Teoría microbiología (2017)

Apunte Español
Universidad Universidad Complutense de Madrid (UCM)
Grado Odontología - 2º curso
Asignatura Microbiologia e Inmunologia
Profesor D.
Año del apunte 2017
Páginas 139
Fecha de subida 12/10/2017
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Odontología. UCM Microbiología e inmunología Segundo curso María Yus 2016-2017 Microbiología e Inmunología PRESENTACIÓN DE LA ASIGNATURA Las prácticas son obligatorias duran 1 semana, de 16:00 a 19:00. Guardan las prácticas. Planta baja departamento de microbiología, facultad de farmacia, preguntar por Almudena, de 9:20 a 14:30.
Grupo 1: 4-8 de abril en laboratorio del departamento de Microbiología.
Grupo 2: 11-15 de abril en lab 203 del aulario nuevo.
Grupo 3: 25-29 de abril 10% evaluación continua y seminarios.
l en el laboratorio del Dpto. de Microbiología II, facultad de farmacia.
10% evaluación continua y seminarios.
● Voluntario: Buscar noticia en la prensa diaria, mejor reciente, consultar si es apta, contar la noticia en clase. Microorganismos e inmunología. Máximo 5 minutos de exposición.
● Obligatorio: Juego tú microbio, asumimos una entidad. Buscar desde el primer día de toda la información que seas capaz de recopilar sobre este microbio o tipo celular. A lo largo del curso deberás ir anotando los conceptos importantes que estudiamos en clase en relación con tu asignación. El profesor te pedirá ayuda en clase como “experto” cuando explique un concepto en el que tu asignación sea muy importante. Al final del curso se deberá entregar un folio de resumen con los conceptos más importantes de las asignatura que asocies a tu microorganismo o tipo celular.
Libros: Prescott, Tortora → Generales Microbiologia Oral → J. Llébana Ureña 1 Microbiología e Inmunología TEMA 1. INTRODUCCIÓN A LA MICROBIOLOGÍA Microbiología: ciencia que estudia los microorganismos, también se conocen como microbios.
Son seres vivos tan pequeños que no se pueden distinguir a simple vista, son necesarios elementos amplificadores como el microscopio (escapan al poder de resolución del ojo humano).
Es la rama de la biología dedicada a estudiar los organismos que son sólo visibles a través del microscopio como los virus, organismos procarióticos y eucariotas simples.
Se estima que solo 1% de los microbios existentes en la biosfera han sido estudiados hasta el momento.
Hoy en día se producen disbiosis, que es un desequilibrio que se produce entre la microbiota (microbioma o flora) y el hospedador.
Microbiología: unicidad (microorganismo) y diversidad en un mismo concepto.
¿Qué son los microorganismos? Def. Son seres vivos tan pequeños que no se pueden distinguir a simple vista, son necesarios elementos amplificadores como el microscopio (escapan al poder de resolución del ojo humano). Son el objeto de estudio.
El poder de resolución es la capacidad del sistema óptico de distinguir entre dos puntos próximos. El del ojo humano es de 0,1-0,2mm. También se conoce como el límite de resolución, que es la menor distancia entre dos puntos que puede distinguir un sistema óptico. La función del microscopio consiste en aumentar este límite de resolución.
En un sistema óptico, el límite de resolución va a depender de dos parámetros: ● La longitud de onda de la radiación en el espectro visible. Va desde los 380 del violeta hasta los 600 del rojo.
● La apertura numérica que depende del índice de refracción del medio y del seno del ángulo teta, que depende de la construcción de la lente.
! Delta es el límite de resolución.
Apertura numérica= n x sen n: refracción del medio 2 Microbiología e Inmunología Los microorganismos son: ● Organismos que no se pueden ver a simple vista ● Viven como células aisladas o entidades que contienen ácidos nucleicos capaces de replicarse, por lo menos en parte de su ciclo. Incluye a los priones porque se pueden replicar.
● Incluyen algas, hongos, protozoos, bacterias y virus (a pesar de o ser células debido a que tienen genoma).
Nuestro estado de salud depende de los MO, que viven asociados a nuestra mucosa (microbioma humano). Nuestro organismo modula la respuesta.
Los microorganismos tienen un lado nocivo (enfermedades infecciosas) y uno útil como su aplicación en la agricultura (fijación de nitrógeno, biocidas, reciclaje de nutrientes, cuidado animal), alimentación (alimentos fermentados, conservación de alimentos, aditivos), energía y medio ambiente (biocombustibles, biodescontaminación, biolixiviación), biotecnología (modificación genética de microorganismo, producción de fármacos, terapia génica), etc.
Ramas de la microbiología ● Microbiología clínica y médica: epidemiología e inmunología ● M. Industrial: biotecnología ● M. Alimentaria ● M. Ambiental: ecología microbiana y biorremediación ● M. Evolutiva ● Genética microbiana y M. Molecular ● Genómica y postgenómica microbianas ● Astrobiología Introducción a la microbiología Existe gran diversidad microbiana.
Microorganismo: organismos capaces de existir como células aisladas (excepto virus) Debe existir una coherencia por su metodología de estudio y aproximación a los problemas.
La ciencia biológica puede ser: ● Básica: modelo.
● Aplicada: medicina, agricultura, industria.
● No existe una categoría llamada ciencia aplicada. Existen ciencias y sus aplicaciones.
3 Microbiología e Inmunología Como Pasteur decía, “no existe una categoría en la ciencia a la que se le pueda llamar ciencia aplicada. Existen la ciencia y las aplicaciones de la ciencia, unidas entre sí como el fruto al árbol que lo lleva.” Microbiología y evolución Los límites de la vida en la tierra son los microbios. Son el origen de la vida y colonizan niveles extremos.
Hay tres ramas evolutivas: ● Arquea: procariota, sin núcleo ni orgánulos (citoplasma no compartimentado). Viven en condiciones extremas.
● Bacterias: son procariotas, sin núcleo ni orgánulos.
● Eucariota: tienen núcleo diferenciado (hace 1.500 millones de años) **Existe otra rama procariota que sigue en estudio presentes, por ejemplo, en la boca** Venimos de los MO.
1. Los primeros fueron estromatolitos, pero solo quedan fósiles de ellos.
2. Las primeras bacterias quimiosintéticas de los océanos o cianobacterias, produjeron el oxígeno de la atmósfera y así, aparecieron los primeros MO respiradores. Antes todas eran anaerobias. El oxígeno molecular es una molécula muy tóxica, pero los MO aprender a convivir con él utilizándolo para su metabolismo.
3. Los eucariotas se generaron a partir de un proceso endosimbiótico ancestral (Lynn Margulis).
4. Tras la existencia de oxígeno, nacen los eucariotas que tienen mitocondrias y cloroplastos por simbiosis. Siguen manteniendo su genoma, se hereda de la madre.
En la boca además de bacterias, hongos, virus, …también tenemos arqueas a pesar de que suelen encontrarse en condiciones extremas.
Historia Anton van Leeuwenhoek (1677): Durante años y años se dedicó a examinar con sus microscopios todo lo que tenía a su alcance. Fue el primero que observó seres microscópicos vivos → Describió los “animáculos”.
Louis Pasteur (1822-1895) ● Rebate la teoría de la generación espontánea: decía que la vida surgía de manera espontánea. Lo rebate llenando un matraz con sopa. Si el cuello del matraz no se modifica, al tener el matraz abierto había contaminación. En cuanto se esterilizaba el matraz con calor y se deformaba el cuello del matraz en forma de cisne, se dificultaba la entrada de microorganismos y no había posibilidad de vida. Se podría contaminar la zona abierta de entrada y no el interior, pero sin embargo en el momento en el que 4 Microbiología e Inmunología ponía en contacto el interior estéril con la zona contaminada del cuello del matraz, a los pocos días había microorganismos en la sopa del matraz.
