Relación estructura-función en bacterias

Vamos a retomar la clasificación de los seres vivos, solo para recordar. Las bacterias estaban en estos dominios: eubacteria y archaebacteria. Las bacterias de importancia clínica están básicamente en las eubacterias.

Ahora vamos a ver como se clasifican las bacterias. Hay muchísimas bacterias, más especies de bacterias que de animales superiores, incluso hay bacterias que no se conocen o no se han

clasificado porque no se pueden cultivar. La taxonomía es lo que se llama la ciencia de la clasificación de las bacterias (de los microorganismos en general). La taxonomía bacteriana tiene dos disciplinas, la identificación y la nomenclatura. Podemos clasificar de acuerdo a características fenotípicas (taxonomía clásica), donde se fijan en la estructura y características fisiológicas; y las características genotípicas, cuya clasificación se le llama taxonomía molecular.

La nomenclatura es como se escriben los microorganismos, hay reglas para escribir sus nombres, como se agrupan. Por ejemplo la escherichia coli pertenece a un orden llamado Enterobacteriales; todos los ordenes por convención internacional se escriben con mayúsculas y sufijo “ales”, por lo que si me dicen algo con sufijo “ales” es que me están hablando del orden. La familia es una agrupación de géneros y el nombre corresponde al hábitat donde fueron aisladas por primera vez; estas se

llaman Enterobacteriaceae, ya que fueron aisladas en el espacio entérico en el intestino, y terminan en el sufijo “aceae”, además se escriben en cursiva. El género es una agrupación de especies que comparten muchas características, y el género se escribe con mayúscula, en cursiva y tienen terminaciones típicas: “ilus”, “ella” u “occus”. La especie tiene una unidad taxonómica más básica, y es una colección de bacterias que comparten propiedades esenciales y que se perpetúan en la evolución, la especie evoluciona como un todo; se escriben con minúsculas y en cursiva.

La taxonomía clásica es la más antigua, que ha existido desde siempre, y que se basa en las características macroscópicas y microscópicas, las características metabólicas y bioquímicas, los requerimientos físicos de crecimiento (hay organismos que para crecer necesitan más cosas que otros), las estructuras antigénicas, capacidad de esporular o no; todo eso se usa para

clasificar a los microorganismos. La clasificación más ampliamente difundida es esta que se usa en los laboratorios de microbiología clínica; cuando se quiere clasificar rápidamente un microorganismo, y ya que el tiempo es algo importante, se clasifican en Gram positivos, Gram negativos y otros tipos de bacterias. Dentro de los Gram positivos están las cocaceas y los bacilos; dentro de las cocaceas Gram positivas (un grupo muy abundante) están los Streptococcus, Enterococcus y Staphylococcus; dentro de los bacilos Gram positivos (que no son tantos) están los Bacillus, la Listeria, y los Corynebacterium. Gram positivo y Gram negativo se refiere a las capacidades tintoriales en una tinción de Gram, a los positivos los veo violeta y los Gram negativos los veo rojos. Las cocaceas Gram negativas (son muy pocas) son las Neisseria (por ejemplo la Neisseria Gonorrea); dentro de los bacilos Gram negativos (son muchos) están las Enterobacteriaceae (Coli, Chigera, Enterobacter), y están los bacilos Gram negativos no fermentadores (Pseudomonas). Los otros son los fastidiosos, ya que no crecen en los medios de cultivo convencionales. Por ejemplo cuando llevo una muestra de un absceso al laboratorio clínico, se siembra en medios convencionales: agar sangre, agar chocolate (agar sangre hidrolizado) y agar MacConkey; estos son medios ricos para el crecimiento de microorganismos, y crecen todos los Gram positivos y Gram negativos, pero los fastidiosos no crecen en esos medios, necesitan medios más ricos con vitaminas, extracto de cerebro, aminoácidos que no se pueden sintetizar, etc. Los fastidiosos no crecen en los medios convencionales, necesitan medios muy ricos para crecer y se demoran en crecer (no como una Coli que demora 24 horas), además necesita que le adicione aminoácidos, vitaminas u otro tipo de compuestos. Las myccobacterias también están en la categoría otros porque no crecen en los medios convencionales (por ejemplo tuberculosis), la Treponema (por ejemplo la Treponema Pallidum causante de la sífilis), y las Deficitarias que son aún más fastidiosas ya que no pueden crecer en un medio de cultivo, necesitan crecer dentro de otra célula (por ejemplo la Clamidia, que es un patógeno genital), a estas bacterias le falta maquinaria metabólica para sintetizar sus propias vitaminas, sus propios aminoácidos, entonces hay que darle todo, además tampoco tiene pared lo que la hace muy sensible. Esta es la clasificación que más se usa en los laboratorios clínicos a pesar que estamos en la era de la biología molecular y la clasificación por RNA.

