Buenas, ¿qué tal? Mi nombre es Agustín Inchausti, soy ayudante de la Cátedra de Bacteriología y Virología ubicada en el Instituto de Higiene de la Facultad de Medicina de la Universidad de la República. Un poco la idea del día de hoy es hablar sobre la célula bacteriana. Un poco los objetivos, en primer lugar abordar lo que es el concepto de bacteria y ubicarla dentro de lo que son los seres vivos, ¿bien?
Luego vamos a determinar la morfología y la estructura de las células bacterianas y ver cuáles son las principales diferencias con respecto a las células eucariotas. Por último, vamos a mencionar aspectos generales sobre el metabolismo, la genética y la expresión de los genes por parte de las bacterias. ¿Bien? Entonces, para empezar, nos podemos preguntar en sí, que son las bacterias.
Cuando nosotros hablamos de bacterias nos referimos a un conjunto de microorganismos unicelulares, es decir, organismos microscópicos compuestos únicamente por una célula, que se reproducen a través de un proceso denominado fisiominaria que veremos más adelante. La mayoría de estas células bacterianas poseen una forma de vida libre, aunque existen algunos ejemplos de para que bacterias que necesitan sí o sí estar dentro de la célula huésped para poder reproducirse. Se clasifican como células procariotas dentro de lo que son los seres vivos debido a que no poseen ni membrana nuclear ni membranas internas.
Un poquito hablando acerca de la taxonomía, la misma es una ciencia biológica que permite... clasificar, nombrar e identificar, y aplicado a los seres vivos, permite clasificarlos de manera uniforme, utilizando distintos taxones, que son estos que vemos en la derecha, los cuales son el dominio, el reino, el filo o división, la clase, el orden, la familia, el género y la especie. Existen tres dominios, los cuales son el dominio eucaria, arcaea y bacteria, Bien, el dominio eucaria. comprende a todos los organismos eucariotas, ¿bien?
El dominio arcaea comprende a las arqueobacterias y el dominio bacteria, ¿bien? Comprende a todos los prokaryotas que son de interés médico. Así que, de ahora en adelante, cuando hablemos de bacterias, nos vamos a referir a microorganismos pertenecientes a este dominio.
Ahora, siguiente pregunta. ¿Las bacterias conviven entre nosotros? ¿Dónde es que nosotros podemos encontrar...
a estos microorganismos tan particulares? La respuesta es sí, como tan enfáticamente afirma Jack Nicholson en este GIF, y nosotros vamos a poder encontrar a las bacterias en diversos entornos, que van desde los ámbitos más hostiles, los hábitats más hostiles, hasta los que serían menos hostiles para ellas. ¿Bien? Entonces, cuando nosotros... referimos o nos ponemos a pensar en dónde es que viven las bacterias, tenemos que pensar en lo que son los ecosistemas microbianos, los cuales están compuestos por microorganismos que conviven entre sí y también interactúan con las características físicas y químicas de su ambiente.
En ese sentido, nosotros podemos encontrar diversos ecosistemas microbianos, por ejemplo, a temperaturas muy bajas, como pueden ser en glaciares, temperaturas por el otro extremo muy elevadas, como pueden ser en fuentes termales, y también lo podemos encontrar en ámbitos más frecuentes o más normales, digamos, como es por ejemplo en animales, en vegetaciones, y por último también lo podemos encontrar en el ser humano. Existen diversos ecosistemas microbianos que forman parte del ser humano y que conviven día a día con ellos. que es la denominada microbiota que más adelante veremos en otros talleres. Bien, para empezar un poquito a hablar de la morfología bacteriana, la misma incluye lo que es el tamaño y la forma de estas células.
Si vamos al tamaño, las células bacterianas se miden en una unidad que son las micras o los micrómetros, que constituyen la milésima parte de un milímetro. en sí son mucho más pequeñas que las células eucariotas, como vamos a ver más adelante, y las bacterias de interés médico tienen un tamaño promedio que va entre 0,5 y 3 micrómetros. Con respecto a lo que es la forma, nosotros vamos a encontrar principalmente tres grupos. En primer lugar tenemos un grupo de bacterias que tiene una forma redondeada o esférica, las cuales son los cocos, como acá se muestra en el esquema, Y aquí a la derecha podemos encontrar una micrografía que muestra justamente esta forma bacteriana. Otra forma de bacterias son aquellas con forma de bastón, que son los vacilos, que también aquí encontramos una micrografía.
