Funcion de cada
estructura
Las bacterias son organismos relativamente sencillos. Sus dimensiones son muy
reducidas, unos 2 μm de ancho por 7-8 μm de longitud en la forma
cilíndrica (bacilo) de tamaño medio; aunque son muy frecuentes las especies de
0,5-1,5 μm.Carecen de un núcleo delimitado por una membrana aunque
presentan un nucleoide, una estructura elemental que contiene una gran molécula
circular de ADN. El citoplasma carece de orgánulos delimitados
por membranas y de las formaciones protoplasmáticas propias de las células
eucariotas. En el citoplasma se pueden apreciar plásmidos, pequeñas
moléculas circulares de ADN que coexisten con el nucleoide, contienen genes y
son comúnmente usados por las bacterias en la conjugación. El
citoplasma también contiene vacuolas (gránulos que contienen sustancias de
reserva) y ribosomas (utilizados en la síntesis de proteínas). Una
membrana citoplasmática compuesta de lípidos rodea el citoplasma y, al igual
que las células de las plantas, la mayoría posee una pared celular, que en este caso está compuesta por peptidoglicano (mureína).
Algunas bacterias, además, presentan una segunda membrana lipídica (membrana
externa) rodeando a la pared celular. El espacio comprendido entre la membrana
citoplasmática y la pared celular (o la membrana externa si esta existe) se
denomina espacio periplásmico. Algunas bacterias presentan una cápsula y otras
son capaces de desarrollarse como endosporas, estadios latentes
capaces de resistir condiciones extremas. Entre las
formaciones exteriores propias de la célula bacteriana destacan los flagelos y
los pili.
Pilus Enbacteriología, los pili (singular pilus, del latín cabello)
son estructuras en forma de pelo, más cortas y finos que los flagelos que se
encuentran en la superficie de muchas bacterias. Los pilus corresponden a evaginaciones de la membrana citoplasmática a través de
los poros de la pared celular y la cápsula que asoman al exterior. Los términos
fimbria y pilus son a menudo intercambiables, pero fimbria se suele reservar
para los pelos cortos que utilizan las bacterias para adherirse a las
superficies, en tanto que pilus suele referir a los pelos ligeramente más
largos que se utilizan en la conjugación bacteriana para transferir material
genético. Algunas bacterias usan los pili para el movimiento.
Pili sexuales Un pilus sexual interconecta dos
bacterias de la misma especie o de especie diferente construyendo un puente
entre ambos citoplasmas. Esto permite la transferencia de
plásmidos entre las bacterias. El intercambio de plásmidos puede añadir
nuevas características a la bacteria, por ejemplo, resistencia a los
antibióticos. Hasta diez de estas estructuras pueden existir
en una bacteria. Algunos bacteriófagos se unen a los receptores
de los pili sexuales al comienzo de su ciclo reproductivo. Un pilus suele tener unos 6 a 7 nm de diámetro. Durante la
conjugación bacteriana, un pilus sale de la bacteria donante y se une a la
bacteria receptora, desencadenando la formación de un puente de apareamiento
que interconecta los citoplasmas de las dos bacterias a través de un poro
controlado. Este poro permite la transferencia de ADN
bacteriano. A través de este mecanismo de transformación genética,nuevas características ventajosas para la supervivencia
pueden transferirse entre bacterias, incluso pertenecientes a especies
diferentes. Sin embargo, no todas las bacterias tienen la
capacidad de crear pili.
Pili para el movimiento Algunos pili, clasificados como pili de tipo
IV, generan fuerzas móviles. El extremo del
pilus se adhiere al sustrato sólido u otra bacteria, y la posterior contracción
del pilus
desplaza la bacteria hacia delante, de forma no muy diferente a la de un gancho
de agarre. El movimiento producido por el pilus de tipo IV suele ser a
'tirones', en constraste con otras formas de movilidad bacteriana, como
por ejemplo, la realizada por flagelos. Sin embargo, en Myxococcus xanthus
este movimiento es bastante fluido.
ribosomas son complejos supramoleculares encargados de
sintetizar proteínas a partir de la información genética que les llega del ADN
transcrita en forma de ARN mensajero (ARNm). Sólo son
visibles al microscopio electrónico, debido a su reducido tamaño (29 nm en
células procariotas y 32 nm en eucariotas). Bajo el microscopio
electrónico se observan como estructuras redondeadas,
densas a los electrones. Bajo el microscopio óptico se
observa que son los responsables de la basofilia que presentan algunas células.
Están en todas las células (excepto en los espermatozoides).
En células eucariotas, los ribosomas se elaboran en el núcleo
pero desempeñan su función de síntesis en el citosol. Están
formados por ARN ribosómico (ARNr) y por proteínas. Estructuralmente,
tienen dos subunidades. En las células, estos orgánulos aparecen en
diferentes estados de disociación.Cuando están completos, pueden estar aislados
o formando grupos (polisomas); las proteínas sintetizadas por ellos actúan
principalmente en el citosol; también pueden aparecer asociados al retículo
endoplasmático rugoso o a la membrana nuclear, y las proteínas que sintetizan
son sobre todo para la exportación.Tanto los ARNr como las subunidades de los
ribosomas se suelen nombrar por su coeficiente de sedimentación en unidades
Svedberg. En eucariotas, los ribosomas del citoplasma se denominan 80 S. En
mitocondrias y plastos de eucariotas, así como en procariotas, son 70 S.
Los ribosomas son los orgánulos encargados de la síntesis de proteínas, en un
proceso conocido como traducción. La información necesaria para esa síntesis se
encuentra en el ARN mensajero (ARNm), cuya secuencia de nucleótidos determina
la secuencia de aminoácidos de la proteína; a su vez, la secuencia del ARNm proviene de la transcripción de un gen del ADN. El ARN de transferencia lleva los aminoácidos a los ribosomas donde
se incorporan al polipéptido en crecimiento.
La cápsula bacteriana es la capa rígida con borde definido formada por una
serie de polímeros orgánicos que en las bacterias se deposita en el exterior de
su pared celular. Generalmente contiene glicoproteínas y un
gran número de polisacáridos diferentes, incluyendo polialcoholes y
aminoazúcares. La cápsula es una capa rígida organizada en matriz impermeable
que excluye colorantes como la tinta china. En cambio, la
capa de material extracelular que se deforma con facilidad, es incapaz de
excluir partículas y no tiene un límite definido, se
denomina capa mucosao glucocalix. Ambas se pueden detectar con métodos como
la tinción negativa o la tinción de Burri.La cápsula les sirve a las bacterias
de cubierta protectora resistiendo la fagocitosis. También se utiliza como depósito de alimentos y como lugar de eliminación
de sustancias de desecho. Protege de la desecación, ya que
contiene una gran cantidad de agua disponible en condiciones adversas.
Además, evita el ataque de los bacteriófagos y permite la adhesión de la
bacteria a las células animales del hospedador.