● Teoría de los gérmenes como causa de la enfermedad infecciosa: Los fermentos son en realidad seres vivos, gérmenes de microorganismos microscópicos que abundan en la superficie de los objetos, en el aire y en el agua.
● Descubrimiento de la implicación de la levadura en fermentación ● Aplicación de la pasterización y técnicas de desinfección.
● Inmunización contra la rabia.
Postulados de Koch (finales S.XIX) importante Postulados para asociar un microorganismo a una patología: Explicación de los postulados: 1. Todos los que no tiene el microorganismo no sufren de la enfermedad, es decir, el microorganismo es necesario para que se presente.
2. Debe poder cultivarse, dando lugar a una población puro, con esterilización 3. Al introducir el cultivo que hemos realizado en un animal, debe adquirir la efermedad.
4. Puedo repetir el paso 2 pero tomado una muestra del animal.
5 Microbiología e Inmunología Únicamente se cumple en las enfermedades clásicas. Presenta excepciones como la periodontitis, únicamente se puede con aquellas bacterias que se puede cultivar, muchos microorganismos causantes de la enfermedad también se encuentran en aquellas personas sanas (si se sale de donde debe estar).
Si se cumplen estos 4 requisitos el microorganismo es patógeno:  En el caso de la odontología, la caries y la periodontitis son infecciones polimicrobianas (disbiosis) que no cumplen los 4 postulados de Koch junto con todas las disbiosis que se producen en el ser humano. Los abscesos sí cumplen los postulados de Koch.
La virología aparece en el s. XX. También aparece la inmunología y la quimioterapia. A partir de 1950, Fleming descubre la penicilina mediante el uso de los antibióticos se busca la destrucción de las bacterias. Hay bacterias que hoy en día, oponen resistencia a numerosos antibióticos.
Se creyó acabadas las enfermedades infecciosas pero no se contó con la resistencia de MO. Los padres de la inmunología fueron Ehriich, Von Boehring y Metchnikoff.
1979: Erradicación de la viruela.
1983: Descripción del HIV como nueva pandemia.
Siglo XXI: ERA DE LAS ÓMICAS Y PERSPECTIVA DE LA BIOLOGÍA SINTÉTICA o biología de sistemas: Si consideramos que la vida está hecha de pequeñas cosas a nivel molecular, que conocemos y sabemos que están interrelacionadas entre si, vemos que pueden configurar un sistema biológico.
Importancia de los microorganismos: ● Contribuyen a mantener el ecosistema ambiental. Por ejemplo, fijan nitrógeno atmosférico posibilitando la vida de organismos vegetales, las bacterias del ciclo del C indispensables para reincorporar al suelo la materia orgánica.
● Biota normal del hombre y animales ● Elaboración de alimentos y la producción de antibióticos o de otros productos farmacéuticos.
● Fuentes de energía no convencional ● Biorremediación (microorganismo que se alimenta a ase de petróleo y se utilizan para reducir la contaminación) o biodegradación ● Estudios genéticos ● Agentes infecciosos del hombre, animales y plantas.
6 Microbiología e Inmunología TEMA 1.2: METODOLOGÍA DE OBSERVACIÓN Y ESTUDIO MORFOLÓGICO DE LOS MICROORGANISMOS Morfología de bacterias y arqueas • Coco: es una forma de vida bacteriana perfectamente esférica. Se puede dividir:  Cuando se dividen paralelamente y se forma una agrupación de dos en dos (diplococos).
 Si se va dividiendo en planos paralelos lo que tenemos son cadenas de cocos, dando lugar a los estreptococos, (se van dividiendo pero no se separan).
 No todos se dividen en planos paralelos. En planos perpendiculares y siguen las células unidas dan lugar a tétradas y si siguen dan lugar a sarcinas.
 Cuando se divide muy a lo loco, de forma anárquica, se dividen en racimos (estafilococos) • Bacilos. Los cocos descienden de los bacilos. Pueden estar aislados, en cadenas, en roseta en empalizada… • Cocobacilos. Ni coco ni bacilo.
Las bacterias son pleomórficas, el mismo organismo en cultivo puro varía su morfología, pero sigue siendo el mismo microorganismo. Hay otras bacterias como los estafilococos o estreptococos que nunca varían.
Los vibrios, como el cólera, son bacilos en forma de coma, como curvados. Las espiroquetas, tiene forma de sacacorchos, forma helicoidal.
7 Microbiología e Inmunología Morfología de microorganismo eucarióticos Morfología de virus: • Envuelto • Desnudos • SIMETRIA Icosaédrica Helicoidal Microscopios Leeuwenhoek (1673) descubre MO simples al mirar por su microscopio simple. Robert Hook inventó el microscopio compuesto: utiliza dos lentes una objetiva y otra ocular.
Tiene un condensador que pasa la luz a la muestra y de ahí, a las lentes que amplifican la imagen. La resolución la da el objetivo.
Lentes: Hay distancia focal y punto focal. El poder de amplificación es inversamente proporcional a la distancia focal y específico de cada lente.
8 Microbiología e Inmunología La distancia focal, depende de cómo esté pulida, a una lente es la distancia entre la superficie frontal de la lente y la muestra.
La distancia es: landa/2An, siendo 2An= apertura numérica que la proporciona el fabricante.
! El poder de amplificación, está determinado por el ángulo que se forma en el punto focal, el ángulo del triángulo que se forma.
El poder de resolución es la capacidad de la lente para separar o distinguir entre dos puntos muy próximos. La luz se refracta cuando pasa entre dos medios de diferente naturaleza. El índice de refracción de un medio (n) es la medida de la velocidad relativa a la cual la luz atraviesa dicho medio.
La dirección y la magnitud de la curva se determina por la relación de índices de refracción entre ambos medios.
Cuanta menos longitud de onda, mayor poder de resolución.
! 9 Microbiología e Inmunología Tipos de microscopios Luz visible: microscopio óptico ● Campo claro ● Campo oscuro ● Contraste de fases ● Fluorescencia Láser: microscopio confocal Luz UV: microscopio ultravioleta (más poder de resolución que microscopio con luz visible, porque tiene menor longitud de onda) Electrones: microscopio electrónico.
● Transmisión ● Barrido.
! 10 Microbiología e Inmunología MICROSCOPIA DE LUZ VISIBLE ! MICROSCOPIA DE CAMPO CLARO (CONTRASTE MEDIANTE TINCIÓN) Es la microscopia normal.
Lo importante es conseguir contrastes mediante tinción por colorantes.
Los colorantes permiten visualizar estructuras internas por contraste con el fondo. Unen estructuras microbianas enlaces iónicos, covalentes o hidrófobos.
Tipos de colorante: ● Básicos: se unen a moléculas cargadas negativamente como ácidos nucleicos y polisacáridos ácidos. Gracias a sus cargas se unen a estructuras celulares por medio de fuerzas. Entre esas estructuras destaca la pared celular, muy rica en carga negativa.
○ Superficies bacterianas: aplicación general ○ Azul de metileno, fucsina básica, cristal violeta, safranina, verde malaquita… ● Ácidos: se unen a estructuras cargadas positivamente.
○ Eosina, rojo de bengala, fucsina ácida.
En la observación en fresco podemos ver células vivas con poco contraste y en movimiento.
Para teñirlo previamente hay que fijarlo por calor o por agentes químicos, lo que mata las células. Esto se soluciona con técnicas especiales de microscopia que permitan variar el rango de trabajo.Al fijarlas por calor la pared queda fijada al vidrio.