La taxonomía genética se basa en la secuencia de material genético de la bacteria, por ejemplo el porcentaje guanina/citosina de la bacteria, las distintas bacterias tienendistintos porcentajes G/C como las que viven en géiseres que tienen un porcentaje muy alto en su DNA porque la G/C tiene tres enlaces haciendo su DNA

más estable. Secuenciar el gen de la citocromo oxidasa es un blanco muy utilizado para ver la filogenia de las bacterias, si tengo todas estas bacterias y agarro el gen de la citocromo oxidasa (una enzima respiratoria muy conservada) y hago un árbol filogenético. Pero el más usado es el RNA ribosomal 16S, que se usa para hacer la filogenia de bacterias y es ese el que usaron para hacer la última clasificación.

Si yo agarro en RNA 16S y lo meto en un programa que hace árboles filogenéticos obtengo esto. Esta es la última clasificación que se hizo de las bacterias en base al RNA ribosomal 16S.

Ahora vamos a ver estructura de la bacteria con más detalle, vamos empezar por el material genético y por la

composición de la bacteria. Ellas se componen de los mismos elementos que nos componen a nosotros: C, H, O, N, S, P y otros elementos que se encuentran en el organismo; estos son los más abundantes y son los componentes de las macromoléculas. Las macromoléculas están formadas por monómeros, por ejemplo los polisacáridos están formados por monómeros de azúcar y estos están en la cápsula, el glicocalix y

el biofilm en el caso del alginato; los aminoácidos forman las proteínas y estas a su vez los ribosomas, los flagelos, todas las enzimas; los ácidos grasos forman los lípidos, dos cadenas de ácidos grasos unidas a los carbonos del glicerol forma un lípido que formapor ejemplo la membrana; los nucleótidos forman ácidos nucleicos que forma en material genético de la célula.Acá tenemos el ácido hialurónico muy conocido por ser el que forma la cápsula del Streptococcus Pyogenes, aquí está lo que les contaba respecto al glicerol, donde el carbono del glicerol se une a un ácido graso que puede ser el palmítico, linoleico, esteárico, que ahí forman un lípido.

La estructura de la bacteria: tiene su membrana que está mucho más adentro, su pared celular que está por fuera

y mucho más afuera la cápsula y el glicocalix; adentro está el material genético, los ribosomas.

El material genético de una bacteria no está encerrado en un núcleo como en las células eucariotas, está suelto en una zona que se llama nucleoide. Es una molécula circular, mientras que el nuestro el lineal, y es uno solo. Pueden tener plasmidios, formas epigenéticas de material, pero el cromosoma es una sola molécula. Es de tamaño variable, no todas

las bacterias tienen su cromosoma del mismo tamaño. Haemophilus Influenzae está dentro de las características de los fastidiosos que crece en agar chocolate y tiene un genoma de 0.8 megabases, la Pseudomona tiene un genoma muy grande de 8 Mb. El cromosoma es una copia única y tiene el patrimonio genético de la bacteria.

La membrana citoplasmática. Aquí está la cabeza hidrofilita del glicerol y colas hidrofóbicas de ácidos grasos, esto forma una monocapa y la membrana está formada por una bicapa, con las cabezas hidrofóbicas hacia fuera y las colas hidrofóbicas hacia adentro. La bicapa es el andamio para que se inserten las proteínas. Esto es el esqueleto de la membrana y las proteínas formando canales para que pasen los nutrientes. Una membrana de bacterias (siempre que digo bacteria me refiero a eubacteria).