Y por último tenemos otras formas de células bacterianas, las cuales tienen una forma helicoidal con varios giros, que son en general... de una longitud mayor que los vacilos o los cocos, y que también poseen un diámetro menor, lo cual tiene una implicancia en lo que es la observación con la microcopía óptica que no veremos en este caso. Bien, aquí tenemos también una micrografía de una espiroqueta. Pasando ya a lo que sería la estructura bacteriana, nosotros podemos abordar a la célula bacteriana. desde afuera hacia adentro, por hacerlo de alguna manera.
Cuando hablamos de lo que son las estructuras externas, nosotros tenemos, en primer lugar, una pared celular, la cual se encuentra formada por un compuesto de polisacarios y aminoácidos denominado el peptioglicano o mureín. A su vez, también podemos encontrar otras estructuras, como es, por ejemplo, los flagelos, Los cuales... van a colaborar en el movimiento de las bacterias que posean esta estructura, y también podemos encontrar otras estructuras que no están señaladas en este esquema, pero que son los pilis y ofimbrias, que también son otras estructuras proteicas que tienen diferentes funciones, por ejemplo, participando en la adhesión o incluso en la transferencia de genes por conjugación, como veremos más adelante. Sí, sí, ya.
nos metemos al interior de la célula bacteriana, nosotros vamos a ver que en realidad la misma carece de los organelos compartimentados que podríamos ver en una célula eucariota, carece totalmente de estas estructuras, y podemos ver un citoplasma en sí que está rico o es rico en ribosomas bacterianos, y también lo que podemos ver es la presencia de lo que es el material genético o el genoma bacterial, que en este caso se muestra como un cromosoma que es único y se encuentra enrollado sobre sí mismo de manera circular. También podemos encontrar lo que son los plasmios, estas estructuras que también son ADN, pero que se consideran como material genético extracromosómico y que puede variar su presencia entre células bacterianas. Otra cosa que me olvidé de mencionar antes de lo que sería la envoltura celular, las bacterias también cuentan por debajo de su pared celular con una membrana interna, una membrana citoplasmática similar a la de las células eucariotas. Un poquito yendo como a la clasificación, las bacterias se clasifican según lo que es la tinición de Gram, la cual es una tinición diferencial ampliamente utilizada en la microbiología.
Según bacterias gram positivas y bacterias gram negativas. Bien, esta diferencia radica un poquito en lo que es la estructura de la pared celular de una y otra bacteria, que ahora en ratito ya vamos a ver. Esto es un ejemplo de un preparado de un frotis, bien, visto con un microscopio óptico de campo claro, en el cual se aplicó la tensión de gram, bien, y donde yo puedo...
ver con mi mayor aumento, bien, células que tienen una forma redondeada, una forma de esfera, por lo tanto podría yo afirmar que son cocos, bien, que tienen una coloración violeta, el cual está dado por el colorante principal que tiene la tensión de Gram, que es el cristal violeta, bien. Entonces yo podría afirmar que en este preparado yo veo cocos, Gram positivos, bien. que en este caso se agrupan, si ustedes pueden ver, como una especie de racimos. Por lo tanto, yo puedo afirmar en este caso que me encuentro ante cocos granpositivos, en este caso agrupados en racimos. Por el otro lado, tenemos el ejemplo de otras bacterias, en el cual en este caso son bacterias alargadas, como con forma de bastón, por lo cual yo puedo definir que son vacilos, y que en lo contrario al preparado anterior, tienen una coloración...