La pared celular es una capa rígida que se localiza en el exterior de la
membrana plasmática en las células de bacterias, hongos, algas y plantas. La
pared celular protege los contenidos de la célula, da rigidez a la estructura
celular, funge como
mediadora en todas las relaciones de la célula con el entorno y actúa como compartimiento
celular. Además, en el caso de hongos y plantas, define la estructura y otorga
soporte a los tejidos. La pared celular se construye de diversos materiales
dependiendo de la clase de organismo. En las plantas, la pared celular se
compone sobre todo de un polímero de carbohidrato
denominado celulosa, un polisacárido, y puede actuar también como almacén de carbohidratos para la célula.
En las bacterias, la pared celular se compone de peptidoglicano. Entre las
archaea se presentan paredes celulares con distintas composiciones químicas,
incluyendo capas S de glicoproteínas, pseudopeptidoglicano o polisacáridos. Los hongos presentan paredes celulares de quitina, y las algas
tienen típicamente paredes construidas de glicoproteínas y polisacáridos.
No obstante,algunas especies de algas pueden presentar
una pared celular compuesta por dióxido de silicio. A menudo se presentan otras
moléculas accesorias integradas en la pared celular.
El flagelo bacteriano es una estructura filamentosa que sirve
para impulsar la célula bacteriana. Tiene una estructura única, completamente
diferente de los demás sistemas presentes en otros organismos, como los cilios y
flagelos eucariotas, y los flagelos de las arqueas. Presenta una similitud
notable con los sistemas mecánicos artificiales, pues es una compleja
estructura compuesta de varios elementos (piezas) y que rota como una hélice.
El citoplasma es la parte del protoplasma que, en una célula eucariota, se
encuentra entre el núcleo celular y la membrana plasmática.[1] [2] Consiste en
una emulsión coloidal muy fina de aspecto granuloso, el citosol o hialoplasma,
y en una diversidad de orgánulos celulares que desempeñan diferentes funciones.
Su función es albergar los orgánulos celulares y contribuir
al movimiento de los mismos. El citosol es la sede de muchos de los
procesos metabólicos que se dan en las células.El citoplasma se divide en
ocasiones en una región externa gelatinosa, cercana a la membrana, e implicada
en el movimiento celular, que se denomina ectoplasma; y una parte interna más
fluida que recibe el nombre de endoplasma y donde se encuentran la mayoría de
los orgánulos.[3] El citoplasma se encuentra en las células procariotas así
como en las eucariotas y en él se encuentran varios nutrientes que lograron
atravesar la membrana plasmática, llegando de esta forma a los orgánulos de la
célula.El citoplasmade las células eucariotas está subdividido por una red de
membranas conocidas como retículo endoplasmático (liso y rugoso) que sirven
como superficie de trabajo para muchas de sus actividades bioquímicas.
Una vacuola es un orgánulo celular presente en plantas
y en algunas células protistas eucariotas. Las vacuolas son compartimentos
cerrados limitados por membrana plasmática que contienen diferentes fluidos, como
agua o enzimas, aunque en algunos casos puede contener sólidos. La mayoría de
las vacuolas se forman por la fusión de múltiples vesículas membranosas. El
orgánulo no posee una forma definida, su estructura varía según las necesidades
de la célula.Las vacuolas que se encuentran en las células vegetales son
regiones rodeadas de una membrana (tonoplasto o membrana vacuolar) y llenas de
un líquido muy particular llamado jugo celular.La célula vegetal inmadura
contiene una gran cantidad de vacuolas pequeñas que aumentan de tamaño y se van
fusionando en una sola y grande, a medida en que la célula va creciendo. En la
célula madura, el 90 % de su volumen puede estar ocupado por una vacuola,
con el citoplasma reducido a una capa muy estrecha apretada contra la pared
celular.
Gracias al contenido vacuolar y al tamaño, la célula, el consumo de nitrógeno del citoplasma, consigue una
gran superficie de contacto entre la fina capa del citoplasma y su entorno. El incremento del tamaño de la vacuola da como resultado también el
incremento de la célula. Una consecuencia de esta estrategia es el desarrollo
de una presión de turgencia, que permite mantener a la célula hidratada, y el
mantenimiento dela rigidez del tejido, unas de las principales funciones de las
vacuolas y del tonoplasto.
Otras de las funciones es la de la desintegración de
macromoléculas y el reciclaje de sus componentes dentro de la célula. Todos los orgánulos celulares, ribosomas, mitocondrias y plastidios
pueden ser depositados y degradados en las vacuolas. Debido
a su gran actividad digestiva, son comparadas a los orgánulos de las células
animales denominados lisosomas.
También aíslan del
resto del citoplasma productos secundarios
tóxicos del metabolismo, como la nicotina (un alcaloide).
Existen otras estructuras que se llaman también vacuolas pero cuya función es
muy diferente:
* Vacuolas pulsátiles: estas extraen el agua del citoplasma y la
expulsan al exterior por transporte activo.
* Vacuolas digestivas: se produce la digestión de sustancias nutritivas, una
vez digeridas pasan al interior de la célula y los productos de desecho son
eliminados hacia el exterior de la célula.
* Vacuolas alimenticias: función nutritiva, forma a partir de la membrana
celular y del retículo endoplasmático
Los plásmidos, vectores o también llamados plasmidios, son moléculas de ADN
extracromosómico circular o lineal que se replican y transcriben independientes
del ADN cromosómico. Están presentes normalmente en bacterias, y en algunas
ocasiones en organismos eucariotas como las levaduras. Su tamaño varía desde 1 a 250 kb. El
número de plásmidos puede variar, dependiendo de su tipo, desde una sola copia
hasta algunos cientos por célula. El término plásmido
fue presentado por primera vez por el biólogo molecularnorteamericano Joshua
Lederberg en 1952. Las moléculas de ADN plásmidico,
adoptan una conformación tipo doble hélice al igual que el ADN de los
cromosomas, aunque, por definición, se encuentran fuera de los mismos.
Se han encontrado plásmidos en casi todas las
bacterias. A diferencia del ADN cromosomal, los
plásmidos no tienen proteínas asociadas.En la mayoría de los casos se considera
genético dispensable. Sin embargo, posee información genética
importante para las bacterias. Por ejemplo, los genes que codifican para
las proteínas que las hace resistentes a los antibióticos están, frecuentemente,
en los plásmidos.Hay algunos plásmidos integrativos, es decir, que tienen la
capacidad de insertarse en el cromosoma bacteriano. Estos rompen
momentáneamente el cromosoma y se sitúan en su interior, con lo cual,
automáticamente la maquinaria celular también reproduce el plásmido. Cuando ese
plásmido se ha insertado se les da el nombre de episoma.Los plásmidos se
utilizan en ingeniería genética por su capacidad de reproducirse de manera
independiente del ADN cromosomal como así también por que es relativamente
fácil manipularlos e insertar nuevas secuencias genéticas.Los plásmidos usados
en Ingeniería Genética suelen contener uno o dos genes que les confieren
resistencia a antibióticos y permiten seleccionar clones recombinantes. Hay
otros métodos de selección además de la resistencia
a antibióticos, como
los basados en fluorescencia o en proteínas que destruyen las células sin uso
de antibióticos. Estos nuevos métodos de selección de plásmidos son de uso frecuente en agrobiotecnología, debido a la fuertecrítica
de grupos ecologistas contra la posibilidad de presencia de antibióticos en los
organismos modificados genéticamente.