Las archaebacterias tienen una membrana formada por compuestos diferentes, que se llaman fitanil. También tienen cabezas hidrofílicas de glicerol, pero lo que sale ahí no son cadenas de ácidos grasos, es fitanil. El fitanil son unidades

de isopreno, un compuesto de tres carbonos, y la cadena se forma por sucesivas cadenas de isopreno unidas. El isopreno tiene una ramificación y por eso se dice que las membranas de las archae son ramificadas y las de las eubacterias son lineales, esa es la gran diferencia. La otra diferencia es que las cadenas de fitanil se pueden unir covalentemente, lo que hace que se forme una monocapa, esto la hace mucho más estable. Todos estos mecanismos son para vivir en ambientes extremos (como 100ºC).

Y la membrana de los eucariotas es muy parecida a las de la eubacteria. Está formada por fosfolípidos de cadena lineal, y la particularidad que tiene la membrana de los eucariontes es que tiene colesterol, un lípido que le da rigidez a las membranas, y es exclusivo de los eucariontes, no existe en bacterias ni hongos. Los hongos tienen un símil que se llama ergosterol. El colesterol es exclusivo de eucariontes superiores, por eso el colesterol es una grasa animal. *El bifitanil es cuando el fitanil se unió covalentemente formando la monocapa.

La importancia de la membrana plasmática es la misma que en eucariotas. Es la barrera de permeabilidad que separa el medio externo y medio interno, y otorga permeabilidad selectiva. La permeabilidad selectiva es un decir, ya que no pasa nada a través de la membrana excepto agua y molecular hidrofóbicas muy pequeñas, pero no pueden pasar ni siquiera iones de hidrógenos ni nutrientes, de ahí la existencia de las proteínas de membrana, que hacen canales para el paso de nutrientes. El rol estructural de la membrana plasmática es la síntesis y transporte de macromoléculas, transporte por que allí se asientan proteínas transportadoras y síntesis porque en la membrana plasmática de las bacterias se pegan los ribosomas (ya que no tienen membranas internas). Generación de energía: gradiente de iones y síntesis de ATP; en la membrana plasmática se inserta la ATP sintetasa que sintetiza el ATP de la bacteria, y el gradiente de iones, ya que saben que saca protones por lo que se forma la membrana polarizada que está cargada positivamente por fuera y adentro está cargada negativamente, y la disipación de ese gradiente a través de la ATP sintetasa es lo que le da energía para su funcionamiento.

Dentro de la bacteria hay 70-80% de agua, materiales en suspensión, sales minerales, estructuras citoplasmáticas (ribosomas, inclusiones y citoesqueleto). Los ribosomas son las fábricas de proteínas, los ribosomas procariotas y eucariotas son diferentes, el S (coeficiente de sedimentación de los ribosomas) es diferente, 70S en procariotas y 80S en eucariotas. Están formados por una subunidad pequeña y una

subunidad grande, ambas formadas por una o dos moléculas de RNA y proteínas, eso es un ribosoma, una mezcla de RNA ribosomal y proteínas. Lo que hacen es sintetizar las proteínas.

En los ribosomas se dejan lugares para que vengan los tRNA que son los que traen los aminoácidos, entonces los tRNA se van colocando en distintos sitios que hay dentro de los cromosomas y se va formando la cadena polipeptídica.

Los ribosomas se pegan a un RNA mensajero, varios de ellos, y estas cadenas es lo que se ve al microscopio electrónico, cada uno de ellos es un cromosoma, y de cada uno de estos va saliendo una cadena polipeptídica. Esa cadena se llama polirribosoma, lacadena de ribosomas pegados a un RNA mensajero, y son típicas de bacterias.

Las inclusiones citoplasmáticas son reservas de la bacteria, cuando hay abundancia de nutrientes la bacteria aprovecha y guarda. Puede haber de varios tipos, están las orgánicas con polisacáridos (como glucógeno o almidón), de hidrocarburos, etc.; también están las inorgánicas, como los gránulos de azufre, como en esas bacterias que pueden vivir solo oxidando azufre para obtener su energía, ellas guardan gránulos de azufre; y las inclusiones de sales minerales y de pigmentos solubles.

Así se ven las bacterias del azufre, los gránulos de azufre se ven dentro como muy refractarios a la luz, eso que está ahí es azufre elemental (azufre cero), ellas lo oxidan y obtienen energía.