que es rosada, la cual está dada por el contracolorante que posee la tensión de gram, que es la safranina, y que por lo tanto en este caso yo estaría ante la presencia de vacíos gram negativos, los cuales se encuentran principalmente aislados, o bueno, se puede encontrar también alguna cadena, pero bueno, en este caso serían bacterias gram negativas, vacíos gram negativos. Si vamos un poquito a la base de esta diferencia en la coloración con la tensión de Gram, nosotros nos vamos a encontrar a que las bacterias Gram positivas poseen una gruesa capa de peptidoblicano, que es esta que nosotros podemos ver en el esquema, compuesta por muchas cadenas de peptidoblicano entrecruzadas entre sí, las cuales permiten tener poros que son muy pequeños, en contraste a las bacterias reanimativas que ahora ya vamos a ver. Y conjuntamente a este peptidolicano presente en la pared, también vamos a ver algunas moléculas de polisacario, como son los ácidos teicoicos, ¿bien? Y también los ácidos lipoteicoicos, los cuales son ácidos teicoicos adheridos a lípidos de la membrana citoplasmática, ¿bien? Por debajo de esta gruesa pared celular, nosotros vamos a encontrar una membrana citoplasmática, también compuesta por fosfolípidos y por proteínas y enzimas de membrana, ¿bien?
En la tensión de gram, ¿bien? Cuando yo coloreo con cristal violeta mi principal colorante, y después aplico mi decolorante, que es el alcohol acetona, debido a esta gruesa capa y a poros tan pequeños, el cristal violeta queda retenido en esta capa y por lo tanto no se escapa, por decirlo de alguna manera, quedando las bacterias teñidas de color violeta, que es el resultado que nosotros vimos en la diapositiva anterior. Por el otro lado tenemos la estructura.
de la pared celular de las bacterias gram-negativas que difieren a las gram-positivas. Si nosotros observamos, la capa de peptioglicano es mucho más fina, tiene una menor cantidad de cadenas entrecruzadas entre sí, por lo tanto ya de por sí los poros ahí son más grandes, y además añadido por fuera de esta pared celular fina, nosotros tenemos una membrana externa característica de las bacterias gram-negativas, la cual está compuesta por dos hojas, una hoja interna de fosfolipios y una hoja externa que principalmente está formada por esta molécula que nosotros vemos acá, que es el lipopolisacario, el cual tiene una gran importancia en lo que es la patogenia de las bacterias gram-negativas. En este caso, cuando yo aplico la tensión de gram, lo que sucede es que el cristal violeta no logra quedar retenido Gracias.
en la etapa de decoloración, y se escapa de esta pared, por lo tanto quedando incoloras y adquiriendo el color del contracolorante que es la safranina, que característicamente deja como resultado final a las bacterias o a las células teñidas de rosado, que también era lo que nosotros veíamos en la diapositiva anterior. Bien, un dato adicional importante es que Gracias. Nosotros contamos con un grupo de antibióticos que actúan a nivel de la pared celular inhibiendo justamente la síntesis de las bacterias, dentro de las cuales nosotros en realidad tenemos varias familias, pero una muy importante es la familia de los beta-lactámicos, que verán más adelante en otras ocasiones. Perfecto.
Entonces, un poquito hablando de lo que es la diferencia. entre células eucariotas y células procariotas, si nosotros también volvemos a hacer un abordaje como yendo desde afuera hacia adentro, nosotros en primera instancia la gran diferencia es el tamaño. Las células eucariotas tienen un tamaño generalmente que es mayor de 5 micrómetros, teniendo incluso hasta células que pueden llegar a tener un tamaño de metros o mil metros, como es el caso de algunas células nerviosas y sus axones.
Mientras que por el lado de las células prokaryotas, el tamaño promedio que fue el que manejamos de las bacterias de interés médico, oscila entre 0,5 y 3 micrómetros. es bastante inferior al tamaño de las células eucariotas. Con respecto a las estructuras externas, las células eucariotas no poseen una pared celular, salvo los hongos, y por lo tanto las células animales únicamente cuentan con una membrana citoplasmática. También del resto de las estructuras externas, las bacterias tienen flagelos simples que colaboran con el movimiento, mientras que las células eucariotas si tienen, son flagelos complejos y en fin si nosotros nos vamos a lo que es el interior de cada una de las células nosotros nos vamos a encontrar en la célula eucariota como ustedes ya habrán visto con organelos que están compartimentados de los cuales carecen las células eucariotas como es el caso, por ejemplo, de las mitocondrias o del retículo endoplasmático ¿sí? o por ejemplo el aparato de Golgi.
