Taxonomía

Es la ciencia que se encarga de la identificación, nomenclatura y clasificación de los seres vivos.

Taxis: rango u orden

Nomos: nombre

Nemein: distribuir o gobernar

1. Clasificación: Agrupamiento ordenado de unidades en grupos dentro de unidades mayores.
2. Nomenclatura: Denominación de las unidades definidas, regidas por el Código Internacional de Nomenclatura de las Bacterias.

Principios de la nomenclatura

• Cada clase distinta de organismos se designa como una especie.
• Las especies se nombran por dos vocablos latinos por ajustarse a una denominación internacional caracterizada (sistema binomial de nomenclatura).

Sistema de los 3 dominios de Woese

Cronómetro moleculares (rRNA 16s)

La secuenciación de bases de los rRNAs 16s muestra una velocidad evolutiva de 1% de divergencia de secuencia por cada 50 millones de años.

Basándose en esta secuencia, Woese desarrolló un nuevo trabajo taxonómico revolucionario.

BACTERIA (UNICELULAR)

Mesosoma

Estructura membranosa intracitoplasmática que poseen la mayor parte de las bacterias. Su composición es muy similar a la membrana plasmática y posee varias funciones similares, como transporte de nutrientes y síntesis de algunos compuestos.

En las bacterias Gram positivas, su aspecto al microscopio electrónico es el resultado de múltiples investigaciones de la membrana.

Tipos de mesosoma

• Primaria: forma de saco irregular.
• Secundaria: llamada túbulo mesómico, consiste en un conjunto de túbulos.

Los mesosomas de bacterias Gram negativas son menos notables y menos complejos, se manifiestan como pequeñas invaginaciones de la membrana en forma laminar.

Función

• Mesosomas septales: formación del tabique en la división celular, formación del tabique en la formación del preesporio (esporulación permite tener enzimas para captar los nutrientes, es un ciclo).
• Mesosomas laterales: funciones sintéticas y secretoras, por ejemplo, exoenzimas como beta-lactamasas, intervienen en la división del cromosoma bacteriano.

Protoplastos

Células bacterianas a las que, por métodos enzimáticos, se logra destruir su pared celular en forma completa.

Son inducidos a partir de bacterias Gram positivas cuando se ponen en contacto con enzimas que digieren la pared celular, como la lisozima, produciendo así un protoplasto.

Son osmóticamente sensibles: en un medio hipotónico estallan (lisis osmótica), en un medio iso- o hipertónico se mantienen.

Uso

Estudio del comportamiento de la membrana plasmática, incluyendo el ingreso de macromoléculas y virus, transformación genética de bacterias y de células vegetales al no tener paredes, es más fácil introducir ADN exógeno que en las bacterias o células vegetales intactas.

Genoma

Es circular, de doble cadena de ADN, y la longitud de un genoma varía, pero generalmente es de millones de pares de bases.

Cromosoma

El cromosoma bacteriano está constituido por los genes que le dan identidad a la célula, considerando una serie haploide de genes.

Algunos organismos procariotas contienen otros elementos genéticos que no forman parte del genoma celular y son denominados plásmidos.

Plásmidos

Son elementos genéticos extracromosomales con capacidad de replicación autónoma y no son esenciales para el crecimiento de la célula.

Información codificada en los plásmidos

• Síntesis del pili F
• Resistencia a antibióticos codificada por los plásmidos R
• Resistencia y producción de bacteriocinas
• Producción de enzimas metabólicas

Endosporas

Es una estructura de resistencia, resultado de un proceso de diferenciación celular, que se presenta como parte del ciclo de vida de algunas bacterias, cuando se presentan condiciones ambientales o nutricionales adversas.

Función

Capacidad de sobrevivir por tiempos prolongados en el ambiente.

Resistencia

• Radiación ultravioleta
• Lisozima
• Desecación
• Desinfectantes químicos
• Rayos gamma

Estructura básica

• Citoplasma (core)
• Ácido dipicolínico
• Capa cortical
• Exosporio

Componentes más importantes de la endospora: Ca⁺ y ácido dipicolínico.

Esferoplasto

Células bacterianas Gram negativas a las que se les ha destruido parcialmente la pared celular y que conservan restos de membrana externa y peptidoglicano atrapados en ellas.