El otro elemento que podemos encontrar en el citoplasma de la bacteria es el citoesqueleto. Hace algunos años se pensaba que

las bacterias no tenían citoesqueleto, así como se pensaba que no tenían intrones, esto era como reglas o dogmas. Hasta que en 1970-1980 empezaron a aparecer las primeras ideas de actina y tubulina bacteriana; actina y tubulina son las proteínas que forman el

citoesqueleto eucarionte, y empezaron a encontrar homólogos en las bacterias, hasta que en el 2001 encontraron el homologo de la actina y después de eso el citoesqueleto bacteriano fue aceptado por todo el mundo y demostrado.

Esto es una célula eucariota teñida con verde para tubulina y la actina en

amarillo, los filamentos intermedios con el otro color. Entonces lo que encontraron fue el análogo de la actina que en bacterias se llama MreB y FtsA. Si ustedes miran aquí, la proteína del MreB se dispone en espiral en bacterias con forma de bacilo; cuando mutan esa proteína y le sacan el gen a la bacteria, se vuelve redonda, entonces el MreB le da la forma de bacilo. El peptidoglicano se va a ubicar de acuerdo a donde este el MreB. El análogo de la tubulina se llama FtsZ y BtubA/B; si ustedes miran FtsZ se localiza en la bacteria en un anillo entremedio, el anillo Z, este se contrae y es responsable de la división bacteriana. Los filamentos intermedios tienen de análogo la crescentina y es algo exclusiva, ya que solo algunas bacterias la producen. Es esto que está acá, los vibrios son bacilos curvos por la crescentina, cuando no hay crescentina el vibrio cólera (por ejemplo) se hace recto. También hay proteínas que no tienen homologo en eucariotas que son proteínas sin contraparte, por ejemplo MinD, en este dibujito MinD está ubicado en los polos de la bacteria ya que es un antagonista de FtsZ, cuando está MinD no está FtsZ y viceversa. MinD se ubica acá como forma de hacer que FtsZ se ubique siempre en el medio, lo que hace posible que la división sea siempre en el medio.

Las endosporas bacterianas son formas de reposo que desarrollan algunas bacterias en respuesta a la escasez de nutrientes. Cuando hay condiciones como escasez de nutrientes, de agua, mucho calor, radiactividad, hay bacterias (no todas) que pueden esporular. Estos géneros son los que pueden esporular, los más conocidos son Bacilus y Clostridium. La espora es una condensación de citoplasma, en una zona casi sin agua rodeada me muchas cortezas que la protegen, y eso es lo que

constituye la endoespora.

Las características de una endospora. Puede durar muchísimos años en un estado de dormancia, hipometabolia, vida al mínimo. Tiene muy poca agua, y tiene resistencia a rayos UV y a otro tipo de radiación, y a agentes químicos y calor. Es una estructura muy resistente. Una célula en estado vegetativo, para matarla,80ºC por 5-10 minutos, pero una espora como C. Botulinum necesitamos de

330 minutos a 100ºC para poder matarla. Un poco menos de tiempo para la espora C. tetani o la C. perfrigens. Entonces por esto una célula vegetativa, cuando hervimos una leche recién obtenida en el campo, es la única en morir, matamos la mayoria de las cosas, pero con ese hervor solo matamos las bacterias vegetativas, pero no las esporas ni de bacterias ni de hongos (si hubieran no las matan).

Para matar las esporas tenemos los métodos de esterilización: el calor húmedo de 121ºC por 15 minutos que se logra dentro del autoclave, y calor seco que se logra en una estufa (como lo que ven cuando van al odontólogo). El material quirúrgico se esteriliza con calor seco y los medios de cultivo en el autoclave. El óxido de etileno es un método esterilizante usado mucho en industria. Esto es un control que se pone dentro del autoclave, Geobacilius stearotermophilus son esporas de bacilos que se ponen dentro del autoclave junto con las cosas a esterilizar, luego las cultivo y si al día siguiente se pone amarillo es porque no hubo esterilización, la esporas están vivas, metabolizaron algo y cambiaron el color del medio. Cuando yo me pongo etanol en las manos estoy solo bajando la carga microbiana, pero no esterilizando (los métodos esterilizantes son solo estos que están aquí). El alcohol mata las células

vegetativas, pero no las esporas que cuando encuentran nuevamente condiciones benévolas ellas germinan, se desprenden de las cubiertas y vuelven a ser células vegetativas y vivir normalmente (se puede inducir en el laboratorio con altas temperaturas, radiación ionizante, bajo pH o tratándolas con sulfhídrilo libre).

