellas! Los procariontes son las formas de vida mas abundantes en la Tierra. Pueden sobrevivir en muchos ambientes. Pueden obtener energía de muchas diferentes maneras.
- 7. Características Procariotas . Unicelulares . Carecen de organelos rodeados por membranas . Pared celular de peptidoglucano. DNA en forma de anillos – plásmidos . No tienen cromosomas .
- 9. MORFOLOGÍA Forma de caña (Bacilos ). Redondos, en líneas ( Estreptococos* ) . R edondos, en cúmulos ( Estafilococos* ) . Redondos, en pares ( Diplococos* ) . En forma de espirales ( Espirilos ) . En forma de coma ( Vibrios ) . *Todos son la forma de cocos
- 10. ALGUNAS ESPECIES
- 13. Bacterias
- 15. Bacterias
- 20. Características Reproducen por fisión binaria (duplicación: dar origen a dos células o más) . Presentan estructuras especializadas Pili (Intercambio de material genético) Flagelos (Movimiento) Cápsulas (Protección del ambiente)
- 21. Características Autótrofas (prod. su propio alimento) Fotosintéticas o quimiosintéticas Heterotrofas Absorben nutrientes del ambiente Hábitat Suelo, aire, cuerpos de agua Condiciones normales o extremas
- 22. Sistema de Cinco Reinos
- 23. SISTEMA DE TRES DOMINIOS Aceptado después de 1970 Procariota Bacterias Archaea Eucariota Eukarya
- 25. Archaebacteria
- 26. Archaebacteria Productoras de metano – Anaerobias metanógenas Halofilas Halo = sal Philia = amor Thermofilas Thermo = calor
- 27. Metanogenas Estas Archebacteria son anaerobias. Producen metano (gas natural) como uno de sus productos. Se encuentran en pantanos, charcos lodosos, sedimentos, alcantarillas, y en basureros. En el futuro, podrían ser usadas para producir metano como un bioproducto de desachos organicos, aguas negras o tratamiento en basureros.
- 28. Halofilas Éstos son Archaebacteria sal-amorosas que crecen en los lugares como el Gran Lago De sal de Utah o estanques de sal en el borde de la bahía de San Francisco . Los números grandes de halofilas pueden volver estas aguas de color rosa oscuro. Las halofilas rosas contienen un pigmento muy similar a la rodopsina en la retina humana . Ellas usan este pigmento visual para un tipo de fotosíntesis que no produce oxígeno. Las Halofilas son aerobios, sin embargo, realizan la respiración aerobia.
- 29. Halofitas extremas pueden vivir en condiciones extremas de sal. La mayoría de ellas son fotosinteticas autotrofas. Los fotosinteticos en esta categoría son bacterias purpuras porque en lugar de usar clorofila, usan un pigmento similar llamado bacteriorodopsina que usa toda la luz excepto la luz purpura, haciendo que las células aparezcan de ese color.
- 30. Thermofilas Son Archaebacteria de aguas termales y otros ambientes con altas temperaturas. Algunas pueden crecer incluso en agua hirviendo. Son anaerobias, pero combinan la respiración aerobia. Las bacterias Termofilas son de interes porque tienen genes para enzimas termoestables que pueden ser de gran valor en la industria y en la medicina. Un ejemplo es la taq-polimerasa, un gen aislado deThermus aquaticus en las calderas y heisers el parque Yellowstone.
- 32. Thermofilas La Taq polimerasa es usada en un gran número de copias de DNA secuenciado de un DNA simple. Se ha vuelto invaluable en medicina, biotecnología, e investigación biológica. anualmente se vende la Taq polimerasa por medio billon de dolares anuales.
- 33. Recientemente se descubrieron cerca de chimeneas volcánicas extraños ecosistemas marinos que son sustentados por bacterias termófilas quimio sintéticas El color rojo en los gusanos y crustáceos son en realidad bacterias
- 34. Eubacteria
- 35. Eubacteria Parasitas heterotrofas (Streptococcus) Saprofagas Sapro = muerte Phage = comer Cyanobacteria (algas verde-azules) Fotosinteticas Quimiosinteticas autotrofas (Rhizobium)
- 36. Las Bacterias pueden ser autotrofas o heterotrofos. Se clasifican en autotrofas; pueden ser fotosintéticas, obteniendo energía de la luz del sol o quimiosinteticas, degradando sustancias inorgánicas para obtener energía.
- 37. Las Bacterias heterotrofas obtienen energía transformando complejos organicos del ambiente. Estos pueden ser saprobios, bacterias que transforman materia muerta o en descomposición en compuestos orgánicos , así como otros que viven como parasitos, absorbiendo nutrientes de otros organismos.