Los plásmidos sirven como
una importante herramienta en laboratorios de genética e ingeniería bioquímica,
donde son comúnmente usados para multiplicar (hacer muchas copias de) o como genes particulares
expresos. Muchos plásmidos están disponibles comercialmente para dichos usos.El
gen a ser replicado se inserta en copias de un
plásmido el cual contiene genes que hacen células resistentes a un antibiótico
en particular. En el paso siguiente el plásmido es insertado en la bacteria por
medio de un proceso llamado transformación. Luego, la
bacteria es expuesta a un antibiótico particular. Solo
la bacteria que toma copias del plásmido sobrevive al
antibiótico debido a que el plásmido lo hace resistente. En particular, los
genes protectores son expresados (usados para hacer proteína) y la proteína
expresada evita la acción del antibiótico. De esta forma,
los antibióticos actúan como un filtro que seleccionan
únicamente la bacteria modificada. Ahora, estas bacterias pueden ser cultivadas
en largas cantidades, cosechadas y el plásmido de interés puede ser
aislado.Otro uso importante de los plásmidos es fabricar grandes cantidades de
proteínas En este se deja
crecer la bacteria que contiene el plásmido que encierra al gen de interés.
Solo como la bacteria
produce la proteína que le confiere si resistencia
a los antibióticos, este también puede ser usado para producir proteínas en
grandes cantidades desde el gen insertado. Esta es una forma barata y fácil de
producir genes oproteínas que este codifica de forma
masiva, como
por ejemplo insulina, o inclusive antibióticos.
Nucleoide (que significa Similar al núcleo y también se conoce como Región nuclear
o Cuerpo nuclear) es la región que contiene el ADN en el citoplasma de las
células procariotas. Esta región es de forma irregular.En las células
procariotas, el ADN es una molécula única, generalmente circular y de doble
filamento, que se encuentra ubicada en un sector de la
célula que se conoce con el nombre de nucleoide, que no implica la presencia de
membrana nuclear. Dentro del nucleoide pueden existir varias copias de la
molécula de ADN.Este sistema para guardar la información genética contrasta con
el sistema existente en células eucariotas, donde el ADN se guarda dentro de un
orgánulo con membrana propia llamado núcleo.
La membrana plasmática o celular es una estructura laminar formada por lipidos
(con cabeza hidrofilica y cola hidrofobica) y proteinas que engloba a las
células, define sus límites y contribuye a mantener el equilibrio entre el
interior (medio intracelular) y el exterior (medio extracelular) de éstas.
Además, se asemeja a las membranas que delimitan los orgánulos de células eucariotas.Está
compuesta por una lámina que sirve de 'contenedor' para el citosol y
los distintos compartimentos internos de la célula, así como también otorga
protección mecánica. Está formada principalmente por fosfolípidos
(fosfatidiletanolamina y fosfatidilcolina), colesterol, glúcidos y proteínas
(integrales y periféricas).La principal característica de esta barrera es su
permeabilidad selectiva, lo que le permiteseleccionar las moléculas que deben
entrar y salir de la célula. De esta forma se mantiene estable el medio
intracelular, regulando el paso de agua, iones y metabolitos, a la vez que
mantiene el potencial electroquímico (haciendo que el medio interno esté
cargado negativamente).Cuando una molécula de gran tamaño atraviesa o es
expulsada de la célula y se invagina parte de la membrana plasmática para
recubrirlas cuando están en el interior ocurren respectivamente los procesos de
endocitosis y exocitosis.Tiene un grosor aproximado de 7,5 nm y no es visible
al microscopio óptico pero sí al microscopio electrónico, donde se pueden
observar dos capas oscuras laterales y una central más clara. En las células
procariotas y en las eucariotas osmótrofas como plantas y
hongos, se sitúa bajo otra capa, denominada pared celular.
La función básica de la membrana plasmática es mantener el medio intracelular
diferenciado del
entorno. Esto es posible gracias a la naturaleza aislante en
medio acuoso de la bicapa lipídica y a las funciones de transporte que
desempeñan las proteínas. La combinación de transporte activo y
transporte pasivo hacen de la membrana plasmática una barrera selectiva que
permite a la célula diferenciarse del medio.Los esteroides, como el colesterol,
tienen un importante papel en la regulación de las propiedades físico-químicas
de la membrana regulando su resistencia y fluidez.
Origen evolutivo
Los seres vivos se dividen actualmente en tres dominios: bacterias (Bacteria),
arqueas (Archaea) y eucariontes (Eukarya). En los dominios Archaea y Bacteria
se incluyen los organismos procariotas, estoes, aquellos cuyas células no
tienen un núcleo celular diferenciado, mientras que en
el dominio Eukarya se incluyen las formas de vida más conocidas y complejas
(protistas, animales, hongos y plantas). El término
'bacteria' se aplicó tradicionalmente a todos los microorganismos
procariotas. Sin embargo, la filogenia molecular ha podido demostrar que
los microorganismos procariotas se dividen en dos dominios, originalmente
denominados Eubacteria y Archaebacteria, y ahora renombrados como Bacteria y Archaea 25]
que evolucionaron independientemente desde un ancestro común. Estos dos
dominios, junto con el dominio Eukarya, constituyen la base del sistema de tres
dominios, que actualmente es el sistema de clasificación más ampliamente
utilizado en bacteriología.El término Mónera, actualmente en desuso, en la
antigua clasificación de los cinco reinos significaba lo mismo que procariota,
y así sigue siendo usado en muchos manuales y libros de texto.Los antepasados
de los procariotas modernos fueron los primeros organismos (las primeras
células) que se desarrollaron sobre la tierra, hace unos 3.800-4.000 millones
años. Durante cerca de 3.000 millones de años más, todos los organismos
siguieron siendo microscópicos, siendo probablemente bacterias y arqueas las
formas de vida dominantes 27] [28] Aunque existen
fósiles bacterianos, por ejemplo los estromatolitos, al no conservar su
morfología distintiva no se pueden emplear para estudiar la historia de la
evolución bacteriana, o el origen de una especie bacteriana en particular. Sin
embargo, las secuencias genéticas sí se pueden utilizar parareconstruir la
filogenia de los seres vivos, y estos estudios sugieren que arqueas y
eucariontes están más relacionados entre sí que con las bacterias 29]En la actualidad se discute si los primeros procariotas
fueron bacterias o arqueas. Algunos investigadores piensan que Bacteria es el
dominio más antiguo con Archaea y Eukarya derivando a partir de él,[26]
mientras que otros consideran que el dominio más antiguo es Archaea.[30] Se ha
propuesto que el ancestro común más reciente de bacterias y arqueas podría ser
un hipertermófilo que vivió entre 2.500 y 3.200 millones de años atrás.[31]
[32] En cambio, otros científicos sostienen que tanto Archaea como Eukarya son
relativamente recientes (de hace unos 900 millones de años)[33] [34] y que
evolucionaron a partir de una bacteria Gram-positiva (probablemente una
Actinobacteria), que mediante la sustitución de la pared bacteriana de
peptidoglicano por otra de glicoproteína daría lugar a un organismo Neomura.
