Bacterias y biofilms

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Temas selectos de Biología Instructora: MILENA BENAVIDES-SERRATO Modificado por: MIGUEL A. VERDE Bacteria Bacteria s s Nuestros amigos Nuestros amigos invisibles invisibles

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  • 1. Bacterias Nuestros amigos invisibles Temas selectos de Biologa Instructora: MILENA BENAVIDES-SERRATO Modificado por: MIGUEL A. VERDE

2. Entender la clasificacin de las bacterias y las caractersticas usadas para colocarlas en reinos y dominios.Describir las estructuras de las bacterias.Practicar tcnicas de cultivos de bacterias. OBJETIVOS 3. Las Bacterias son procariontes

  • Pro antes
  • Karyon ncleo
  • Las formas ms simples de vida son procariontes.
  • Las primeras clulas de la Tierra fueron procariontes.

4. Los fsiles de bacterias ms antiguos 5.

  • Las bacterias tienen gran importancia por su rpido crecimiento, reproduccin y tasa de mutacin, as como su habilidad para sobrevivir en condiciones adversas.
  • Los fsiles ms antguos conocidos, tienen cerca de 3.5 billones de aos, son fsiles 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 energa de muchas diferentes maneras.

7. Caractersticas

  • Procariotas .
  • Unicelulares .
  • Carecen de organelos rodeados por membranas .
  • Pared celularde peptidoglucano.
  • DNA en forma de anillos plsmidos .
  • No tienen cromosomas .

8. Tipos de Bacterias 9. MORFOLOGA

  • Forma de caa(Bacilos ).
  • Redondos, en lneas ( Estreptococos* ) .
  • R edondos, en cmulos ( Estafilococos* ) .
  • Redondos, en pares ( Diplococos* ) .
  • En forma de espirales( Espirilos ) .
  • En forma de coma ( Vibrios ) .

*Todos son la forma de cocos 10. ALGUNAS ESPECIES 11. 12. 13. Bacterias 14. 15. Bacterias 16. 17. 18. 19. 20. Caractersticas

  • Reproducen por fisin binaria
  • (duplicacin: dar origen a dos clulas o ms) .
  • Presentan estructuras especializadas
  • Pili(Intercambio de material gentico)
  • Flagelos(Movimiento)
  • Cpsulas(Proteccin del ambiente)

21. Caractersticas

  • Auttrofas (prod. su propio alimento)
    • Fotosintticas o quimiosintticas
  • Heterotrofas
    • Absorben nutrientes del ambiente
  • Hbitat
    • Suelo, aire, cuerpos de agua
    • Condiciones normales o extremas

22. Sistema de Cinco Reinos 23. SISTEMA DE TRES DOMINIOS

  • Aceptado despus de 1970
  • Procariota
    • Bacterias
    • Archaea
  • Eucariota
    • Eukarya

24. 25. Archaebacteria 26. Archaebacteria

  • Productoras de metano
  • Anaerobias metangenas
  • 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, podran ser usadas para producir metano como un bioproducto de desachos organicos, aguas negras o tratamiento en basureros.

28.

  • Halofilas
  • stos 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 baha de San Francisco .
  • Los nmeros 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 fotosntesis que no produce oxgeno. Las Halofilas son aerobios, sin embargo, realizan la respiracin aerobia.

29. Halofitas extremas pueden vivir en condiciones extremas de sal. La mayora de ellas son fotosinteticas autotrofas. Los fotosinteticos en esta categora 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 clulas 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 respiracin 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.

31. 32.

  • Thermofilas
  • La Taq polimerasa es usada en un gran nmero de copias de DNA secuenciado de un DNA simple. Se ha vuelto invaluable en medicina, biotecnologa, e investigacin biolgica. anualmente se vende la Taq polimerasa por medio billon de dolares anuales.

33. Recientemente se descubrieron cerca de chimeneas volcnicas extraos ecosistemas marinos que son sustentados por bacterias termfilas quimio sintticas El color rojo en los gusanos y crustceos 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 fotosintticas, obteniendo energa de la luz del sol o quimiosinteticas, degradando sustancias inorgnicas para obtener energa.