En el caso de las células prokaryotas, únicamente se cuentan con los ribosomas, que hay una alta cantidad debido a que se necesita una alta síntesis proteica, los cuales, al igual que el cromosoma, no se encuentran compartimentados por membranas intracitoplasmáticas. Por ende, el núcleo de las células eukaryotas también se encuentra delimitado por una membrana nuclear, la diferencia de las células prokaryotas cuyo cromosoma bacteriano se dispone en una región denominada nucleoide y que va a tener implicancia directa con lo que es el proceso de expresión de genes bacterianos que más adelante vamos a ver. Un poquito hablando de lo que es el metabolismo de las bacterias, en sí necesitan poca cosa para lograr su crecimiento. Pero lo que indispensablemente necesitan es una fuente de carbono y nitrógeno, además de energía, agua y diversos iones.
A su vez, las bacterias poseen diferentes requerimientos de oxígeno, clasificándose en aerobias estrictas, aerobias, anaerobias facultativas y anaerobias. También se pueden clasificar según su temperatura de desarrollo óptimo en Gracias. Cicrófilas que son aquellas que se desarrollan a una temperatura muy baja.
Mesófilas que son aquellas que se desarrollan a una temperatura similar a la corporal, 35 o 37 grados Celsius. Y termófilas que son aquellas que se desarrollan a temperaturas aún mayores. Pasando a hablar un poco de la genética bacteriana, nosotros podemos definir al genoma bacteriano como el conjunto de genes cromosómicos y extracromosómicos que posee. una bacteria determinada. Para hablar específicamente del cromosoma bacteriano, nosotros sabemos que es un cromosoma único, a diferencia de las eucariotas, el mismo es circular y cerrado, y se dispone, como nosotros habíamos mencionado previamente, en una zona de citoplasma denominada núcleo de E.
A su vez el mismo está asociado a proteínas que son diferentes a las proteínas que están asociadas a los cromosomas de las células eucariotas. Pero las bacterias también necesitan compactar su ADN de forma tal que entre en lo que es la célula bacteriana, que como nosotros vimos, son de muy pequeño tamaño. En sí, las bacterias, con este fin, poseen un proceso de compactación de ADN denominado superenrollamiento negativo, en el cual a grandes rasgos lo que ocurre es que el material genético, el ADN bacteriano, se enrolla sobre su propio eje a partir de la ayuda de enzimas bacterianas, que son las girasas, de forma tal que se logra compactar ese ADN en esa célula bacteriana tan pequeña. Al igual que nosotros teníamos antibióticos que actúan en lo que es la pared celular, inhibiendo su síntesis, también tenemos otros antibióticos que participan inhibiendo las enzimas que se encargan de este superenrollamiento, como son por ejemplo quinolonas, de forma tal que logran combatir a las bacterias a través de este mecanismo de acción.
Y bueno, un poco pasando a lo que es la expresión genica, la misma está comprendida por dos procesos trascendentales que son la transcripción y la traducción. En la transcripción, la información genética pasa de ADN a ARN mensajero. a partir de una ARN polimerasa dependiente de ADN, y posteriormente a eso, ese ARN mensajero es leído por los ribosomas bacterianos, culminando lo que es el proceso de traducción en el cual se forman aminoácidos que a posteriori van a formar las proteínas bacterianas.
Reenganchando un poquito lo que habíamos hablado previamente, esto es importante en el sentido de que, a diferencia de las células eucariotas, la transmisión y la traducción son procesos que se encuentran acoplados en las células bacterianas. y tú es dado que al carecer de núcleo y de membrana nuclear, la transcripción y la traducción ocurren en el citoclaro. Entonces, a medida que se está sintetizando el ARN mensajero, también se puede ir traduciendo para producir la síntesis de proteínas. Y esta es una de las razones por las cuales las bacterias se pueden adaptar de manera tan rápida a cambios en el ambiente que no las favorezcan.