Las bacterias también han estado implicadas en la
segunda gran divergencia evolutiva, la que separó Archaea de Eukarya. Se
considera que las mitocondrias de los eucariontes proceden de la endosimbiosis
de una proteobacteria alfa.[37] [38] En este caso, el antepasado de los
eucariontes, que posiblemente estaba relacionado con las arqueas (el organismo
Neomura), ingirió una proteobacteria que, al escapar a la digestión, se
desarrolló en el citoplasma y dio lugar a las mitocondrias. Éstas se pueden
encontrar en todos los eucariontes, aunque a veces en formas muy reducidas, como
en los protistas amitocondriales. Después, e independientemente, una
segundaendosimbiosis por parte de algún eucarionte mitocondrial con una
cianobacteria condujo a la formación de los cloroplastos de algas y plantas. Se
conocen incluso algunos grupos de algas que se han originado claramente de
acontecimientos posteriores de endosimbiosis por parte de eucariotas
heterótrofos que, tras ingerir algas eucariotas, se convirtieron en plastos de
segunda generación
Diferencia de gram+ y gram-
* En las bacterias Gram-positivas la pared celular contiene una capa gruesa de
peptidoglicano además de ácidos teicoicos, que son polímeros de glicerol o
ribitol fosfato. Los ácidos teicoicos se unen al
peptidoglocano o a la membrana citoplasmática.
* En las bacterias Gram-negativas la capa de peptidoglicano es relativamente
fina y se encuentra rodeada por a una segunda membrana lípida exterior que
contiene lipopolisacáridos y lipoproteínas. La capa de petidoglicano se une a
la membrana externa por medio de lipoproteínas.
La mayoría de las bacterias tienen una pared celular Gram-negativa y solamente
Firmicutes y Actinobacteria (conocidas previamente como bacterias
Gram-positivas de contenido GC bajo y bacterias Gram-positivas de contenido GC
alto, respectivamente) tienen paredes Gram-positivas.[8] Estas diferencias en
estructura pueden producir diferencias en la susceptibilidad antibiótica, por
ejemplo, la vancomicina puede matar solamente a bacterias Gram-positivas y es
ineficaz contra patógenos Gram-negativos, tales como Haemophilus influenzae o
Pseudomonas aeruginosa.
morfologia
La conjugación bacteriana es el proceso de transferencia de información
genética desde unacélula donadora a otra receptora. Este
proceso fue descubierto por Joshua Lederberg y Edward Tatum en 1946. Es
frecuentemente considerado como
el equivalente bacteriano del
sexo, ya que implica intercambio de información genética entre dos individuos.
Este proceso es promovido por determinados tipos de plásmidos, que portan un conjunto de genes cuyos productos participan en el
proceso, y que requiere contactos directos entre ambas células, con
intervención de estructuras superficiales especializadas y de funciones
específicas (pilus sexuales en los Gram negativos, y contacto íntimo en los
Gram positivos).
Algunos de estos plásmidos se comportan como episomas, es decir, que pueden
integrarse en el cromosoma; en este caso, si se produce la conjugación, se
puede transferir el propio plásmido más un segmento adyacente del cromosoma,
que a su vez podrá recombinarse con secuencias homólogas del cromosoma del
receptor, dando lugar a un cromosoma híbrido.
Esquema de la conjugación bacteriana. 1-La célula
donante genera un pilus. 2-El pilus
se une a la célula receptora y ambas células se aproximan. 3-El plásmido móvil se desarma y una de las cadenas de ADN es
transferida a la célula receptora. 4-Ambas células sintetizan la segunda
cadena y regeneran un plásmido completo. Además, ambas
células generan nuevos pili y son ahora viables como donantes.
La transducción es un proceso mediante el cual el ADN
es transferido desde una bacteria a otra mediante la acción de un virus.
También se utiliza para designar al proceso mediante el cual ADN exógeno es
introducido en una célula mediante un vector viral.
Estaes una herramienta que usualmente utilizan los biólogos moleculares para
introducir en forma controlada un gen extraño en el genoma de una célula
receptora.Cuando los bacteriófagos (virus que infectan bacterias) infectan una
célula bacteriana, su modo normal de reproducción consiste en capturar y
utilizar la maquinaria de replicación, transcripción, y traducción de la célula
de la bacteria receptora para producir gran cantidad de virones, o producir partículas
virales, incluido el ADN o ARN viral y la cubierta de proteína.
Transformación En biología molecular, transformación es la
alteración genética de una célula que resulta de la introducción y expresión de
material genético externo (DNA). Se usan diferentes
términos para las alteraciones genéticas resultantes de introducir DNA por
virus (transducción) o por contactos intercelulares entre bacterias
(conjugación). A la transformación de células animales
se le llama transfección.
El término transformación es también usado, de manera más
general, para describir mecanismos de transferencia de DNA o RNA en biología
molecular (es decir, teniendo en cuenta más que las consecuencias genéticas).
Por ejemplo la producción de transgénicos como maíz transgénico requiere la inserción de
nueva información genética en el genoma del
maíz usando el mecanismo apropiado de transferencia de DNA; el proceso se le
llama comúnmente transformación. El RNA también puede ser
transferido en las células usando métodos similares, pero esto no provoca
normalmente cambios heredables y por lo tanto no es información real.
la transformación refiere a uncambio genético estable
producido al incorporar ADN desnudo (ADN sin células o proteínas asociadas), y
la competencia refiere al estado de ser capaz de incorporara ADN exógeno del ambiente. Dos formas
distintas de competencia deben ser distinguidas: natural y artificial.
Reproducción En las bacterias, el aumento en el tamaño de las células
(crecimiento) y la reproducción por división celular están íntimamente ligados,
como
en la mayor parte de los organismos unicelulares. Las bacterias crecen hasta un
tamaño fijo y después se reproducen por fisión binaria, una forma de
reproducción asexual 102] En condiciones apropiadas,
una bacteria Gram-positiva puede dividirse cada 20–30 minutos y una
Gram-negativa cada 15–20 minutos, y en alrededor de 16 horas su número puede
ascender a unos 5.000 millones (aproximadamente el número de personas que
habitan la Tierra). Bajo condiciones óptimas, algunas bacterias pueden crecer y
dividirse muy rápido, tanto como
cada 9 minutos.[103] En la división celular se
producen dos células hijas idénticas. Algunas bacterias,
todavía reproduciéndose asexualmente, forman estructuras reproductivas más
complejas que facilitan la dispersión de las células hijas recién formadas.