La pared celular es una estructura rígida compuesta por peptidoglicanos, compuestos exclusivos de bacterias, no existe en eucariontes. Rodea a la bacteria por fuera de la membrana, manteniendo su forma y evitando la lisis por cambios osmóticos. Como les dije la bacteria tiene dentro sales, solutos, y si hay agua afuera por difusión tiende a diluir lo que está más concentrado, pudiendo

reventar a la bacteria, cosa que no pasa por la presencia de pared celular. Por esto puedo poner una bacteria en agua pura y no le pasa nada, pero si pongo una célula hepática revienta inmediatamente por no tener pared (necesita un ambiente isotónico). Dentro de la bacteria hay una presión como la de un neumático de auto por los solutos que tiene.

La estructura de la pared permite diferenciarlos en Gram positivos y Gram negativos, pero también hay excepciones como las myccobacterias que tienen una pared celular diferente o los myccoplasmas que no tienen pared. Así se estructura una Gram positiva, que tiene la membrana y una capa muy gruesa de peptidoglicanos. Los Gram negativos tienen la membrana y una fina capa de peptidoglicanos y una membrana externa. Los myccobacterias tienen una membrana, una pared fina de peptidoglicanos y una membrana externa muy distinta a esta (nada que ver con la Gram negativa).

Así se ve un esquema de la pared de un Gram positivo, que tienen una capa de peptidoglicano muy gruesa fuera de su membrana plasmática; y tienen cosas muy particulares que no están en los Gram negativos, por ejemplo los ácidos teicoicos, que son alcoholes de glicerol o ribitol, y fosfato unido al peptidoglicano que permite diferenciar a las bacterias. Cuando esa molécula de ácido teicoico esta unida a los lípidos de la membrana se llama ácidos lipoteitoicos, esta estructura es exclusiva

de las bacterias. El peptidoglicano, el ácido teicoico son lo que se conocen como PAMPs (patogen asociated molecular patrons), son las señales de alerta para cuando algo de esto se mete dentro de nosotros, son cosas típicas de bacterias que dispara toda la cascada de citoquinas, reacciones inflamatorias.

Esto es una pared de Gram negativo. Acá está la membrana y por fuera la pared de peptidoglicano finita (de solo una o dos capas). Esta está separada de la membrana y entre ellas se forma el espacio periplásmico, donde van a parar muchas de las enzimas de las Gram negativas, por ejemplo las beta-lactamasas que son las responsables de la

resistencia a antibióticos. La particularidad que tienen las Gram negativas es que tienen membrana externa por fuera del peptidoglicano, que tiene una estructura asimétrica, pero también es una bicapa, los lípidos que componen esta bicapason distintos que los de esta, y tienen insertadas unas proteínas de membrana llamadas porinas por la que entran los nutrientes, antibióticos y muchos compuestos. La mitad interna de la membrana externa está formada por fosfolípidos

igual a los de la membrana interna; la monocapa externa está formada por un compuesto lipídico especial llamado LPS.

LPS es el lipopolisacarido, con una estructura compleja (de todo un poco). Tiene un lípido A, un Core y un antígeno O. El lípido A son dos glucosaminas unidas que tienen cadenas de ácidos grasos normales (como los de los fosfolípidos); a una de las moléculas de glicosamina está unido el cetodesoxioctonato (KDO) que tiene azucares convencionales (glucosa, galactosa), esto forma el core del polisacárido; y unidos al

KDO hay cadenas de azucares no convencionales (rha, abe, man), y esto es el lipopolisacarido bacteriano. El lípido A (también llamado endotoxina) es el responsable de la fiebre, el shock tóxico, la coagulación intravascular diseminada; por lo tanto una persona tiene sepsis por una bacteria Gram negativa; dar antibióticos es muy complicado, ya que pueden hacer lisis

en la bacteria liberando la endotoxina (se libera solo cuando la bacteria muere). No es inmunogénico, pero es pirogénico. El antígeno O, por otra parte es muy antigénico y es muy útil para diferenciar las bacterias, por ejemplo la Salmonella tiene como 2000 tipos distintos dependiendo de las combinaciones de azucares, y en base a eso se clasifican.