- 38. Dependiendo de la especie, las bacterias pueden ser aerobias cuando requiren oxígeno para vivir o anaerobias cuando no requieren oxígeno para sus funciones. Las manchas verdes son bacterias sulfurosas verdes. Las manchas rosas son colonias de bacterias purpuras no sulfurosas. Las manchas rojas son bacterias purpuras sulfurosas.
- 39. Cyanobacteria Es un grupo de bacterias que incluye algunas células solas o cadenas de células. Tal vez las haz visto formando un “limo verde” en tu acuario o en una roca. Cyanobacterias pueden hacer “fotosintesis moderna", es decir que hacen oxigeno a partir del agua. Todas las plantas con ese tipo de fotosintesis heredaron la habilidad de las cyanobacteria .
- 40. Cyanobacteria fueron los primeros organismos en la Tierra en hacer fotosintesis moderna y en producir oxigeno para crear la atmosfera de la Tierra.
- 41. Las Bacterias se han considerado malignas porque causan enfermedades a los humanos y a los animales. Sin embargo, algunas bacterias, los actinomycetes, producen antibioticos como la estreptomicina y la nocardicina.
- 42. Otras bacterias viven en simbiosis en las agallas de animales o en otras partes de sus cuerpos. Por ejemplo, bacterias en tu intestino producen vitamina K que es escencial para la coagulación sanguínea.
- 43. Otras bacterias viven en las raíces de ciertas plantas, para la conversión de nitrógeno en una forma utilizable.
- 44. Las bacterias ponen el sabor en el yogur y el amargo en el pan de masa fermentada. Bacterias Saprobias ayudan a descomponer la materia orgánica muerta. Las bacterias forman la base de la cadena alimentaria en muchos entornos. Streptococcus thermophilus in yogurt
- 45. Las Bacterias son procariontes y unicelulares. Las Bacterias tienen pared celular. Las Bacterias tienen un DNA circular llamado plasmidos Las Bacterias pueden ser anaerobias o aerobias. Las Bacterias son heterotrofas o autotrofas. !Las bacterias son asombrosas!
- 46. Las Bacterias pueden reproducirse sexualmente por conjugación o asexualmente por fisión binaria .
- 47. Endospora Las bacterias pueden sobrevivir a condiciones desfavorables produciendo endosporas.
- 48. PROCARIOTA Archaea Bacteria Composición diferente en el ARNr. Las Archeas, tienen lípidos peculiares y diferentes en la composición de su membrana. Los procariotas viven en grandes extensiones, y en cualquier lugar: sitios fríos, cálidos, alcalinos o ácidos. Pueden realizar el proceso de la fotosíntesis, aunque la mayoría son organismos heterótrofos, absorbiendo nutrientes del ambiente que los rodea.
- 49. BACTERIAS Las bacterias son relativamente pequeñas, pero tienen un enorme impacto en nuestro mundo, ya que algunas son causantes de enfermedades graves. Las bacterias son benéficas y nos pueden ofrecer muchos beneficios tales como la Descomposición y biorremediación, síntesis de vitaminas y antibióticos, industria de alimentos (Yogurt), equilibrio ecológico, f ijación de nitrógeno, flora natural del cuerpo entre otros.
- 50. Teoría del germen de la enfermedad Joseph Lister – Técnica Aseptica Robert Koch – Teoría del germen Un microorganismo específico causa una enfermedad específica
- 51. Control de c recimiento b acteriano Importancia: Bacterias crecen en una variedad de ambientes Crecimiento descontrolado o en exceso puede causar daños ambientales o enfermedades . Agentes de control bacteriano : Antibióticos Antisépticos desinfectantes
- 52. La Penicilina, un antibiotico, probiene de los hongos del genero Penicillium. Noten el área de inhibición alrededor del Penicillium.
- 53. La penicilina mata a las bacterias haciendo hoyos en la pared celular . Desafortunadamente, muchas bacterias han desarrollado resistencia a este antibiotico.
- 54. Antibióticos Químico producido por una bacteria u hongo que puede controlar el crecimiento de otra bacteria u hongo . Antiséptico Controla crecimiento bacteriano en tejidos vivos . Desinfectantes Controla el crecimiento bacteriano en objetos inanimados .
- 55. ** los antisépticos y desinfectantes no matan todas la bacterias como ocurre en esterilización . ** reducen el número de bacterias en la superficie .
- 56. IDENTIFICACIÓN DE BACTERIAS Tinción Gram: Las bacterias reaccionan por las pruebas de: Gram + Gram – Gram Variable La respuesta de las células a la tinción se debe a diferencias en la complejidad y química de su pared celular, la cual contiene un polímetro llamado Peptidoglicano . La pared celular de las bacterias Gram – , contienen menor cantidad de peptidoglicano comparado con las bacterias Gram +.