Ejemplos incluyen la formación de cuerpos fructíferos
(esporangios) en las mixobacterias, la formación de hifas en Streptomyces y la
gemación. En la gemación una célula forma una protuberancia que a
continuación se separa y produce una nueva célula hija.Por otro lado, cabe
destacar un tipo de reproducción sexual en bacterias,
denominada parasexualidad bacteriana. En este caso,
las bacterias soncapaces de intercambiar material genético en un proceso
conocido como
conjugación bacteriana. Durante el proceso una bacteria donante y una bacteria
receptora llevan a cabo un contacto mediante pelos
sexuales huecos o pili, a través de los cuales se transfiere una pequeña
cantidad de ADN independiente o plásmido conjugativo. El
mejor conocido es el plásmido F de E. coli, que además puede integrarse en el
cromosoma bacteriano. En este caso recibe el
nombre de episoma, y en la transferencia arrastra parte del cromosoma bacteriano. Se
requiere que exista síntesis de ADN para que se produzca la conjugación.
La replicación se realiza al mismo tiempo que la transferencia.
La fisión binaria o bipartición es una forma de reproducción asexual que se
lleva a cabo en bacterias, levaduras de fisión, algas unicelulares y protozoos.
La célula madre se divide en dos células hijas de igual tamaño.
Efectos genéticos
La mayor parte de las bacterias se reproducen por fisión binaria, lo que
produce una tasa de crecimiento exponencial. Por ejemplo,
bajo condiciones óptimas, la bacteria Escherichia coli se puede dividir una vez
cada 20 minutos.
El ADN bacteriano tiene tasas de mutación elevadas. De
esta manera, la rápida reproducción bacteriana da amplias oportunidades para
que se produzcan nuevas cepas capaces de desarrollar resistencia a
antibióticos y les ayuda a proliferar en una gran variedad de ambientes.
Proceso
La fisión binaria comienza con la replicación del ADN
que en procariotas consta de una sola molécula circular. Esta tiene lugar desde
el origen de replicación, que se abre formando
unaburbuja de replicación que separa el ADN doble hebra. Este nuevo ADN se va a
anclar a la membrana plasmática en los polos de la célula a través de
desmosomas.[1]
En el caso de E. coli antes de que ocurra la replicación, el origen de replicación
(OriC) se ubica en un polo de la bacteria. Luego de finalizada la replicación
de OriC, la secuencia migra hacia el polo opuesto de la célula, continuando el
proceso de replicación del
resto del
cromosoma. Los cromosomas así ubicados en los polos celulares van a determinar
la posición del plano de división celular, asegurando que se dé en el ecuador de la
célula. La fisión binaria depende de la proteína FtsZ, la cual es un GTPasa del citoesqueleto que forma filamentos similares a
los de tubulina. Estos filamentos forman un anillo en
el ecuador
de la célula y reclutan a las demás proteínas que van a dar lugar a la
división. Estas proteínas dirigen el crecimiento de la pared celular y de la
membrana plasmática hacia el interior, formando un septo que divide a la célula
en dos en un proceso llamado citocinesis.[2] Otras proteínas que componen el
anillo del septo son la proteína FtsK que se encarga de coordinar la separación
de los cromosomas en la división celular, también se han encontrado en E. coli,
hidrolasas de mureína que cumplen un importante papel en la separación de las
células hijas.[1]
La evolución de los organismos eucariotas y la creciente complejidad, tamaño y
número de sus cromosomas hizo que se desarrollaran mecanismos más elaborados
para repartir el material génico en partes iguales a las células hijas. Esto
dio lugar al aparato mitótico queen el caso de algunos eucariotas primitivos, como
el dinoflagelado Crypthecodinium cohnii se da una situación intermedia. En este organismo ocurre el anclaje de cromosomas a la membrana
plasmática, una membrana nuclear que no se desintegra, microtúbulos del huso que se mantienen fuera del núcleo que donde presionan forman
canales paralelos que dividen al núcleo. Los cromosomas se dividen de forma
igualitaria porque se anclan en los polos opuestos de la membrana nuclear 2]
Tipos de fisión binaria
La fisión binaria puede dividirse en diferentes grupos dependiendo del plano
de división:[3]
* Regular: una célula se divide simétricamente en dos partes de igual tamaño.
* Tipo ameba: La división es un tanto irregular con
respecto al citoplasma y perpendicular respecto al eje del huso. Divisiones de este
tipo, tienen lugar en rizópodos.
* Longitudinal: El eje de la división es longitudinal. Los flagelados poseen
divisiones de este tipo.
* Transversal: Ocurre en ciliados como
el Paramecium, el citoplasma se divide de forma perpendicular al eje del huso.
* Oblicua: Sucede en opalinidas, que poseen filas oblicuas de cilios. La
división comienza siendo longitudinal pero luego se vuelve paralela a estas filas de cilios. Es intermedia
entre la longitudinal y la transversal.
A partir de la tinción de Gram pueden distinguirse varios morfotipos distintos:
Los cocos son de forma esférica. Pueden aparecer aislados después de la división
celular (Micrococos), aparecer por pares (Diplococos), formar cadenas
(Estreptococos), o agruparse de manera irregular (Estafilococos).Los
bacilosposeen forma alargada. En general suelen agruparse en
forma de cadena (Estreptobacilos) o en empalizada.También pueden distinguirse
los espirales, que se clasifican en espirilos si son de forma rígida o
espiroquetas si son blandas y onduladas. Si por el
contrario, poseen forma de 'coma', o curvados, entonces se los
designa vibriones.
El cristal violeta (colorante catiónico) penetra en
todas las células bacterianas (tanto Gram positivas como Gram negativas). El lugol está formado
por I2 (yodo) en equilibrio con KI (yoduro de potasio), el cual está presente
para solubilizar el yodo. El I2 entra en las células y forma un
complejo insoluble en solución acuosa con el cristal violeta.
La mezcla de alcohol-acetona que se agrega, sirve para realizar la
decoloración, ya que en la misma es soluble el complejo I2/cristal violeta. Los organismos Gram positivos no se decoloran, mientras que los
Gram negativos sí lo hacen.
Para poner de manifiesto las células Gram negativas se utiliza una
coloración de contraste. Habitualmente es un
colorante de color rojo, como
la safranina o la fucsina. Después de la coloración de contraste
las células Gram negativas son rojas, mientras que las Gram positivas
permanecen azules.
La safranina puede o no utilizarse, no es crucial para la técnica. Sirve para hacer una tinción de contraste que pone de manifiesto
las bacterias Gram negativas. Al término del protocolo, las
Gram positivas se verán azul-violáceas y las Gram negativas, se verán rosas (si
no se hizo la tinción de contraste) o rojas (si se usó, por ejemplo,
safranina).