Debido a que tienen esta rápida respuesta de producción de proteínas y de cambios en su metabolismo que le dan esa propiedad. No queríamos dejar de hablar acerca de lo que es la transferencia de genes entre las bacterias. Este proceso se denomina transferencia horizontal de genes.
Las bacterias son capaces de pasar genes de una a otra mediante diferentes mecanismos. Un mecanismo es lo que se llama la transformación bacteriana, en el cual una célula bacteriana competente es capaz de recibir o de captar ADN del medio y de alguna manera integrarlo a su propio ADN. Otro mecanismo de transferencia es lo que se llama la transducción, la cual está mediada por bacteriófagos. que aquí están representados en el esquema, que son virus capaces de infectar bacterias, que son capaces a su vez de transportar material genético de una bacteria donante a una bacteria receptora. Y por último tenemos otro mecanismo muy importante que es la conjugación, la cual principalmente se da a partir de lo que es los pili, bien La misma consiste en un contacto real entre dos bacterias, una donadora y una receptora, que con un tipo especial de pilis, que son los pilis sexuales, generan un puente o logran un puente entre una y otra, y de esa manera permiten el pasaje de material genético de una a otra.
Los plásmidos, que era ese material genético extracromosómico que nosotros habíamos hablado previamente, se transfieren en gran manera Gracias. a través de este mecanismo de conjugación. Y los mismos pueden tener genes que codifiquen, por ejemplo, para mecanismos de resistencia, antibióticos o factores de virulencia determinados, que a fin de cuentas lo que le van a brindar a la bacteria receptora son ventajas selectivas que van a ayudar, por ejemplo, en su patogenia, en su forma de hacer daño.
en el organismo que esté infectado. Y bueno, un poquito también lo que no queríamos dejar de mencionar era ese proceso que habíamos mencionado al principio sobre fisión binaria, cómo es la reproducción en el caso de las células prokaryotas, en el caso de las bacterias, la cual es de manera asexuada. a diferencia de las células eucariotas. Un poco más en profundidad, la fisión binaria consiste en una célula madre, una célula bacteriana, la cual extiende su pared celular, replica su material genético, y a su vez comienza a formar un tabique entre las dos células que se están dividiendo. Ese nuevo material genético que se genera, que se duplica, Se adhiere a su vez a la membrana citoplasmática y de alguna manera es empujado hacia el interior de la nueva célula o de la célula hija.
¿Cuál es el resultado de la fisión binaria? A partir de una única célula, una célula madre, se generan dos copias o dos células hijas totalmente idénticas entre sí. Bien, ese es el proceso de fisión binaria.
Así se reproducen las bacterias. y dependiendo del tipo bacteriano, el tiempo de reproducción. Necesitamos bacterias que se reproducen rápidamente y otras que...
toman más tiempo en reproducirse. Bueno, un poco para ir terminando, hacer un insuma, en la charla de hoy hablamos acerca de lo que es la célula bacteriana, cómo se define la misma, dónde la podemos ubicar a nivel de lo que es nuestro entorno, cuál es su clasificación taxonómica, dónde la ubicamos dentro de los seres vivos, ¿Sí? Y poco después hablamos sobre lo que es la morfología, su tamaño, su forma, también su diferencia entre lo que es la célula eucariota y la célula prokaryota, hablamos de su estructura y cómo se relaciona eso con la tensión de Gram, clasificándolas en esos dos grandes grupos, que son las bacterias gram positivas y las gram negativas, y después hablamos aspectos generales sobre lo que es el metabolismo y la genética, la expresión de genes bacterianos.
lo cual es muy importante para entender cómo se comportan también las bacterias, cómo estudiarlas, y para ir finalizando vimos también mecanismo de transferencia horizontal de genes entre las bacterias, que muchas veces les brindan herramientas para subsistir y ser selectivamente mejores, y por último acerca de cómo se reproducen, cómo es la multiplicación bacteriana característico a través de la fisión binaria, a diferencia de... de las células eucariotas bueno, acá les dejo la bibliografía que se utilizó para la elaboración de este teórico y bueno, espero que les haya gustado la charla muchas gracias