- 57. La Tinción de Gram prueba la capacidad de la pared celular de retener colorante de cristal violeta durante el tratamiento con disolventes. Se añade Safranina como diluyente para formar complejo cristal violeta / safranina con el fin de hacer que el tinte sea imposibles de eliminar. Alcohol etílico se añade como decolorante y se disuelve la capa lipídica de las células gram-negativas. Esto mejora la filtración de la mancha principal en las células con el solvente alrededor. Alcohol etílico deshidrata las paredes celulares gruesas Gram positivas, cerrando los poros como de la pared celular Por esta razón, la difusión del cristal violeta-safranina se inhibe, por lo que las bacterias permanecen teñidas .
- 58. La técnica de Tinción de Gram, divide significativamente a las bacterias en dos grupos principales, se considera el primer paso en la identificación de bacterias. Las bacterias teñidas de purpura son Gram + porque su pared celular tiene peptidoglicanos y ácido teicoico. Las bacterias teñidas de rosa son Gram – porque su pared celular tiene peptidoglicanos y lipopolisacaridos que no tienen acido teicoico.
- 59. En las bacterias Gram-positivas, el colorante cristal violeta purpura es Atrapado por la capa de peptidoglicanos formando otra capa externa a la pared celuar. En las bacterias Gram-negativas, el exterior de la membrana de Lipopolisacaridos previenen la tinción alejando la capa de peptidoglicanos . El exterior de la membrana es entonces permeable a los tratamientos con acetona, y la safranina tiñe de rosa quedando atrapada por la capa de peptidoglicanos.
- 60. La tinción de Gram tiene cuatro pasos: 1. cristal violeta, la tinción primaria : seguida por: 2. iodina , que actua como un diluyente para formar un complejo cristal violeta-iodina, entonces: 3. alcohol , que decolora , seguido de: 4. safranina , que da contraste .
- 62. ¿Esta es una tinción de gram positiva o negativa? Identifica las bacterias.
- 63. Esta es una tinción de gram ¿positiva o negativa? Identifica las bacterias.
- 66. Formas de transmisión de información en bacterias Transformación Conjugación Transducción
- 68. Conjugación bacteriana Proceso mediante el cual una bacteria F+ transfiere por medio del pili sexual, plasmido a una bacteria F-
- 69. Las Bacterias pueden reproducirse asexualmente por conjugacion o asexualmente por fision binaria .
- 71. Comunicación intercelular en procariotas “ Quorum sensing ” es un sistema regulatorio dependiente de la densidad de bacterias presentes La densidad presente de bacterias es detectada por la secreción de moléculas de feromonas las cuales las bacterias acumulan en su espacio extracelular, una bacteria individual es capaz de percibir el número de bacterias vecinas por la cantidad de feromonas secretadas
- 72. “ Quorum sensing system” “sistema de detección del quorum” Regulación de la expresión genética en poblaciones de bacterias en respuesta a cambios en la densidad de la población
- 73. Muchas especies bacterianas usan como “lenguaje”, señales químicas generadas por ellas mismas, llamadas autoinductores (AI) Los AI permiten a las bacterias coordinar actividades amistosas (simbiosis) o adversas (patogénicas) con su hospedero y además, participan en la determinación de densidad poblacional, activación o represión de genes específicos
- 74. Con pocas bacterias los niveles de AI permanecen indetectables; si aumenta el número la cantidad de AI, también se ve incrementada. AI permite que las bacterias “registren” su densidad poblacional y, en respuesta, se activen o repriman genes específicos.
- 75. Cada especie de bacteria tiene un idioma privado, pero la mayoría también comparte un vernáculo molecular. El autoinductor-2 (AI-2), se origina en el mismo gen en todas las bacterias, y es liberada por la célula para anunciar su presencia.
- 76. Bacterias Gram positivas usan pequeños péptidos como agentes de la sensibilidad a quorum. Bacterias Gram negativas, usan moléculas señalizadoras de varios tamaños, siendo quizás el mecanismo de comunicación más estudiado entre ellos, el sistema de señalización del Acil-homoserina lactona (AHL),
- 77. Coordinan actividades, que en un principio se le atribuían a seres multicelulares
- 78. La conducta bacteriana en grupo, sigue la norma “la unión hace la fuerza”. Las bacterias pueden tener una conducta como grupo, la existencia de un sistema de comunicación entre ellas, les permite “votar y decidir” como les conviene actuar en grupo para conseguirlo.