El LPS también es un PAMPs, exclusivo de las bacterias. Los peptidoglicanos son monómeros de N-acetil-glucosamina y N-acetil-murámico. Así es como está formada la molécula de peptidoglicano, al NAM se le pega un tetrapéptido, que se forma por alanina, glutamina, lisina, alanina; en Gram positivo tiene esa secuencia, y en Gram negativo tiene la misma, pero en lugar de lisina tiene un ácido meso-diaminopimelico (solo un carbono lo diferencia de la lisina). Entonces esto es el monómero de peptidoglicano que después se va a ensamblar para formar la pared.

Acá está el monómero, glucosamina, murámico con su tetrapéptido, se une al de al lado en cadenas, y las cadenas se unen entre ellas por un puente que une la D-alanina terminal y el DAP de la cadena de al lado, ese entrecruzamiento le da la fortaleza a la cadena de al lado. Este puente son de 5 glicinas (este ejemplo es del Stafilo aurius), y todo esto lo hacen distintas enzimas, estas se llaman transpeptidasas, y esta la transglicosilasa. Los antibióticos engañan a la

transglicosilasa, porque los antibióticos se unen a la enzima, inutilizándola para formar pared, y al menor cambio osmótico muere.

Así es como se ve un Gram positivo (violeta) (para más información este es un estafilococco aureus), y así es como se ve un Gram negativo (rojo). La tinción de Gram se hace en el laboratorio clínico cuando llega por ejemplo una muestra de un absceso infectado, lo primero que pide el médico es tinción de Gram por ser barata y muy rápida (en 10 min está lista); se tratan distinto con antibióticos los Gran negativos respecto a los Gram positivos.

Lo primero que se hace es agarrar un puñado de bacterias, fijarlas sobre un portaobjeto de vidrio, se le echa cristal violeta que entra en las bacterias, y se lava el exceso. Después agregamos lugol, yodo, que es un fijador del cristal violeta. Luego la decoloramos con alcohol-acetona; en la decoloración como los Gram positivos tienen una pared muy gruesa, el complejo que se formó lugol-cristal violeta no puede salir, pero en las gram negativas escapa y se decoloran. La Gram negativa

decolora porque la pared es muy delgadita y el alcohol-acetona forma hoyos en la membrana por donde se escapa el complejo lugol-cristal. Después le pongo safranina

(rojo) para poder ver las que decoloraron; el resultado es que las Gram negativas se ven rojas, y las Gram positivas violeta. Esto habla sobre la estructura de la pared, permite ver la forma de la bacteria, y su disposición; por ejemplo en la diapo anterior es un estafilococco (en racimo, como montoncitos de bacterias), el estreptococo son cadenas largas, el estreptoneumonia es un diplococo, dos pegaditos y que en agar sangre se ven de color muy particular.

Las myccobacterias, que tienen una pared diferente a las de Gram positivo/negativo. Las diferencia la presencia de ácidos micólicos, que son lípidos complejos; los lípidos normales, los fosfolípidos que forman la membrana de las células tienen como 20 carbonos, mientras que estos tienen como 80-90 carbonos, por eso se les dice complejos. El lípido externo está formado por el ácido micólico, y tienen una capa fina de peptidoglicano. Esto cambia las propiedades tintoriales, por ejemplo la resistencia a la decoloración

ácido-alcohol, si tiño las myccobacterias con fucsina básica quedan fucsia, y después les doy calor y las trato de decolorar con ácido-alcohol, fallo en el intento; si lo hago con cualquier otra bacteria si decoloran, porque se hacen hoyos en la membrana. Las micobacterias se ven fucsia, si hago tinción de Ziehl Neelsen (que es para verlas) y veo esto, es porque hay micobacterias positivas. También son muy resistentes a la desecación y a otros factores ambientales.

No solamente tienen ácidos micólicos, también tienen lípidos micósidos, que son lípidos superficiales que dan patogenicidad. Están los arabigo galactanos, que unen los ácidos micólicos con los peptidoglicanos; y el lípido Lipoarabinomanano (LAM), también muy patogénico ya que estimula la liberación de citoquinas. Todos estos son PAMPs.