Esta importante coloración diferencial fuedescubierta por
Hans Christian Gram en 1884. En este método de
tinción, la extensión bacteriana se cubre con solución de uno de los colorantes
de violeta de metilo, que se deja actuar durante un lapso determinado. Se
escurre luego el exceso de violeta de metilo y se añade luego una solución de
yodo, que se deja durante el mismo tiempo que la
anterior; después se lava el portaobjetos con alcohol hasta que éste no
arrastre más colorante. Sigue a tal tratamiento una
coloración de contraste, como safranina, fucsina
fenicada diluida, pardo Bismarck,
pironin B o hasta inclusive verde de malaquita.
Algunos microorganismos retienen el colorante violeta, aún después de tratarlos
con un decolorante, y el color no se modifica al
añadir éste; otros pierden con facilidad el primer tinte, y toman el segundo. Los que fijan el violeta, se califican de grampositivos, y los que
pierden la primera coloración y retienen la segunda, de gramnegativos. Basándonos pues, en la reacción Gram, podemos clasificar a los
microorganismos en uno de los dos grupos. Los
colorantes de p-rosanilina son los que mejores resultados dan en la coloración
Gram. Los representantes más usados de este
grupo son violeta de metilo y violeta cristal o de genciana. En
realidad, violeta de metilo es el nombre atribuido al compuesto tetrametil-p-rosanilina.
El matiz de color de la p-rosanilina se intensifica al aumentar el número de
grupos metilo en la molécula; por consiguiente, de los tres grupos, el tono más
oscuro es la hexametil-p-rosanilina (violeta cristal),
y el tinte más ligero, la tetrametil-p-rosanilina (violeta de metilo). Losnombres violeta de metilo 3R, 2R, R, B, 2B, 3B, etc., se
refieren al número de grupos metilo contenidos. La letra R indica
matices rojos, y la letra B, tonos azules. El violeta de cristal
contiene seis grupos metilo, y se considera como el mejor colorante primario para teñir
por el método de Gram.
La facultad de las células para tomar la coloración Gram no es propia de toda
sustancia viviente, sino que se limita casi en absoluto a hongos y bacterias. Así vemos que las células de plantas y animales superiores no
conservan la primera coloración; los mohos se tiñen con cierta irregularidad;
los gránulos de micelios propenden retener el colorante. La reacción de
Gram no es infalible ni constante; puede variar con el
tiempo del cultivo y el pH del medio, y quizá por otras causas.
TeoríasUn microorganismo gram positivo debe presentar una pared celular sana.
El mismo microorganismo, si sufre daño de la pared por una u otra causa, se
vuelve gram negativo. Esto indica la importancia de la pared para la retención
o el escape del
colorante. Una posible teoría del
mecanismo de tinción es la siguiente
El colorante básico entra al microorganismo, donde forma con el yodo una laca
insoluble en agua. El alcohol o la acetona empleados para aclarar, deshidrata
las paredes de los microorganismos grampositivos, tratados con mordiente, y
forma una barrera que la laca no puede atravesar. En las células gramnegativas,
los lípidos de la pared (más abundantes que en las células grampositivas) se
disuelven por este tratamiento, lo que permite el
escape del
complejo de cristal violeta con yodo. Algunos autores objetan estateoría, pero
es indudable la importancia general de la pared celular.
Varias son las teorías emitidas para explicar el mecanismo de
la tinción de Gram. Stearn (1923) basó la suya en una combinación
química entre el colorante y las proteínas de las bacterias, Las proteínas y
aminoácidos son cuerpos anfóteros, esto es, tienen la facultad de reaccionar
con ácidos y con bases, gracias a sus grupos amino y carboxilo; en soluciones
ácidas, reaccionan con los ácidos, y en soluciones alcalinas lo hacen con las
bases. De igual manera, comprobaron que la reacción de tinción de las bacterias
obedece en gran parte a su contenido proteínico; estos microorganismos se
conducen como
cuerpos anfóteros, al combinarse con colorantes ácidos en soluciones ácidas y
con los básicos en medio alcalino. La combinación con ambos tipos de colorante
no se produce en el “punto isoeléctrico”. Como
los microorganismos contienen más de una proteína, ese
punto no tiene un valor preciso y definido, sino que constituye más bien una
gama o escala que comprende dos o tres unidades de pH. Según Stern y Stearn,
los microorganismos grampositivos tienen una escala isoeléctrica de pH inferior
a la de los microorganismos gramnegativos; y, a base de sus datos
experimentales, deducen las siguientes conclusiones:
Los microorganismos
grampositivos pueden hacerse gramnegativos al aumentar la acidez.
* . Los microorganismos gramnegativos pueden hacerse
grampositivos al aumentar la alcalinidad.
* . Los microorganismos de reacción positiva a los colorantes
ácidos pueden hacerse gramnegativos por aumentar la alcalinidad.
*. Los microorganismos de reacción positiva a los colorantes
básicos pueden hacerse gramnegativos por aumentar la acidez.
* . En la zona isoeléctrica característica de cada especie es
muy escasa la tendencia a retener cualquier colorante.
* . Parece estar bien demostrado que las proteínas de las bacterias no son
simples, sino más bien una débil combinación de sustancias proteínicas con
otras lipoideas o grasas.
* . La materia grasa extraída de los microorganismos grampositivos difiere de
la obtenida de los microorganismos gramnegativos, en que la primera contiene
una proporción mucho mayor de ácidos no saturados que muestren gran afinidad
por los agentes oxidantes. Todos los mordientes (como el yodo)
empleados en la coloración Gram son oxidantes; su efecto, en general, consiste
en dar a la sustancia oxidada un carácter más ácido. Esto aumenta la afinidad
de un microorganismo por los colorantes básicos.
* . El cambio de respuesta a la coloración de Gram con el tiempo es propio,
sobre todo, de los microorganismos débilmente grampositivos cultivados en los
medios que contengan sustancias capaces de fermentar, y cuya reacción se vuelve
ácida en el curso del desarrollo.
Gianni (1952) comprobó que los microorganismos grampositivos Bacillus subtilis
y B. anthracis tomaban negativamente el Gram cuando los cultivos databan de dos
a tres horas. Luego se desarrollaba la sustancia
grampositiva debajo de la pared celular, para invertir la reacción. Otra
explicación de la reacción de Gram puede ser la posible existencia de una capa
exterior alrededor de un núcleo gramnegativo. Libenson
yMcllroy, han comunicado que si la reacción grampositiva depende de que se
forme una combinación compleja entre los componentes de la coloración de Gram y
las proteínas de la pared celular, sería de esperar que las bacterias
desintegradas por medios físicos retuviesen este tinte, ya que ese tratamiento
no podría cambiar el carácter químico de los materiales de dicha pared. Por el contrario, los gérmenes grampositivos desintegrados pierden
su capacidad de retener el colorante primario y toman negativamente el Gram.