Obtención

• Destrucción de peptidoglicano con lisozima.
• Inhibición de la síntesis de peptidoglicano en las células en crecimiento (penicilina).

Formas L

Variante morfológica que, bajo ciertas condiciones del medio, llegan a perder su pared celular en forma completa o parcial y, todavía de esta forma, pueden crecer y multiplicarse si se les brinda una protección osmótica adecuada.

• Formas L nativas: su pared es defectuosa o simplemente no puede sintetizar peptidoglicano, llamadas formas L estables (Mycoplasmas).
• Formas L inducidas (variante transitoria): estas pueden revertirse a su forma original si se les quita su agente inductor.

Membrana citoplasmática

Estructura celular que se encuentra rodeando en íntimo contacto al citoplasma y es quizá la estructura más conservada de los seres vivos.

Composición

• Fosfolípidos
  • Fosfoglicéridos: constituidos por glicerol y alcohol fosforilado.
  • Esfingomielinas: esfingosina y mielina.
• Glucoesfingolípidos
• Esteroles
• Proteínas integrales
  • Tipo I, II y III: proteínas de un solo paso que tienen un segmento α-hélice que atraviesa la membrana, como glucoforina, receptor de LDL, hemaglutinina (virus influenza).
  • Tipo IV: receptores acoplados a proteínas G, transportador de glucosa.

Función de nutrición

Las células requieren nutrientes del exterior y deben eliminar sustancias de desecho procedentes del metabolismo y mantener su medio interno estable. La membrana presenta una permeabilidad selectiva, ya que permite el paso de pequeñas moléculas siempre que sean lipófilas, pero regula el paso de moléculas no lipófilas.

Pared celular

La pared celular es la envoltura rígida responsable de la forma celular.

Protege a las bacterias contra los cambios de presión osmótica y contiene los receptores de algunos bacteriófagos.

Peptidoglicano (MUREÍNA)

Es un constituyente de todas las paredes celulares bacterianas, formado por polímeros muy grandes compuestos por tres clases de bloques constructivos:

• N-Acetilglucosamina (NAG)
• Ácido N-acetilmurámico (NAM)
• Un péptido que consta de 3 o 5 aminoácidos.

Tinción de Gram

Denominada así por quién la desarrolló en 1884, Christian Gram.

La diferencia radical en la decoloración: la membrana externa de las bacterias Gram negativas es soluble en solventes orgánicos, por ejemplo, la mezcla alcohol/acetona.

• Gram (-): la capa de peptidoglicano que posee es demasiado delgada como para poder retener el complejo del cristal violeta/yodo, por lo tanto, este complejo se escapa, perdiendo la coloración azul/violeta (color rosa).
• Gram (+): al tener una pared más resistente y con mayor proporción de peptidoglicanos, resistente a la acción del solvente orgánico (deshidratación), este actúa deshidratando los poros, cerrándolos, impidiendo que pueda escapar el complejo cristal violeta/yodo, manteniendo la coloración azul/violeta.

Consideraciones

• Es conveniente realizar la tinción de Gram sobre células de cultivos jóvenes, ya que algunos microorganismos son Gram positivos solo en la fase de crecimiento, no más de 24 horas.
• Los microorganismos pueden perder la integridad de su pared celular debido a: tratamientos con antibacterianos, envejecimiento del cultivo, acción de enzimas autolíticas.

Tinción de Ziehl-Neelsen

Técnica de tinción diferencial para identificar microorganismos ácido-alcohol resistentes (AAR). Los colorantes se utilizan con la finalidad de crear un contraste entre la estructura que se desee observar para identificar y diferenciar.

Fundamento

Se basa en los componentes de la pared, la cual está formada por grandes cadenas de ácidos micólicos que, por dicha composición, algunos microorganismos que la poseen serán muy difíciles de identificar por la tinción Gram.

Se utiliza el compuesto fenólico carbolfucsina, que tiene la capacidad de interactuar con los ácidos grasos de la pared celular.

El alcohol ácido que se utiliza sirve para decolorar las células que no fueron teñidas debido a que su pared no era lo suficientemente afín al colorante y se desprende por su efecto ácido. Las células que resisten la decoloración se llaman ácido-alcohol resistentes.