37.

  • Las Bacterias heterotrofas obtienen energa transformando complejos organicos del ambiente.Estos pueden ser saprobios, bacterias que transforman materia muerta o en descomposicin en compuestos orgnicos , as como otros que viven comoparasitos, absorbiendo nutrientes de otros organismos.

38.

  • Dependiendo de la especie, las bacterias pueden seraerobias cuando requiren oxgeno para vivir
  • o
  • anaerobias cuando no requieren oxgeno 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 clulas solas o cadenas de clulas. 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 coagulacin sangunea.

43.

  • Otras bacterias viven en las races de ciertas plantas, para la conversin de nitrgeno 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 orgnica 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 reproducirsesexualmentepor conjugacin oasexualmenteporfisin binaria .

47. Endospora

  • Las bacterias pueden sobrevivir a condiciones desfavorables produciendoendosporas.

48. PROCARIOTA Archaea Bacteria

  • Composicin diferente en el ARNr.
  • Las Archeas, tienen lpidos peculiares y diferentes en la composicin de su membrana.
  • Los procariotas viven en grandes extensiones, y en cualquier lugar: sitios fros, clidos, alcalinos o cidos.
  • Pueden realizar el proceso de la fotosntesis, aunque la mayora son organismos hetertrofos, absorbiendo nutrientes del ambiente que los rodea.

49. BACTERIAS

  • Las bacterias son relativamente pequeas, pero tienen un enorme impacto en nuestro mundo, ya que algunas son causantes de enfermedades graves.
  • Las bacterias son benficas y nos pueden ofrecer muchos beneficios tales como laDescomposicin y biorremediacin, sntesis de vitaminas y antibiticos, industria de alimentos (Yogurt), equilibrio ecolgico, f ijacin de nitrgeno, flora natural del cuerpoentre otros.

50. Teora del germen de la enfermedad

  • Joseph Lister Tcnica Aseptica
  • Robert Koch Teora del germen
    • Un microorganismo especfico causa una enfermedad especfica

51. Control dec recimientob acteriano

  • Importancia:
    • Bacterias crecen en una variedad de ambientes
    • Crecimiento descontrolado o en exceso puede causar daos ambientales o enfermedades .
  • Agentes de control bacteriano :
    • Antibiticos
    • Antispticos
    • desinfectantes

52. La Penicilina, un antibiotico, probiene de los hongos del genero Penicillium. Noten el rea de inhibicin alrededor del Penicillium. 53.

  • La penicilina mata a las bacterias haciendo hoyos en lapared celular .Desafortunadamente, muchas bacterias han desarrollado resistencia a este antibiotico.

54.

  • Antibiticos
    • Qumico producido por una bacteria u hongo que puede controlar el crecimiento de otra bacteria u hongo .
  • Antisptico
    • Controla crecimiento bacteriano en tejidos vivos .
  • Desinfectantes
    • Controla el crecimiento bacteriano en objetos inanimados .

55. ** los antispticos y desinfectantes no matan todas la bacterias como ocurre en esterilizacin . ** reducen el nmero de bacterias en la superficie . 56. IDENTIFICACIN DE BACTERIAS

  • Tincin Gram: Las bacterias reaccionan por las pruebas de:
  • Gram +
  • Gram
  • Gram Variable
  • La respuesta de las clulas a la tincin se debe a diferencias en la complejidad y qumica de su pared celular, la cual contiene un polmetro llamadoPeptidoglicano .
  • La pared celular de las bacterias Gram , contienen menor cantidad depeptidoglicanocomparado con las bacterias Gram +.

57.

  • La Tincin de Gram prueba la capacidad de la pared celular de retener colorante de cristal violeta durante el tratamiento con disolventes.
  • Se aade Safranina como diluyente para formar complejo cristal violeta / safranina con el fin de hacer que el tinte sea imposibles de eliminar.
  • Alcohol etlico se aade como decolorante y se disuelve la capa lipdica de las clulas gram-negativas. Esto mejora la filtracin de la mancha principal en las clulas con el solvente alrededor.
  • Alcohol etlico deshidrata las paredes celulares gruesas Gram positivas, cerrando los poros como de la pared celular
  • Por esta razn, la difusin del cristal violeta-safranina se inhibe, por lo que las bacterias permanecen teidas .