11 Microbiología e Inmunología Los tipos de tinción ● Simple, consiste en que una vez fijadas las células, se tiñen con un colorante básico. Solo nos da información de la morfología.
● Diferencial: la tinción de Gram se trata de teñir con cristal violeta, y se fija con cristal lugol (mordiente). Luego se lava con acetona para eliminar el colorante inicial, se elimina de las Gram- pero no se va de las positivas y por último se usa safranina. Permite diferenciar entre Gram - (color rosa claro) y Gram + (color violeta) gracias a las propiedades químicas y específicas de la pared bacteriana.
○ Otro tipo de tinción diferencial es la de ácido – alcohol resistencia.
1. Colorante inicial: fucsina fenicada en caliente, que se pega a la pared de los ácido alcohol resistentes de las micobacterias( Tienen una pared ácido alcohol resistente con compuestos en su pared, ácidos micólicos, son paredes raras). Es más fuerte que el de contraste.
2. Lavados con ácido nítrico y alcohol (elimina el colorante inicial de unas bacterias pero no de otras) se borra el primer colorante excepto en las micobacterias, ya que estas tienen una pared ácido-alcohol resistente con con ácidos micólicos en su pared.
12 Microbiología e Inmunología 3. Contraste con azul de metileno: se utiliza para dar color a todas las que se han decolorado, porque sino no las veríamos. Este colorante de contraste tiene un color menos dominante, más translúcido.
● Estructural: permite estudiar estructuras bacterianas específicas.
■ Tinción negativa, la cual tiñe el fondo y donde hay una célula queda en blanco y aparece como algo negativo.
■ De cápsulas ■ De esporas ■ De flagelos.
CONTRASTE EN MICROSCOPÍA ÓPTICA Microscopia de campo oscuro Se diferencia del microscopio de campo claro en que en lugar de hacer incidir la luz a través de la muestra se hace incidir la luz de manera oblicua. La única luz que entra en el objetivo es la que refleje la muestra, sólo los haces de luz reflejados por las bacterias entran directamente en el objetivo.
Se interpone un disco, entonces la fuente lumínica antes de llegar al condensador llega un hilillo pues la parte central está obstruida, se refleja y refracta la luz de manera que va hacia el objetivo.
Diafragma de campo oscuro + condensador de Abbe. ● Mejor contraste ● Mismo poder de resolución que campo claro Microscopía de contraste de fases (menos importante) Lo que hacemos es desfasar la onda. Desfasando la onda conseguimos zonas de sombra y de luz.
Si desfasamos la onda de tal forma que coinciden de manera opuesta en la media longitud de onda, se van a anular la una a la otra. Generamos desfases entre ondas para que se anulen entre sí y así poder tener una mayor o menor intensidad (crean zonas de sombra y zonas de luz de manera artificial).
● Mejor contraste ● Mismo poder de resolución que campo claro Microscopía de contraste interferencial diferencial (DIC) o de Nomarski Similar al contraste de fases pero con luz polarizada aprovechando variaciones en índices de refracción en la muestra.
Tiene mayor resolución y aspecto tridimensional.
No utiliza un desfase de la onda sino un cambio de plano de polarización de la luz. En lugar de jugar con la fase de la onda se juegan con los planos.
13 Microbiología e Inmunología MICROSCOPÍA DE FLUORESCENCIA Utiliza el fenómeno de fluorescencia, fluorocromos (son moléculas) que emiten luz visible cuando se irradian con luz más energética.
Multitud de fluorocromos con diferente afinidad por diferentes estructuras microbianas.
Conjugables a anticuerpos específicos (inmunofluorescencia) o sondas DNA. Sujeto claro frente a fondo oscuro.
Se basa en tinciones con moléculas orgánicas que tienen propiedades de fluorescencia. Si las irradiamos con una longitud de onda determinada pueden absorber su energía (buscan promocionar los electrones que les sobra) y son capaces de expulsar la energía que les sobra, es una longitud de onda menos energética (Absorben una longitud de onda y liberan lo que les sobra, siendo ésta menos energética y por lo tanto de mayor longitud).
Para que funcione tenemos que añadir un sistema de filtros. Los filtros nos ayudan a elegir la radiación. El espejo dicroico refleja cualquier longitud de onda por debajo del corte de longitudes que queremos y es transparente aquellas que estén por encima.
**A diferencia del resto de microscopías en la de fluorescencia iluminamos desde arriba.
MICROSCOPÍA CONFOCAL Es la misma que la anterior pero usan como excitador la luz láser. El análisis se hace digital, no se puede mirar con los ojos. 7 La novedad con el anterior es que tiene una apertura confocal que elimina las radiaciones que viene fuera de foco, se le llama eje z y vamos obteniendo cortes y el sistema genera imágenes reconstruidas de los cortes.
Lo que buscamos es teñir la mezcla con fluorocromos, excitarlo y ver esas estructuras. La fuente de estas es láser y el sistema de detección no es el ojo humano sino un multiplicador que llevará la imagen para ser reconstruida en un ordenador.
Apertura confocal: deja pasar solo la luz procedente del plano del foco de la muestra. está motorizada, es decir, si la programamos podemos hacer un estudio tridimensional de la muestra (hace secciones ópticas sobre la propia muestra).
MICROSCOPÍA ELECTRÓNICA Utiliza un haz de electrones a alto vacío y un sistema de lentes electromagnéticas para generar imágenes. Longitud de onda mucho más corta que la de la luz visible -> mayor resolución.
● ME de transmisión (TEM): los electrones tienen escaso poder de penetración. Solo se observan muestras procesadas en cortes ultrafinos. La técnica especial es la criofractura. Las imágenes son bidimensionales.
○ Fijación ○ Deshidratación ○ Inclusión de resina epoxi ○ Ultramicrotomia (cortes) 14 Microbiología e Inmunología ○ Tinción. (metales pesados Pb, Os) Hay técnicas especiales de criofracturas viendo la diferente fragilidad de la zona de la muestra, se congela la muestra y se rompe mediante golpes para que se fraccione por las zonas más frágiles (membranas) y me dará una idea de los relieves y estructuras internas que tiene el microorganismo.
Encontraremos zonas huecas o frágiles a las cuales se le da una tinción con metales que sirve de molde pesados eliminamos la muestra y nos quedamos con el molde. La tición se da en oblicuo, de manera que, aparecen espacios más oscuros y más claros (como sombras) debido a esa tinción oblicua.
También podemos usar tinciones negativas con ácido fosfotúngstico donde se crea zonas artificiales de sombra que nos permite estudiar flagelos o estructuras que no son visibles al MO.
Las imágenes de M/E son siempre en blanco y negro y si presentan color se debe a tinciones artificiales.
● ME de barrido (SEM): utiliza electrones reflejados de una superficie para generar una imagen en 3D. Es un fenómeno de reflexión de la luz.
○ Filtrado ○ Fijación con glutaraldehido ○ Deshidratación ○ Baño metálico (Au/Pt) ○ Scanning 15 Microbiología e Inmunología TEMA 2: ESTRUCTURA DE LA CÉLULA BACTERIANA, ESTRUCTURA DE LOS MICROORGANISMOS EUCARIÓTICOS Y COMPARACIÓN CON LA CÉLULA PROCARIÓTICA Diferencias entre eucariotas y procariotas: Las células eucariotas no son microorganismos.
● Estructura de la célula procariota: no tiene núcleo ni compartimentos. No tiene muchos orgánulos. Tienen pared celular, que además es muy importante.
● Estructura de la célula eucariota: material genético encerrado en una membrana (núcleo) y compartimentación. Gran cantidad de orgánulos. Gran compartimentación de las funciones. La eucariota animal no presenta pared celular, sin embargo plantas y hongos unicelulares si.