Colorante secundario: azul de metileno.

Cápsula microbiana

La cápsula es la cubierta más externa de las bacterias y de otras células.

Es una estructura bien definida, traslúcida, que rodea la célula.

Está compuesta de glicoproteínas y un gran número de polisacáridos, incluyendo polialcoholes, aminoazúcares y agua.

Función

• Protección y resistencia a la fagocitosis.
• Depósito de alimentos y lugar de eliminación de sustancias de desecho.
• Protección contra la desecación.
• Protección contra agentes antibacterianos (metales pesados, bacteriófagos, células fagocíticas).

Taxis o Taxia

Aproximación o alejamiento de una bacteria con respecto a un estímulo determinado.

Tactismos comunes

• Químicos (quimiotaxis)
• Luminosos (fototaxis)
• Magnetotaxis
• Aerotaxis

Tipos de señales

• Si la señal quimiotáctica es positiva (es un atractante), la bacteria se mueve hacia el estímulo con mucha carrera y pocos tumbos.
• Si la señal quimiotáctica es negativa (es un repelente), aumenta la frecuencia de los tumbos y la bacteria se aleja del estímulo.

Cepas

Especie bacteriana aislada de algún individuo con algunas características diferenciales y que puede propagarse a otros individuos.

Jerarquía taxonómica

• Dominio
• Reino
• Filo (Phylum)
• Clase
• Orden
• Familia
• Género
• Especie y subcategoría (cepa, cultivo puro aislado)

Estructura microbiana

Célula: unidad morfológica y funcional de todo ser vivo, es el elemento de mayor tamaño considerado vivo. De este modo, los organismos pueden clasificarse según el número de células que poseen.

• Unicelulares: como protozoos, bacterias y otros organismos microscópicos.
• Pluricelulares: el número de células es variable, desde unos cientos a billones, como el caso del ser humano.

Robert Hooke

Fue el primero que observó las células en el siglo XVII con un microscopio.

Hubo que esperar hasta el siglo XIX para que dos científicos, Matthias Jakob Schleiden y Theodor Schwann, formularan la teoría celular.

Principios de la teoría celular

1. Todos los seres vivos están constituidos por una o más células (la célula es la unidad morfológica de todo ser vivo).
2. La célula es capaz de realizar todos los procesos necesarios para mantener con vida a un organismo (la célula es la unidad fisiológica de los organismos).
3. Todas las células provienen de otra célula (la célula es la unidad de origen de los seres vivos).
4. La célula contiene toda la información sobre la síntesis de su estructura y el control de su funcionamiento, y es capaz de transmitirla a sus descendientes (la célula es la unidad genética autónoma de los seres vivos).

Célula procariota

Son organismos unicelulares, su ADN está confinado a una o más regiones nucleares, las cuales no están limitadas por una membrana. Carecen de vacuolas, mitocondrias y otros organelos celulares.

Flagelos bacterianos

Los flagelos, también conocidos como “látigos”, son apéndices largos y filamentosos que impulsan movimientos a las bacterias.

Se mueven por medio de una señal (taxismo).

Taxia o Taxismo

Se denomina taxia o taxismo al movimiento o desplazamiento direccionado que efectúan diversos microorganismos como respuesta a la percepción de un estímulo o de un gradiente de la intensidad del mismo.

• Quimiotaxis: movimiento direccional de un microorganismo hacia o desde un gradiente químico.
• Fototaxis: implica el movimiento direccional en respuesta a la luz.
• Termotaxis: movimiento direccional en respuesta a los cambios de temperatura.
• Tigmotaxis: implica el movimiento direccional en respuesta a estímulos mecánicos como la presión o la vibración.
• Aerotaxis: movimiento direccional en respuesta a gradientes del oxígeno.
• Hidrotaxis: movimiento direccional en respuesta al gradiente de humedad o agua.

Tipos de tinción de flagelos

• Directa: microscopía de luz visible, tinción de Leifson e impregnación argéntica (transmisión de barrido).
• Indirecta: preparación en fresco, la gota suspendida, movilidad en agar semisólido.

Si a una bacteria se le eliminan los electrolitos, los flagelos se inhiben por completo (pero las bacterias pueden seguir creciendo).