El micobacterio más típico es el

Mycobacterium tuberculosis, que forma parte del complejo tuberculosis. El diagnóstico de tuberculosis, se hace junto a Mycobacterium tuberculosis, para todas estas, que forman el

Mycobacterium tuberculosis complex: Bovis, Africanum, Caprae, Microtii y Pinnipedii. Todos ellos son patógenos

para el ser humano, que a pesar de los antibióticos siguen teniendo una prevalencia alta, con alta mortalidad. Tienen alto contenido de lípidos de alto peso molecular. Y tienen muchos genes involucrados en la síntesis de ácidos micólicos, ya que son difíciles de sintetizar, por eso que su tiempo de generación es de 15-20 horas (Coli tiene 20 minutos); para obtener una colonia tengo que esperar de 3 a 8 semanas, esto es porque se demora mucho en crecer por la capa de lípidos complejos, que además limita mucho el paso de nutrientes. Así se ve una basiloscopía positiva, es una expectoración teñida con la tinción de Ziehl Neelsen, si aparece esto es porque hay bacilos ácido-alcohol resistentes muy sugerentes de tuberculosis. Así se ve una colonia de Mycobacterium tuberculosis que crece en medio sólido llamado Lowenstein Jensen, y este es un medio especial que se hace con clara de huevo y cosas especiales.

Estas son las otras bacterias que no encajan en el esquema de Gram positivo/negativo. Estas no tienen pared, son las micoplasmas, son patógenos humanos muy conocidos; el micoplasma neumonía, causante de neumonía, etc. Su particularidad es que son pequeñitas, no tienen pared y por lo tanto son resistentes a beta-lactámicos (ya que estos actúan contra las que tienen pared). Tiene una membrana celular de tres capas, y con esterol y colesterol que

roban del hospedero y células que colonizan. Son bacterias muy pequeñas, en comparación, este es el estafiloaurius, y así sería el micoplasma. Son fastidiosas porque tener este tamaño les cuesta caro, les falta un montón de maquinaria para sintetizar sus propias moléculas, hay que darle todo eso en el medio de cultivo.

Las estructuras externas que pueden tener las bacterias son varias. Está la cápsula de ácido hialurónico; el biofilm, que es el glicocalix donde se meten las bacterias. Los flagelos, las fimbrias, el pili sexual.

Les quiero mostrar algo de la cápsula porque justo trabaje en esto. Algunas cepas de Streptococcus Pyogenes producen una cápsula de ácido

hialurónico. La cápsula la rodea y tapa todos sus determinantes antigénicos, tapa el peptidoglicano, tapa el ácido lipoteitoico para que no la vean. El ácido hialurónico es lo que tenemos en la piel, por eso cuando las células inmunitarias lo ven no reaccionan. La cápsula encubre los determinantes antigénicos haciendo que pase desapercibida.

Las cepas encapsuladas están asociadas a bacterias invasoras. Lo que nosotros hicimos fue analizar 110 cepas aisladas de sujetos distintos que tenían faringitis o infecciones en regiones más ¿???. Digo invasoras porque las cepas fueron sacadas de líquido sinovial, biopsias, sangre, etc. Entonces vimos su genotipo y fenotipo, y vimos que 3/110 teníancápsula. Así se ve una colonia de un Pyogenes capsulado. Lo que vimos al agrupar las cepas invasoras y no invasoras, fue que el contenido de ácido hialurónico era mayor en las invasoras (es decir, contribuye a la invasividad). Lo que hicimos fue secuenciar un represor de la síntesis de cápsulas; la cápsula está normalmente reprimida, y 2/3 capsuladas tenían mutado el represor, como no tenían represor sintetizaban cápsula como locas.

El flagelo bacteriano también es una estructura externa, que tiene una estructura muy compleja formada por muchas partes insertadas tanto en la membrana externa como interna. Tiene su propio motor, una proteína

que sintetiza ATP para mover el flagelo. El flagelo puede ser de muchos tipos (ver diapo).

El flagelo ayuda a la bacteria a invadir. Acá vemos a la Salmonella invadiendo la capa de mucus que hay por encima de la mucosa, y una vez que llegó secreta factores de virulencia que lo que puede hacer es internarse dentro de los entericitos, y de ahí pasar al medio interno y producir toda la variedad de cuadros infecciosos.

Este es un resumen de la estructura.