PARED CELULAR Es una estructura rígida que mantiene la forma de la célula (es responsable de la morfología). Si se la quito, veremos un protoplasto (amorfo). Tanto en hongos como bacterias y células vegetales.
Las funciones tanto de eucariotas como de procariotas, son comunes: - Es esencial, puesto que rodea a la membrana plasmática y le confiriere protección osmótica.
- Es dinámica. Es necesaria para el crecimiento y división celular. Permite la incorporación de elementos a su estructura y gracias a su flexibilidad puede darse la división de la membrana en la división celular.
16 Microbiología e Inmunología - Es rígida, ya que, tiene que mantener la forma de la célula. Esta rigidez está definida por la pared celular.
- Es semipermeable, y por ello supone una barrera de permeabilidad selectiva. Esta permeabilidad permite la importación de nutrientes hacia la célula.
Está presente en casi todos los procariotas (excepto en microplasmas).Es muy importante el conocimiento de la pared celular en el estudio de los microorganismos patógenos. En la superficie podremos ver factores de virulencia, antígenos de superficie, etc.
La composición de la pared celular procariotica en distinta en: ● ● Bacterias: ○ Gram + ○ Gram - ○ Micobacterias ○ Micoplasmas ( no presentan pared celular) Arqueas Visto con microscopia electrónica podemos ver que la pared de los Gram + es lisa, mientras que las de los Gram - es rugosa. Esto se debe a que los Gram - tienen una bicapa lipidica extra.
La pared del Gram + es mas simple, mientras que el Gram – tiene varias capas.
Esto explica que el Gram + tiene una única capa que constituye la pared celular, mientras que el Gram – tiene: - Pequeña capa de peptidoglicano, que esta formado principalmente por M-acetil muránico y N-acetil glucosamina.
- Una segunda bicapa lipídica con características similares a la membrana plasmática.
17 Microbiología e Inmunología 18 Microbiología e Inmunología LESIONES EN LA PARED La pared celular es esencial, ya que si se quita se producen lesiones. Los proteoglucanos poseen enlaces glicosícidos β (1→ 4). Para romper estos enlaces se emplea la lisozima, degradando este enlace y haciendo que el proteoglucano se disuelva.
- En bacterias Gram +, al quitarle el peptidoglicano de la pared se transformará en un Protoplasto (la pared es eliminada pero el contenido intracelular sigue intacto). La célula sin pared celular, se alisa, sobre todo si el medio tiene una concentración osmolar diferente a la del citoplasma.
- En bacterias Gram -, sin embargo, si le quito el peptidoglicano, se transformará en un Esferoplasto (se pierde parte de la pared celular, no completa, aunque la forma se ve alterada).
Estas células si son mantenidas en un medio isotónico se conservan. Sin embargo, si las meto en un medio hipotónico (la célula será hipertónica) va a intentar producirse un equilibrio entre la célula y el medio y va a producirse una gran entrada de agua en la célula para intentar igualar las concentraciones y acabaría estallando la célula. Este fenómeno se conoce por PLASMOLISIS.
Sin embargo, si la medio en un medio hipertónico (la célula será hipotónica), va a salir agua y acabará deshidratandose. El citoplasma se encoge. Este proceso se conoce por LISIS.
19 Microbiología e Inmunología Se puede mantener a las células vivas, manteniéndolas en un medio isotónico de forma artificial.
La pared celular es la responsable de la morfología.
ESTRUCTURA DEL PEPTIDOGLICANO Tiene una parte peptidica y una glucidica.
Es el responsable de la rigidez de la pared celular.
En el Gram +, corresponde al 90% de la pared celular, mientras que en el Gram – solo forma el 10% de su pared.
20 Microbiología e Inmunología La parte glucídica está formada por disacáridos (dos moléculas de azúcar, una es Nacetilglucosamina y la otra es N-acetilmuramico, unidas entre sí mediante enlaces β (1-4) oglicosidicos) repetidos multitud de veces.
También tiene una parte peptídica. A cada disacárido esta unido un tetrapeptido. En el tetrapeptido van alternándose las formas L y D.
Los aminoácidos van a ser: - 1ra posición un L-alanina.
- 2da posición un D-glutamico- - 3ra posición un m-diaminopimélico en Gram - y L-lisina en Gram + - 4ta posición un D-alanina.
- 5ta posición un D-alanina que se pierde al final Las bacterias son capaces de tener aminoácidos D- en sus cadenas, cuando en los humanos solo existen L- aminoácidos.
Gracias a que en la tercera posición existe un residuo de NH2, se va a producir un entrecruzamiento de las cadenas entre un peptidoglicano y el que se encuentra a su lado.
Se produce una transpeptidación o entrecruzamiento con los aminoácidos de la 4 cadena adyacente.
21 Microbiología e Inmunología Las enzimas que compactan estos péptidos para formar la transpeptidación son la diana terapéutica para que se produzca la unión con antibióticos como la penicilina. Estas proteínas se denominan PBP.
La rigidez del peptidoglicano está debida a varios factores: - El enlace B 1-4 de la cadena glucídica le confiere estabilidad.
- La alternancia de los aminoácidos L y D forma polímeros más compactos que con solo uno de los isómeros.
- Hay gran cantidad de enlaces de hidrogeno entre las cadenas paralelas.
- Hay entrecruzamiento de las cadenas por enlaces peptídicos (a mayor número de uniones intercatenarias, mayor rigidez).
En las gram + hay mayor cantidad de peptidoglicano, y además hay mas entrecruzamiento. A veces, varios aminoácidos establecen puentes.
Cada bacteria diseña su propio peptidoglicano con pequeñas variaciones.
22 Microbiología e Inmunología BIOSÍNTESIS DEL PEPTIDOGLICANO 1. El peptidoglicano se sintetiza en el citoplasma. Se necesita un UDP-NAG que mediante un PEP pasa a UDPNAcetilMuramico. A esta molécula se adiciona de manera secuencial los aas del pentapeptido (5 porque en un principio se unen dos de alanina). A este UDPNAcetilMuramico unido al pentapeptido se le une un precursor (undecaprenol), y a esta molécula entera (el NAM con el precursor) se le une un UDP-NAG.
2. Se produce la translocación de la sustancia a través de la membrana. Una vez fuera debe librarse del precursor (la Vancomicina lo que hace es evitar la liberación del precursor y por tanto no puede continuarse el proceso de formación de la pared) 3. Una vez fuera nos encontramos con el espacio periplasmico (espacio situado por fuera de la membrana plasmática, entre esta y la pared celular). En este espacio periplasmico debe ensamblarse en peptidoglicano y posteriormente se producirá una transpeptidacion.
23 Microbiología e Inmunología Este ensamblaje lo llevan a cabo unas proteínas denominadas PBPs (diana de la penicilina).
Estas PBPs son transpeptidasas, carboxipeptidasas y transglicosilasas.
Esto es inhibido por los beta lactamicos o por la vancomicina.
No solo hay peptidoglicano en la pared celular.
Pared celular de las bacterias GRAM POSITIVAS El 90% de la pared celular en Gram+ es peptidoglicano, pero hay otros componentes (10%).
¿Qué más hay? - El peptidoglicano, que representa el 90%.
- Presenta varias capas.
- En el tetrapeptido hay L-Lys en lugar de mDAP y puentes peptidicos (pentaglicina).
- También posee ácidos teicoicos y lipoteicoicos. Son moléculas más o menos complejas que se encuentra embebidas en la propia pared. Los lipoteicoicos están unidos con los fosfolipidos de la membrana plasmática.