- 79. Quorum sensing Involucra la regulación y expresión de genes específicos a través de moléculas de señalización que median la comunicación intercelular. Esta característica es dependiente de la densidad celular que exista. Biofilms con una alta densidad celular, inducen la expresión de genes de resistencia que proveen protección y supervivencia.
- 80. La placa como biofilm Previamente, las bacterias se habían estudiado cultivándolas en colonias en laboratorio. Los microorganismos en el biofilm se comportan diferente que las bacterias en un medio de cultivo. Biofilms es un modo protector del crecimiento bacteriano que permite a las bacterias sobrevivir en ambientes hostiles y representa un estilo de vida bacteriano muy diferente, es un proceso largo y complejo.
- 82. Características Adherencia Heterogeneidad Diferentes microambientes (pH, tensión O2, concentración de iones, carbono, nitrógeno) Sistema circulatorio primitivo
- 84. Resistencia a las defensas del hospedero, antimicrobianos y detergentes Expresión de genes exclusivos Producción de bacteriocinas Células persistentes
- 86. Propiedades básicas de los Biofilms Comunidad de varios tipos de microorganismos que cooperan entre si. Microorganismos están dispuestos como microcolonias rodeadas por una matriz que las protege. Entre las microcolonias hay diferentes ambientes. Los microorganismos tienen un sistema de comunicación primitivo. Los microorganismos en un biofilm son resistentes a los antimicrobianos y a la respuesta del huésped.
- 87. Un gran número de infecciones en el humano son causadas por biofilms incluyendo la caries dental, la enfermedad peridontal, otitis media, infecciones músculo-esqueléticas, infecciones del tracto biliar, endocarditis bacteriana y neumonía en pacientes con fibrosis quística.
- 88. Productos bacterianos dentro del biofilm 1.- Enzimas como colagenazas, fibrinolisinas que degradan epitelios 2.- Liberación de lipopolisacaridos 3.- Producción de leucotoxinas que lisan los leucositos PMN 4.- Proteasas que desdoblan IgG e IgA 5.- Secresión de desechos metabólicos butíricos y propiónico
- 89. Traducción del lenguaje de las bacterias Existen alrededor de 39 genes que están altamente regulados por el sistema de sensibilidad a quorum, estimándose que alrededor del 4% de los 6000 genes que se encuentran en esta bacteria son controlados por este mecanismo
- 90. Gracias a estos estudios, se han determinado que Pseudomonas aeruginosa usa un complicado sistema de comunicación, en parte para la regulación de la virulencia, asegurando que los factores activadores de la respuesta inmune del hospedero no sean manifestados, sino hasta que se haya alcanzado un importante número de bacterias.
- 91. Muchas bacterias producen peptidos antimicrobianos, llamados bacteriocinas, la producción es activada por quorum sensing La habilidad para captar ADN también es dependiente de quorum sensing
- 92. Biofilm de E.coli
- 94. ¿Porque altas concentraciones de antibióticos no destruyen a las bacterias en el esputo? Una hipótesis de la remarcada persistencia de estas bacterias en los pulmones es que ellas crecen en biofilms, en comunidades estructuradas
- 96. Un estudio reciente describe una nueva evidencia fisiológica de las bacterias en biofilms provenientes de muestras pulmonares de pacientes con fibrosis quística, P. aeruginosa hace biofilms y comunicación por señales célula-célula que están bajo control genético, estos componentes de señal son llamados (3OC12-HSL (N-3oxododecanoyl)-L-homoserine lactone) y C4-HSL (N-buytryl-L-Homoserine lactone).
- 97. El descubrimiento de la comunicación entre bacterias, trae consigo un replanteamiento de las estrategias empleadas para el combate de las infecciones bacterianas. El surgimiento constante de cepas bacterianas resistentes a antibióticos, crea la necesidad de generar vías alternas de tratamiento contra infecciones crónicas o persistentes.
- 98. Posiblemente ahora se dedique más esfuerzo en el diseño de terapias cuyo blanco sea alterar la comunicación entre las bacterias y con ello, entraríamos en una nueva era del combate de las infecciones bacterianas
- 99. ¿Biofilm en la elaboración de ropa?
- 100. Biofilm en la elaboración de muebles
- 101. EJERCICIO 3: Identificando bacterias por Tinción Gram Obtener y observar células bacterianas presentes en la boca Procedimiento: Preparar laminilla con UNA gota de agua . Frotar el interior de la boca con un palillo de madera . Esparcir por la laminilla . Sujetar la laminilla y secar en mechero .
- 102. EJERCICIO 3: Identificando bacterias por Tinción Gram Te ñ ir con 3-4 gotas de cristal violeta . Esperar 1 minuto . Lavar con agua . Secar suavemente . Observar bajo el microscopio (utilizar aceite de inmersión al 100% ) . Dibujar.