58.

  • La tcnica de Tincin de Gram, divide significativamente a las bacterias en dos grupos principales, se considera el primer paso en la identificacin de bacterias.
  • Las bacterias teidas depurpura son Gram +porque su pared celular tiene peptidoglicanos y cido teicoico.
  • Las bacterias teidas derosa son Gram porque su pared celular tiene peptidoglicanos y lipopolisacaridos que no tienen acido teicoico.

59. En las bacteriasGram-positivas, el colorante cristal violeta purpura es Atrapado por la capa de peptidoglicanosformando otra capa externa a la pared celuar.En las bacteriasGram-negativas, el exterior de la membrana de Lipopolisacaridos previenen la tincin alejando la capa de peptidoglicanos . El exterior de la membrana es entonces permeable a los tratamientos con acetona, y la safranina tie de rosa quedando atrapada por la capa de peptidoglicanos. 60.

  • La tincin de Gram tiene cuatro pasos:
  • 1.cristal violeta,latincin primaria : seguida por:
  • 2.iodina , que actua como undiluyentepara formar un complejo cristal violeta-iodina, entonces:
  • 3.alcohol , quedecolora , seguido de:
  • 4.safranina , que dacontraste .

61. 62. Esta es una tincin de gram positiva o negativa?Identifica las bacterias. 63. Esta es una tincin de gram positiva o negativa? Identifica las bacterias. 64. 65. 66. Formas de transmisin de informacin en bacterias

  • Transformacin
  • Conjugacin
  • Transduccin

67. Transformacin bacteriana 68. Conjugacin 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 porconjugaciono asexualmente porfision binaria .

70. 71. Comunicacin 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 secrecin de molculas de feromonas las cuales las bacterias acumulan en su espacio extracelular, una bacteria individual es capaz de percibir el nmero de bacterias vecinas por la cantidad de feromonas secretadas

72.

  • Quorum sensing system sistema de deteccin del quorum
  • Regulacin de la expresin gentica en poblaciones de bacterias en respuesta a cambios en la densidad de la poblacin

73.

  • Muchas especies bacterianas usan como lenguaje, seales qumicas generadas por ellas mismas, llamadas autoinductores (AI)
  • Los AI permiten a las bacterias coordinaractividades amistosas(simbiosis) o adversas (patognicas) con su hospedero y adems, participan en la determinacin de densidad poblacional, activacin o represin de genes especficos

74.

  • Con pocas bacterias los niveles de AI permanecen indetectables; si aumenta el nmero la cantidad de AI, tambin se ve incrementada.
  • AI permite que las bacterias registren su densidad poblacional y, en respuesta, se activen o repriman genes especficos.

75.

  • Cada especie de bacteria tiene un idioma privado, pero la mayora tambin comparte un vernculo molecular.
  • El autoinductor-2 (AI-2), se origina en el mismo gen en todas las bacterias, y es liberada por la clula para anunciar su presencia.

76.

  • Bacterias Gram positivas usan pequeos pptidos como agentes de la sensibilidad a quorum.
  • Bacterias Gram negativas, usan molculas sealizadoras de varios tamaos, siendo quizs el mecanismo de comunicacin ms estudiado entre ellos, el sistema de sealizacin del Acil-homoserina lactona (AHL),

77.

  • Coordinan actividades, que en un principio se le atribuan a seres multicelulares

78.

  • La conducta bacteriana en grupo, sigue la norma la unin hace la fuerza.
  • Las bacterias pueden tener una conducta como grupo, la existencia de un sistema de comunicacin entre ellas, les permite votar y decidir como les conviene actuar en grupo para conseguirlo.