Ácidos teicoicos y lipoteicoicos → son polialcoholes unidos por esteres de fosfato con restos de azucares y D-alanina. Son PROPIOS de los GRAM+.
o Confieren carga negativa gracias a los fosfatos.
o Tienen un anclaje físico a la pared/membrana (los lipoteicoicos están unidos covalentemente a los fosfolipidos de la membrana plasmática los teicoicos no). Están expuestos en la superficie de la membrana.
o Son receptores de FAGOS (virus bacteriófagos que atacan e infectan a las bacterias, células procariotas). Reconocen a los ácidos teicoicos.
o Tienen gran capacidad antigénica. Un antígeno es cualquier molécula frente a la cual el sistema inmune ataca porque lo considera impropio. Todo lo que esté en la superficie de la bacteria será un antígeno. Hay moléculas que son más antigénicas que otras (generalmente las proteínas son más antigénicas que los polisacáridos).
24 Microbiología e Inmunología Pared celular de las bacterias GRAM NEGATIVAS La pared de las Gram- es bastante más compleja. Tienen una membrana interna y otra membrana externa separada por el espacio periplasmico.
La membrana externa está compuesta por: ● Fosfolipidos ● Lipoproteínas (hidrofóbicas, son transmembrana ya que están contenidas en la bicapa lipídica) para anclarse de manera adecuada a la pared de peptidoglicano. Las proteínas lipídicas son diferentes en la membrana externa y en la interna.
● Proteínas transmembrana que se insertan en la membrana: Porinas, Transportadores, Adhesinas...
○ Las porinas son proteínas insertadas en la membrana externa de la pared celular. Si la vemos desde arriba vemos que está formando tres agujeros. Esto es la clave de la permeabilidad de esa membrana. Se utilizan para permitir el paso 25 Microbiología e Inmunología de determinadas sustancias como nutrientes, permitir la secreción de otras sustancias, etc. Son canales de difusión para moléculas pequeñas (600-700 Da) que pasan por difusión.
● Lipopolisacaridos (LPS). lípido que hay en la lámina exterior de la membrana externa asimétrica de la pared las Gram -. Es la característica esencial de la pared celular de las Gram-. El lipopolisacaridos está compuesto por: ○ Un lípido A (función de endotoxina). Se diferencia de la exotoxina en que la endotoxina es parte de la estructura celular (integrada en la membrana). Se considera tóxica para nuestro organismo.
○ Un núcleo o core (polisacaridico) ○ Polisacárido O o antígeno O de las bacterias (parte externa variable). Son repeticiones n veces de un mismo patrón de azucares. Es la parte más expuesta de las bacterias. La O define los serotipos de las bacterias (respuesta a sueros inmunes es lo que busca el seriotipado). En función de la naturaleza del polisacárido producimos diferentes anticuerpos. Los tipos de bacterias O se refieren a este polisacárido.
26 Microbiología e Inmunología FUNCIONES DEL LIPOPOLISACÁRIDO (LPS) Dentro de los lipopolisacáridos, existen diferentes funciones: - Impide la fagocitosis y la fijación del complemento (conjunto de proteínas que van a funcionar mediante una cascada secuencial de activación y que realizara diversas funciones, entre ella el ataque a membrana).
- Receptor de FAGOS.
- Facilita la adhesión.
- Es bastante antigénico, debido al polisacárido o antígeno O. También es PAMP (patrón molecular asociado a patógeno). Todos los antígenos son PAMP pero no todos los PAMP son antígenos.
- Carga negativa.
- Barrera de permeabilidad (no solo por el LPS, sino por toda la membrana externa).
Actúa como endotoxina, gracias al Lípido A (lípido que produce fiebre y actúa como mediador de respuesta inflamatoria, a través del aumento de IL-1 y TNF).
ESTRUCTURA DE LA PARED CELULAR DE LAS BACTERIAS ÁCIDO ALCOHOL RESISTENTES Hay otras paredes celulares "raras", no Gram+ ni Gram-, sino que son paredes celulares mucho más complejas. Una de estas es la de las MICOBACTERIAS (bacterias ácido alcohol resistentes).
La pared de estas células tiene: - Un peptidoglicano especial (no NAM sino N-glucolilmuramico).
- Presenta una capa de arabinogalactano.
- Tiene también una membrana externa que presenta proteínas, ácidos micólicos (ácidos grasos ramificados beta-hiroxilados, difíciles de teñir, muy hidrofóbicos) y glucolípidos.
27 Microbiología e Inmunología Este tipo de pared es muy diferente de las otras dos que habíamos vistos (la de los Gram+ y los Gram-).
Los micoplasmas son bacterias que no poseen pared celular. En contraposición, poseen esteroles en su membrana, cosa que las bacterias no tienen. Tienen morfología muy variada.
Abandonando el ambiente de las bacterias y entrando en el de las arqueas, vamos a estudiar la pared celular de estas.
- Algunas poseen una pared con pseudopeptidoglicano, sin ácido murámico pero con Nacetilglucosamina o N-acetilalosaminurónico (enlaces beta-1,3 glucosídicos).
- Otras carecen de ese peptidoglicano y pseudopeptidoglicano (polisacáridos, proteínas y glicoproteínas) - Otras carecen de pared celular. (EJ: Thermoplasma) - La mayoría poseen una capa paracristalina (capa S), formada por proteínas de simetría hexagonal.
28 Microbiología e Inmunología ESTRUCTURAS EXTERNAS A LA PARED CELULAR CÁPSULA = Glicocalix, capa mucosa = Exopolisacárido Son polímeros de naturaleza química muy diversa, muy amorfos, que la célula bacteriana secreta con el fin de proteger a la célula (en este caso se le denomina cápsula). Es un factor de virulencia de gran importancia Polisacarídicas: 1. Homo-polisacarídicas (compuestos de un único azúcar) 2. Hetero-polisacarídicas (compuestos de diferentes azúcares, a veces bastante Polipeptidicas: 1. Poli-D-glutamicos (bacilus anthracis) Es una matriz externa a la célula que puede equipararse en algunos casos al glicocalix.
● La cápsula es amorfa ● Es dispensable.
● Puede ser de naturaleza homo/heteropolisacaridica (glucanos, etc) o peptidica (poli-Dglutamato).
NOTA: La cápsula es una estructura bacteriana. La cápside es una estructura vírica.
Sus funciones son: ● Proteger frente a desecación, agresiones químicas (antibióticos), fagocitosis, opsonizacion, complemento y virus bacteriófagos.
● Facilita la adhesión (actúa como biofilm). Cuando lleva a cabo esta función, se le conoce por exopolisacárido, no por cápsula.
● Inhibe el complemento.
● Resistir la fagocitosis.
● Impide la acción de las bacteriófagos ● Dificulta la acción de antibióticos.
● Deslizamiento. A veces esta cápsula les sirve para moverse.
● Reserva de glucosa. Esto es necesario para ellas, porque en momentos en los que carezcan de él, podrán tirar de estas reservas y poder seguir con su nutrición y crecimiento.
EXOPOLISCARIDOS Capa extracelular de aspecto mucoide.
Menos uniforma que la cápsula implicada en la formación de bioflims.
 Permite adherirse más fácilmente 29 Microbiología e Inmunología  Protegerse unos a otros  Inhibe la penetración antibióticos  El acercamiento de células inmunitarias.
MOVILIDAD DE LAS BACTERIAS 1. Importante mecanismo biológicos àra desplazarse hacia regiones de interés: progenicidad, nutrición, luz 2. Aprox. La mitad de los procariotas son capaces una movilidad direccional 3. La mayor parte de los microorganismos usan flagelos cuya localización celular es diferente 4. El flagelo procariota difiere del eucariota:  diferentes proteínas  No recubiertos por la membrana FLAGELOS Le sirve a la bacteria para moverse mediante movimientos axial (movimiento browninano).