La pared celular de los microorganismos grampositivos y gramnegativos es
permeable al violeta cristal. Sin embargo, la de los
primeros no lo es al complejo de yodo y colorante formado en el interior de la
célula. Los resultados experimentales obtenidos con una difusión celular exenta
de proteínas, y la escasa solubilidad del complejo de yodo y violeta cristal en
alcohol y acetona, parecen sustentar la opinión de que la reacción grampositiva
consiste esencialmente en la formación, dentro de la célula, de una cantidad
apreciable de complejo de yodo y colorante difícil de eliminar con el
disolvente. La pared celular de los microorganismos grampositivos, a diferencia
de la de los gramnegativos, sería prácticamente impermeable al violeta cristal. Los microorganismos aparecerán teñidos después de
tratarlos con violeta cristal, por ser absorbido el colorante en la superficie
externa de la pared celular, y el disolvente eliminará sin dificultad el
complejo formado después del tratamiento con yodo.
Ni los grupos sulfhidrilo ni las proteínas básicas han
influido específicamente en el mecanismodel colorante de Gram. Libenson y
Mcllroy han sostenido que la permeabilidad de la pared
celular al violeta cristal, la escasa solubilidad del
complejo de yodo y colorante en alcohol y acetona, y el libre acceso del disolvente al
complejo constituido, son los principales factores que intervienen en el
mecanismo de esa coloración.
Para q se emplea la coloración
En el análisis de muestras clínicas suele ser un estudio
fundamental por cumplir varias funciones:
* Identificación preliminar de la bacteria causal de la infección.
* Utilidad como control
calidad del
aislamiento bacteriano. Los morfotipos bacterianos identificados en la tinción
de Gram se deben de corresponder con aislamientos bacterianos realizados en los
cultivos. Si se observan mayor número de formas bacterianas que las aisladas
hay que reconsiderar los medios de cultivos empleados así como la atmósfera de
incubación.
A partir de la tinción de Gram pueden distinguirse varios morfotipos distintos:
Los cocos son de forma esférica. Pueden aparecer aislados después de la
división celular (Micrococos), aparecer por pares (Diplococos), formar cadenas
(Estreptococos), o agruparse de manera irregular (Estafilococos).Los bacilos
poseen forma alargada. En general suelen agruparse en forma
de cadena (Estreptobacilos) o en empalizada.También pueden distinguirse los
espirales, que se clasifican en espirilos si son de forma rígida o espiroquetas
si son blandas y onduladas. Si por el contrario,
poseen forma de 'coma', o curvados, entonces se los designa
vibriones.
Técnica de la coloració
Fijar un frotis
* Con la ayuda de unmechero, flamear un asa bacteriológica y esperar que enfríe
un poco.
* Tomar el asa (previamente flameada) y con ésta tomar un
poco de muestra.
* Una vez obtenida una pequeña cantidad de la muestra (con el asa), hacer que
ésta tenga contacto con una lámina portaobjetos, la cual servirá para depositar
la muestra contenida en el asa.
* Con el asa (conteniendo la muestra) sobre la lámina portaobjetos, proceder a
realizar la extensión de la muestra en el portaobjetos mediante movimientos
giratorios (dar vueltas con el asa) sobre la lámina, de tal
forma que al terminar la extensión, tengamos como producto una espiral en la parte media
de la lámina.
* Esperar que seque al aire libre o ayudarse con la llama de un
mechero para fijar la muestra, teniendo en cuenta que el calor no debe ser
directo (sólo se pasa por la llama), puesto que el calor excesivo puede cambiar
la morfología celular de las bacterias a observar. El calor
deseable es aquél en el que el portaobjetos sea apenas demasiado caliente para
ser colocado sobre el dorso de la mano.
Tinción
Con violeta cristal o violeta de genciana, utilizando
una cantidad suficiente de dicho colorante sobre la muestra, como para lograr cubrirla por completo. Se deja actuar al colorante por 1 minuto. Esta
tinción de 1 minuto está dada para trabajar a una temperatura ambiente de
25 °C. k
Enjuague
Al transcurrir el minuto, se debe enjuagar la lámina conteniendo la muestra con
agua corriente. Para realizar el lavado, se debe tener en cuenta que el chorro de agua
NO debe caer directamente sobre la muestra, ésta debe caer sobre la parte
superior dela lámina que no contiene muestra. El chorro debe ser un chorro delgado, aproximadamente de medio a un centímetro
de espesor. También el enjuague se debe realizar poniendo la lámina en posición
inclinada hacia abajo
Mordiente
Una vez enjuagado el portaobjetos, se aplica como mordiente yodo
o lugol durante 1 minuto más. El mordiente es cualquier sustancia que forme
compuestos insolubles con colorantes y determine su
fijación a las bacterias.
Decoloración
Pasado el minuto de haber actuado el mordiente, el frotis se decolora con
etanol al 75 %, etanol al 95 %, acetona o alcohol-acetona, hasta que
ya no escurra más líquido azul. Para esto se utiliza el gotero del frasco del decolorante. Se van añadiendo cantidades
suficientes del
decolorante, hasta lograr que éste salga totalmente transparente, es decir,
hasta que ya no escurra más líquido azul.
Lavado y secado Lavar con agua para quitar los residuos de decolorante y
esperar que seque la lámina al aire libre o con la ayuda de la llama de un mechero de la forma anteriormente descrita.
Tinción de contraste Una vez que la lámina ya secó, procedemos a teñir
nuevamente, pero esta vez se va a utilizar un
colorante de contraste como
por ejemplo la safranina, dejar actuar durante 1 minuto.
Nuevo enjuague Pasado el minuto correspondiente, se procede a enjuagar la
lámina con agua, se escurre el agua sobrante y se seca en la forma
anteriormente descrita.De esta manera, ya tendremos listo el frotis para su
respectiva observación microscópica
Antibióticos En biología, un antibiótico (del griego αντI¯ - anti,
'en contra' + βιοτικÏŒς -
biotikos,'dado a la vida'[1] [2] ) es una sustancia química producida
por un ser vivo o derivada sintética de ella que a bajas concentraciones mata
—por su acción bactericida— o impide el crecimiento —por su acción bacteriostática—
de ciertas clases de microorganismos sensibles,[3] y que por su efecto, se
utiliza en medicina humana, animal u horticultura para tratar una infección
provocada por dichos gérmenes. Normalmente un
antibiótico es un agente inofensivo para el huésped, aunque ocasionalmente
puede producirse una reacción adversa al medicamento o puede afectar a la flora
bacteriana normal del
organismo. Se espera que la toxicidad de los antibióticos sea superior para los
organismos invasores que para los animales o los seres humanos que los
hospedan.[4]
El término fue utilizado por primera vez por Selman Waksman en 1942 para
describir ciertas «influencias antibióticas», es decir, aquellas formulaciones
antagonistas al crecimiento de microorganismos y que son derivadas de otros
organismos vivos.[5] Esa definición, por ende, excluye a aquellas sustancias
naturales, como el jugo gástrico y el peróxido de hidrógeno, que pueden matar a
un microorganismo, pero no es producido por otros microorganismos. En la
actualidad la definición de un antibiótico está siendo usada para incluir a los
antimicrobianos sintéticos o quimioterapéuticos antimicrobianos como las quinolonas,
sulfamidas y otros agentes antimicrobianos derivados de productos naturales y
aquellos con propiedades antibióticas descubiertas empíricamente[.].