79. Quorum sensing

  • Involucra la regulacin y expresin de genes especficos a travs de molculas de sealizacin que median la comunicacin intercelular.
  • Esta caracterstica es dependiente de la densidad celular que exista.
  • Biofilms con una alta densidad celular, inducen la expresin de genes de resistencia que proveen proteccin y supervivencia.

80. La placa como biofilm

  • Previamente, las bacterias se haban estudiado cultivndolas 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.

81. 82. Caractersticas

  • Adherencia
  • Heterogeneidad
  • Diferentes microambientes (pH, tensin O2, concentracin de iones, carbono, nitrgeno)
  • Sistema circulatorio primitivo

83. 84.

  • Resistencia a las defensas del hospedero, antimicrobianos y detergentes
  • Expresin de genes exclusivos
  • Produccin de bacteriocinas
  • Clulas persistentes

85. 86. Propiedades bsicas de los Biofilms

  • Comunidad de varios tipos de microorganismos que cooperan entre si.
  • Microorganismos estn dispuestos como microcolonias rodeadas por una matriz que las protege.
  • Entre las microcolonias hay diferentes ambientes.
  • Los microorganismos tienen un sistema de comunicacin primitivo.
  • Los microorganismos en un biofilm son resistentes a los antimicrobianos y a la respuesta del husped.

87.

  • Un gran nmero de infecciones en el humano son causadas por biofilms incluyendo la caries dental, la enfermedad peridontal, otitis media, infecciones msculo-esquelticas, infecciones del tracto biliar, endocarditis bacteriana y neumona en pacientes con fibrosis qustica.

88. Productos bacterianos dentro del biofilm 1.- Enzimas como colagenazas, fibrinolisinas que degradan epitelios 2.- Liberacin de lipopolisacaridos 3.- Produccin de leucotoxinas que lisan los leucositos PMN 4.- Proteasas que desdoblan IgG e IgA 5.- Secresin de desechos metablicos butricos y propinico 89. Traduccin del lenguaje de las bacterias

  • Existen alrededor de 39 genes que estn altamente regulados por el sistema de sensibilidad a quorum, estimndose 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 quePseudomonas aeruginosausa un complicado sistema de comunicacin, en parte para la regulacin 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 nmero de bacterias.

91.

  • Muchas bacteriasproducen peptidos antimicrobianos, llamados bacteriocinas, la produccin es activada por quorum sensing
  • La habilidad para captar ADN tambin es dependiente de quorum sensing

92. Biofilm deE.coli 93. 94.

  • Porque altas concentraciones de antibiticos no destruyen a las bacterias en el esputo?
  • Una hiptesis de la remarcada persistencia de estas bacterias en los pulmones es queellas crecen en biofilms, en comunidades estructuradas

95. 96.

  • Un estudio reciente describe una nueva evidencia fisiolgica de las bacterias en biofilms provenientes de muestras pulmonares de pacientes con fibrosis qustica,P. aeruginosahace biofilms y comunicacin por seales clula-clula que estn bajo control gentico, estos componentes de seal son llamados (3OC12-HSL (N-3oxododecanoyl)-L-homoserine lactone) y C4-HSL (N-buytryl-L-Homoserine lactone).

97.

  • El descubrimiento de la comunicacin 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 antibiticos, crea la necesidad de generar vas alternas de tratamiento contra infecciones crnicas o persistentes.

98.

  • Posiblemente ahora se dedique ms esfuerzo en el diseo de terapias cuyo blanco sea alterar la comunicacin entre las bacterias y con ello, entraramos en una nueva era del combate de las infecciones bacterianas

99.

  • Biofilm en la elaboracin de ropa?

100.

  • Biofilm en la elaboracin de muebles

101. EJERCICIO 3:Identificando bacterias por Tincin Gram

  • Obtener y observar clulas 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 Tincin Gram

    • Te ir con 3-4 gotas de cristal violeta .
    • Esperar 1 minuto .
    • Lavar con agua .
    • Secar suavemente .
    • Observar bajo el microscopio
    • (utilizar aceite de inmersinal 100% ) .
    • Dibujar.