No obstante, estos flagelos no tienen nada que ver con los flagelos de los protozoos.
En función de como son los flagelos, podemos clasificar a las bacterias en: - Monotrico: un pelo en un polo - Polares - Lofotrico. Cuando se encuentran en un polo.
- Anfitrico. flagelos se encuentra en ambos polos.
- Peritrico. Tiene flagelos alrededor de toda su estructura.
*Estos flagelos van anclados a la pared celular.
Hay ciertos microorganismos, ej: treponemos, que contienen unos flagelos que se encuentran en el interior del microorganismo, denominadaos flagelos axiales. También las espiroquetas tienen, que les permite moverse mediante flexión. Esta incluidas dentro de su propia estructura.
30 Microbiología e Inmunología Dentro del mundo de las espiroquetas, tenemos uno muy característico en patogénesis periodontal llamado Treponema.
Las bacterias se mueven en función de un estímulo y se orientan hacia él. A esto se le llama Tactismo, y él en función del estímulo, el tactismo puede ser: ● Quimiotaxis: un compuesto químico hace avanzar as bacterias hacia él.
● Fototaxis, en función de un estimulo lumínico.
● Reotaxis: si son negativos, nadan a contracorriente.
● Viscotaxis, en función de la viscosidad del medio se mueven a favor o en contra.
El flagelo bacteriano es una estructura compleja, formada toda ella por proteínas. Es un cilindro hueco y rígido muy largo que se mueve por rotación. Está anclado en la membrana mediante unos discos o anillos de anclaje, que será sobre los cuales rota.
El flagelo de las Gram - tienen 4 discos o anillos proteicos: el anillo C, el anillo MS (del espacio periplasmico), el anillo P (de la pared celular) y el anillo L (de la bicapa lipidica del lipopolisacárido).
El flagelo de los eucariotas tiene dos anillas unidos a Los anillos provocan la rotación, son los motores y pueden cambiar de dirección y velocidad. La energía para la rotación es de elevado ATP. El primer rotor que necesita la energía tiene 31 Microbiología e Inmunología alrededor un antiporte (transportador de membrana) que mete sodio o potasio y saca un protón. Si en el medio hay mucho sodio se acumulan los protones en la zona exterior que se disipa a favor de gradiente acoplada a una ATPasa, la cual generará el ATP a partir de la energía aprovechada.
Los Gram+ sin embargo solo tendrá los dos primeros (el M y el S).
Estructura del anclaje del flagelo: Extremos a la pared celular Hechos de prteínas denominafas flagelina. Esta proteína es propia de cada microorganismo, esta compuesto por antígeno H.
Ancladas vía el hook (garfio) y el cuerpo basal Acoplada la bomba de protones de la membrana. Gasta energía La síntesis de flagelos se realiza de dentro a fuera: 1. Parte de anclaje 2. Proteínas encargadas del crecimiento del flagelo 32 Microbiología e Inmunología ¿Cómo funcionan? FIMBRIAS O PILI La diferencia entre fimbrias o pili son las funciones. Cuando participan en fenómenos de adhesión se les llama fimbrias, mientras que si la función es transmitir material genético (ADN) de una bacteria a otra (función de conjugación) se conoce por pili.
 Son más cortos y numerosos (>100) que los flagelos.
- Siempre peritricos, están por toda la célula - Organizadas con una proteína mayoritaria de disposición frecuentemente helicoidal - Solo visible al ME - Median adhesión - Ausentes en células eucariotas - Recepción de fagos, función que también pueden desempeñar los flaguelos - Capacidad antigénica.
- Carecen de sistema de anclaje.
- Todos huecos formados por pirina Función: ● Adhesión Proteínas con características de adhesina.
Hay una bacteria muy importante para nuestro ámbito que se llama Actinomices Naeslundii. Esta se encuentra en la placa dental y se encarga de la adhesión al esmalte y a otras bacterias.
33 Microbiología e Inmunología ● Conjugación (pili sexuales). Las bacterias carecen de sexo y para el intercambio de materiales genéticos utilizan métodos como la conjugación. Este tipo de túbulo permite transferir ácidos nucleicos de la célula conjugativa a la aceptora.
● Recepción de fagos.
Las gram – suelen tener dos pili, y está formada por una proteína, pilina, especifica de cada microorganismo.
Hay distintos tipo de fimbrias (tipo I, tipo III, …).
SISTEMAS DE SECRECION BACTERIANOS Las bacterias producen y segregan sustancias al medio donde se encuentra como las toxinas.
Para ese proceso de secreción utilizara una serie de sistemas o complejos que les permite expulsar dichas sustancias al citoplasma. Son bombas de secreción al exterior que permiten translocar proteínas grandes desde el citoplasma bacteriano al exterior. Son estructuras muy parecidas a las pilis.
Esto permite que las proteínas capaces de manipular el medio ambiente salgan a través de estos complejos.
Hay seis tipos: I, II, III, IV, V y VI - Los de tipo I, II y V utilizan porinas. La mayoría de las exotoxinas utilizan estos tres tipos de sistemas.
- Los mas curiosas son los del II, IV y V. En este tipo de sistema las bacterias inyectan al citoplasma una serie de proteínas a la célula aceptora.
- El de tipo III es un sistema similar a un flagelo (similar a una jeringa molecular). La estructura de los anillos del flagelo está perfectamente conservada, pero en lugar de rotar utilizan estos anillos para la inyección de sustancias. No se mueve o rota. Esto lo que le permite a las bacterias es que con una estructura similar a la del flagelo, puedan traspasar proteínas suyas al citoplasma que van a atacar. Así, las bacterias pueden inyectar las proteínas en nuestras células; estas proteínas reprograman nuestras células.
- El de tipo IV es un sistema muy similar a un pilum/fimbria. Inyectan proteínas y a veces ADN a las bacterias hospedadora.
- El de tipo VI es muy similar a la cola de un fago (virus bacteriófagos) 34 Microbiología e Inmunología MEMBRANA PLASMÁTICA Hay muchas diferencias entre eucariotas y procariotas, ambas células bacterianas.
Esta está compuesta por una bicapa lipídica (fosfolipidos + proteínas hidrofobicas) y se encuentra situada por debajo de la pared celular.
Sus funciones son: ● Estructural y protección osmótica.
● Envuelve al citoplasma ● Soporte de la cadena de transporte de electrones, siendo mucho mas activo en las procariotas. En los eucariotas este proceso se realiza a través de las mitocondrias.
● Anclaje de receptores, proteína biosinteticas, etc.
● Barrera de permeabilidad selectiva ● Transporte de sustancias.
Diferencias en membranas: ● En bacterias: Donde los eucariotas tienen esteroles a nivel de la mb plasmática para reforzar, las bacterias tienen hopanoides que van a realizar prácticamente la misma acción (las bacterias no tienen esteroles).
● En bacterias y eucariotas: enlaces éster entre glicerol y ácidos grasos de fosfolípidos.
● En arqueas: ○ Tienen enlaces éter (mucho más fuerte y compacto, pero a temperaturas elevadas tienen la misma plasticidad que el éster a temperatura normal) entre glicerol y cadenas lipidicas que aportan una mayor resistencia quimica. Además las arqueas no poseen ácidos grasos sino unidades repetidas de ISOPRENO.
35 Microbiología e Inmunología ○ En algunas, MONOCAPA LIPÍDICA, lípidos con 2 cabezas polares: más estable y resistente (en ambientes extremos) En la membrana plasmática de eucariotas hay procesos de endocitosis, de tal forma que siempre se está reciclando debido a los fenómenos de trafico vesicular. En las procariotas no.
ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN QUÍMICA Doble capa lipidia formada por fosfolípidos y acidos grasos (tiene los acidos grasos orientadas hacia el interior, al ser esta su forma más estable). La cantidad de acidos grasos no es la misma en las distintas partes que forman la membrana plasmática. Hay ciertas zonas de la membrana donde se acumulan zonas que poseen mayor cantidad de proteínas, factores de … se denomina lipid raf Además de ácidos grasos y de fosfolípidos contiene PROTEÍNAS de gran importancia al poseer ciertas funciones que puede ser: • Superficiales o periféricas (20-30%) • Integrales o transmembranales • Licoporteínas Son los fosfolípidos y las proteínas que forman las membranas lo que va a determinar el medio en el que puede vivir (depende de la temperatura, …).
Las arqueas son un grupo filogenéticamente separada de las demás bacterias per presenta ciertas diferencias: • Holifilicas extremas: viven en ambientes de elevada salinidad • Metanogenas • Termoacidofilas • No presenta ácidos graos sino moléculas repetidas de ISOPRENO Diferencias entre eucariotas y procariotas: en las bacterias:  No existen esteroles  Algunas bacterias poseen hopanoides Las membranas son una especie de mosaico fluido Permeabilidad selectiva Las membranas deben tener una permeabilidad selectiva, permitiendo el paso de ciertas sustancias al mismo tiempo que retiene agua y sales minerales 1. Transporte pasivo: por diferencias de concentración 2. Transporte activo: requiere un gasto de energía (ej: transporte de glucosa, iones necesarios para vida). Transportador por difusión facilitada 3. Sistema ABC: donde se requieren tres proteínas 36 Microbiología e Inmunología 4. (EN PROCARIOTAS) Translocación de grupo: donde se modifica aquello que se transforma. Requiere un gasto de energía.
Existe una grana variedad de transportadores. El transporte es esencial.
En cuanto su estructura: - Suele tratarse de varias subunidades unidas por un canal.
ESTRUCTURAS INTERNAS DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA Puede tener invaginaciones de membrana muy complejas y estructuras asociadas, que son ricas en sistemas de obtención de energía. Esas membranas internas o invaginaciones de la membrana externa se denominan mesosomas (vesículas fotosintéticas). La mayoría de las bacterias no presentan mesosomás.
CITOPLASMA DE LA CÉLULA BACTERIANA El citoplasma es la fracción celular formada por:  80% agua  Proteínas, azucares, lípidos, iones inorgánicos y muchos compuestos de bajo Pm  (EN PROCARIOTAS) ciertas estructuras internas  Ribosomas. Encargadas de la síntesis del ADN. Diferentes en eucariotas y procariotas: se diferencia en la velocidad de sedimentación de sus subunidades. **Se diferencias en el ARN ribosómico imprescindible para clasificar filogenéticamente. ** Diana de antibiótico contra le síntesis de proteínas. En PROCARIOTAS la traducción y la transcripción se producen simultáneamente.
 Cuerpo de inclusión: 1. Corpúsculos metacromáticos o gránulos de volutina 2. Inclusiones lipídicas 37 Microbiología e Inmunología 3. Gránulos de polisacáridos: glucógeno o almidón 4. Magnetosomas. Se disponene en fila dentro deñl microorganismo se disponen en magnetito. Están dispuestos en filo ayudadn a la bacteria a orientarse por cuerpo magneticas 5. Carboxisomas. Acumulan CO2 6. Vesículas de gas. Acumulan determinadas bacterias acuáticas aportándoles flotabilidad.
7. Acúmulos de polifosfatos No todas las bacterias contienen todos los mismos cuerpos de inclusión, por lo que nos ayuda a clasificarlas según tenga un cuerpo de inclusión u otro. Se observan bien al microscopio electrónico se pueden también mediante técnicas al microscopio óptico.
NUCLEOIDE ● Es donde se encuentra el material genético, suele contener unas proteínas que pliegan el material genético.
● Es el genoma microbiano (ADN) ● Los procariotas carecen de membrana nuclear.
● Poseen, normalmente una única molécula de DNA bicatenario, concretamente un solo cromosoma circular (puede haber algunas excepciones de cromosoma lineal o dos cromosomas) y covalentemente cerrado y superenrrollado formando el cromosoma bacteriano o genóforo. Existen ciertas enzimas que facilitan el enrollamiento y desenrollamiento del material genético (presencia de antibióticos que inhiben la acción de dichas enximas, alterando) ● Se replica y segrega de forma coordinada con la división celular.
● No está unido a HISTONAS (ricas en carga positiva que neutralizan el fosfato del ADN y lo compactan) ● Los procariotas no tienen estas proteínas sino similares como poliaminas y Mg2+.
Estas proteínas compensan las cargas negativas, y evitan que el material genético se repela.
● La division celular no implica MITOSIS Excepciones:  Pueden existir cromosomas lineales o presentar más de un cromosoma.
38 Microbiología e Inmunología El fenómeno de replicación no se realiza por mitosis como en las eucariotas, sino que el ADN se replica y reparte su material genético y posteriormente se separa por escisión mediante la formación de un tabique que separa a la célula (división binaria mediante la formación de un septo mas o menos central y de manera simétrica al mismo tiempo que se produce la replicación y división del material genético). Es un proceso exponencial.
Elementos genéticos extracromosómicos: PLASMIDOS - Es un material genético extra que poseen las bacterias - Son moléculas pequeñas de ADN circulares y covalentemente cerradas con replicación autónoma con respeto al material genético del material o sincronizado con el genoma (capacidad de división propia).
- Se pueden perder porque no tienen genes esenciales. Dan capacidades extra y portan los genes de resistencia a antibióticos y virulencia.
- Son elementos genéticos extracromosómicas que contienen información genética dispensable complementaria a la esencial contenida en el cromosoma.
- Contiene información genética dispensable, complementaria a la esencial contenida en el cromosoma que son las que aportan la información patógena que puede pasar a generaciones. Por ejemplo, la formación de pelos conjugativos (plasmido F), plasmidos de resistencia a antibióticos, factores de patogenicidad, … RIBOSOMAS (añadir a lo de arriba pero más resumida) ● Son las estructuras donde se lleva a cabo la síntesis de proteínas (traducción del mRNA).
○ ● Existe tanto en procariotas como en eucariotas.
En procariotas: 39 Microbiología e Inmunología ○ La traducción está acoplada a la transcripción ○ No existen intrones ni procesamiento de ARNm ○ Son ribosomas pequeños, con unidades 70S CUERPOS DE INCLUSIÓN Los cuerpos de inclusión son material de reserva que emplea la célula en caso de necesidad.
Este material puede ser: Compuestos orgánicos: ● Glucógeno ● Poli-β-hidroxibutirato ● Cianoficinna (polipéptidos Arg/Asp) Compuestos inorgánicos: ● Granulos de azufre: características de células que respiran sobre azufre: reacciones redox.
● Fosfatos (corpúsculos metacromáticos) Otras inclusiones: ● Clorosomas ● Carboxisomas (fijadores de CO2) 40 Microbiología e Inmunología ● Vacuolas de gas ● Magnetosomas: actúan como pequeños imanes. Son bacterias marinas que se orientan en los campos magnéticos de la tierra.
● Anamoxosomas DIFERENCIACIÓN CELULAR EN PROCARIOTAS ENDOSPORAS Las endosporas únicamente se encuentra en las bacterias G+: Clostridium (sobrevive en la tierra gracias a la presencia de endosporas) y Bacillus.