En términos estrictos o históricos, un antibiótico es
una sustancia secretada por unmicroorganismo, que tiene la capacidad de afectar
a otros microorganismos. Tal es el caso del propóleos producido por las abejas
para proteger su colmena de bacterias y hongos que puedan afectarla, así como
también las propiedades antibacterianas de cierto componente del liquen
Usnea.La automedicación con antibióticos es peligrosa y a veces
contraproducente pues un antibiótico bactericida y uno bacteriostático se
contrarrestan mutuamente en su eficacia pero no en su toxicidad, que suele ser
sobre dianas diferentes. Por otro lado, los antibióticos y antimicrobianos son
totalmente inefectivos en las enfermedades virales, por lo que su uso debe evitarse en estos casos.
Debido a que los antibióticos tienen efectos sobre una diversidad de bacterias,
sus mecanismos de acción difieren basado en las características vitales de cada
organismo diana y que, por lo general, son objetivos
que no existen en las células de mamíferos.
Como actúan
Loa antibioticos actuan através de dos mecanismos principales: Matando los
microorganizmos existentes ( acción bactericida) e
impidiendo su reproducción ( acción bacterostatica).
los Antibióticos actúan por una serie de mecanismos. algunos se agrupan de acuerdo a su blanco de acción y actúan
sobre la envoltura bacteriana o membrana y otros sobre el proceso de
replicación ADN.
Los antibióticos pueden ser bacteriostáticos (bloquean el
crecimiento y multiplicación celular) o bactericidas (producen la muerte de las
bacterias). Para desempeñar estas
funciones, los antibióticos deben ponerse en el contacto con las bacterias.
Cuando se toma una cantidad insuficiente deantibiótico, las bacterias pueden
frecuentemente desarrollar métodos para protegerse a sí mismas contra este antibiótico. Por lo cual la próxima
vez que se utilice el antibiótico contra estas bacterias, no será efectivo.
La acción de un antibiótico se mide en términos de
espectro bacteriano. Se observa que algunos antibióticos como la penicilina actúan en un sector
restringido: cocos gram negativos y gram positivos,Por
esta razón se la denomina de espectro limitado. Otros antibióticos como
las tetraciclinas lo hacen en múltiples sectores y por eso se les adjudica el
nombre de amplio espectro. Otros antibióticos actúan sobre una fracción muy
limitada, por ejemplo, nistanina,a este tipo de
antibiótico se lo llama de espectro selectivo. Para
identificar el organismo invasor.,los resultados de
laboratorio permiten que el médico prescriba el antibiótico más efectivo contra
la enfermedad específica ocasionado por bacterias. Lo mas importante, elegir la
droga apropiada.
Mecanismos de actividad antibiótica.
Los principales mecanismos se pueden agrupar de la siguiente
manera. Para destruir bacterias, los
antibióticos deben penetrar por la pared de éstas sin que sean
metabolizados intrínsecamente, y actuar en el 'blanco'. De este modo, para conocer los mecanismos de resistencia es de suma importancia entender
la forma en que actúa cada clase de antibióticos. Prácticamente
todos los agentes antimicrobianos obstaculizan funciones críticas dentro de la
bacteria6. Varias actividades bioquímicas son especialmente vulnerables
a la interferencia por los antibióticos, por ejemplo, la
síntesis de la pared celularbacteriana y la función de sus membranas, la
síntesis de proteínas, el metabolismo de ácidos nucleicos y las vías
metabólicas intermedias.
Disminución de la permeabilidad hacia el antibiótico.
* Inactivación del antibiótico.
* Modificación química del blanco sobre la que actúa el
antibiótico.
* Síntesis de una enzima resistente.7
* Enzimas que inactivan a los antibióticos.
El mecanismo de resistencia
más común a los antibióticos es su inactivación por mecanismos enzimáticos. Algunas enzimas inactivadoras de fármacos quizá fueron formadas
para evitar el 'suicidio' por especies productoras de antibióticos.
Transferidas a otra especie, los genes de tales enzimas inactivadoras ocasionan
resistencia
a los antibióticos. Los ejemplos clásicos de enzimas con tales propiedades son
las b -lactamasas, las modificadoras de aminoglucósidos y la cloranfenicol
acetiltransferasa.
Las b -lactamasas hidrolizan el anillo b -lactámico de las
penicilinas y las cefalosporinas, y lo transforman en el derivado inactivo
ácido peniciloico. Los grampositivos y los
gramnegativos producen b -lactamasas. Las de los
grampositivos son más activas contra penicilinas y en menor grado contra las
cefalosporinas. Por la estructura simple de la pared bacteriana que
caracteriza a los grampositivos, las b -lactamasas de grampositivos son enzimas
inducibles secretadas al entorno, las de las gramnegativos son mucho más
heterogéneas y pueden ser constitutivas o inducibles. La estructura parietal
más compleja de los microorganismos gramnegativos, con una membrana interna y
otra externa, permite la síntesis de b-lactamasas dentro del citoplasma y su
excreción al espacio periplásmico. Por el mecanismo mencionado, los
gramnegativos, en forma constitutiva, producen cantidades relativamente
pequeñas de enzima, que impiden el acceso de los antibióticos b -láctamicos
activos, a los 'blancos' presentes en la membrana, que son las
Proteínas Ligadoras de Penicilina (PBP).1
Como sabemos, los ß-lactámicos forman complejos covalentes estables con algunas
de las PBPs (peniciloil-PBPs), que hacen que estas autolisinas se inactiven.
Pues bien, existen indicios de que las ß-lactamasas serían unas
'autolisinas' evolucionadas que en vez de formar complejos estables
con los ß-lactámicos, se habrían especializado en cortar el anillo lactamico
(dando ácido peniciloico) a expensas de su actividad transpeptidasa original
Los antibióticos también se pueden dividir en bactericidas (capaces de eliminar
las bacterias), o bacteriostáticos (bloquean el crecimiento y multiplicación
celular). Los fármacos bacteriostáticos resultan eficaces debido a que las
bacterias inhibidas en su crecimiento morirán con el tiempo o serán atacadas
por los mecanismos de defensa del huésped. Las
tetraciclinas y las sulfonamidas son antibióticos bacteriostáticos. Los antibióticos que lesionan la membrana celular producen una
liberación de los metabolitos celulares al exterior, y por tanto su muerte.
Tales compuestos, como
las penicilinas o cefalosporinas, son por tanto bactericidas.
el primero produce una disminución en el número
bacteriano, mientras el segundo impide su crecimiento sin afectar por sí solo
su número inicial.