Sus funciones son:  Resistencia a UV (radiaciones): por la presencia de enlaces disulfuro (cisteínas en las proteínas de cubiertas exteriores)  Resistencia a la desecación (pueden sobrevivir en el suelo)  Resistencia al calor: bajo contenido en agua, ácido dipicolínico, SASPs (proteínas ácido soluble pequeñas: protegen al DNA)  Resistencia a agentes desinfectantes: porque la cubierta de la endosfera es muy permable Las células procariotas se diferencian gracias a la presencia de las endosporas, que tienen gran importancia en microbiología clínica y en la industria alimentaria (bacterias y hongos productores de enfermedades y toxinas).
● Se forman en condiciones desfavorables ● Son estructuras criptobióticas (sin actividad metabólica).
● Son cuerpos deshidratados con una pared gruesa.
La esporulación es un método de resistencia ante condiciones desfavorables en la cual la bacteria adquiere un estado latente, inactivo que durará hasta que cesen estas condiciones con lo cual volverá a el estado contrario de actividad celular, la germinación.
Las esporas nos ayudan en la clasificación celular, ya que cada microorganismo tiene la espero en un sitio diferente. Tipos de esporas según su localización: espora central, espora subterminal, espora terminal, espora terminal en maza.
Tiene la característica que no se tiñen por la tinción de GRAM. Debido a que su cubierta tiene un carácter mucho más lipídico, se tiñen con el verde de malaquita.
41 Microbiología e Inmunología ESTRUCTURA DE LA ENDOSPORA BACTERIANA Presentan 3 capas (exosporio, cubierta de la espora y el cortex) y un core.
ESPORULACIÇON, ESPOROGÉNESUS O FORMACIÓN DE ESPORAS 1.
ESPORULACION: forma latente, forma criptobiotica.
● Fase 0 → duplicación de material genético ● Fase I → condensación de ADN ● Fase II → formación del tabique de separación por invaginación de membrana (DIVISIÓN ASIMETRICA DEL CONTENIDO CELULAR) ● Fase III → formación de la preespora (la membrana de la célula madrea rodea la espora) ● Fase IV → se incorpora el dipicolinato cálcico y nueva hidratación. Se forma la corteza ● Fase V → formación de las envueltas mediante la formación de dos capas de proteínas ● Fase VI → maduración. Desarrollo de la resistencia al calor y sustancias químicas ● Fase VII → lisis de la célula y liberación de la espora ● La membrana de la célula madre rodea la espora ● Formación del córtex entre las dos membranas ● Deshidratación 42 Microbiología e Inmunología GERMINACIÓN DE LA ESPORA - Activación: Se produce una activación de la germinación de la espora que generalmente se produce mediante el calor.
Germinación: fin del estado latente Crecimiento: producción de nuevos componenetes, emergencia de los restos de cubierta: bacterias activas.
NO ES UNA FORMA DE CRECIMIENTO SINO DE RESISTENCIA.
DIFERENCIAS ENTRE LOS MICROORGANISMOS EUCARIÓTICOS Y PROCARIÓTICOS.
43 Microbiología e Inmunología 44 Microbiología e Inmunología 45 Microbiología e Inmunología CICLO MITÓTICO EN EUCARIOTAS Puesto que las células eucariotas son las que poseen material genético, necesitan un mecanismo para dividirse y producir así su diferenciación. Para esta diferenciación, se emplea el ciclo mitótico en el cual el material genético se divide y se producen dos células hijas exactamente iguales a la célula madre.
MATERIAL GENÉTICO. EUCARIÓTICAS VS PROCARIOTAS PROCARIOTA EUCARIOTA ● Operones ● ARNm monocistrónico ● ARNm policistrónico ● ● Transcripción y traducción simultanea Transcripción y traducción no simultanea (tiempo y espacio) ● Genes continuos (sin intrones) ● Genes discontinuos (con intrones) ● Procesamiento del ARNm (cap y poliA) 46 Microbiología e Inmunología TEMA 3: GENERALIDADES DE LOS VIRUS. CICLOS DE MULTIPLICACIÓN. MÉTODO DE ESTUDIO. LA INFECCIÓN VIRAL DEF: elementos genéticos que se pueden replicar del cromosoma de las células, pero no de las células ya que necesita invadir.
 El estado extracelular se denomina virón.
 La organización de los virones es sencilla, es acelular.
 El virón es metabólicamente inerte.
Hay una gran diversidad de virus, al menos igual que los organismos celulares. No se conoce ninguna forma de vida susceptible a no ser afectada por los virus específicos.
Los virus son muy diversos porque son más sencillos y evolucionan de manera más rápida que los organismos celulares, dado que, entre otras cosas, son piratas; es decir, son parásitos intracelulares estrictos. No puede dividirse si no desarrollan un ciclo intracelular.
No se pueden observar el microscópico óptico, es necesario el eléctrico.
Tamaño: 20 nm (Poliovirus, Parvovirus) 200 nm (viruela, herpes simplex CLASIFIFACIÓN DE LOS VIRUS Según su material genético:  DNA: ds +/ss -, +  RNA: ds +/Ss -, + Lineal o circular Fragmentado o no Según la simetría de la nucleocápsida: - simetría icosaédrica - semetría helicoidal Según el hospedador: - Animal 47 Microbiología e Inmunología - Vegetal - Microbiano: virus bacteriófagos y virus de hongos Según si son envueltos o no: importancia en la forma de transmitirse de un hospedador a otro, resistencia a sistema inmune y a condiciones.
ESTRUCTURA/COMPOSICIÓN DE LOS VIRUS Estructuralmente, algunos dicen que deben considerarse formas de vida; mientras que otros no lo consideran así.
Podemos clasificarlos en función de su estructura (basada en sus características evolutivas).
Todos los virus tienen nucleocápside: cápsida y ácido nucleico.
Además, algunos virus contienen enzimas, que son aquellas que no proporcionan las células hospedadoras:  RNA polimerasa, RNA dependiente  DNA polimerasa RNA dependiente  Lisozima: destruye las uniones del péptido glicano.
 Enzimas de restricción.
1.
CÁPSIDE ○ La cápside está formada por proteínas llamadas protómeros, ensamblados entre sí de forma simétrica, formando capsómeros (constituidos por 5 o 6 protómeros). Forman una estructura más o menos geométrica.
○ Le da la morfología y protege el virus (protección del ácido nucleico).
○ En función de la simetría de la cápsida se diferencian los virus de simetría: ■ Poliédrica: es icosaédrica. Presenta una estructura esférica, desnuda, con DNA de cadena doble. Presenta espículas en sus vértices para reconocer los diferentes receptores.
■ Helicoidal: estos no son importantes como patógenos humanos. A pesar de ellos hay algunos como el virus de la rabia, muchos fagos y el ébola. Suelen ser virus RNA en forma de muelle que interaccionan con los capsómeros.
■ Amorfa: Por ejemplo la viruela.
■ Compleja o compuesta: a través de la cola, por un sistema de inyección se introduce el genoma. Combinan varias estructuras. Es el clásico bacteriófago.
48 Microbiología e Inmunología ● Envoltura: se trata de una membrana plasmática modificada, debido a las proteínas que aporta el virus, proteínas víricas, de la célula hospedadora. Podemos hablar de virus desnudos o envueltos. La envuelta no determina la simetría del virus.
FORMACIÓN DE LA ENVUELTA: ● Espícula: Son proteicas o glicoproteicas, mediante las cuales se comunican con el medio externo. Pueden estar integradas a la cápside o a la envoltura en los virus envueltos. (En la imagen cada bolita dell envuelto puede ser una espícula). Cuya función será reconocer cada tipo de receptores de las células de la especie característica que los virus son capaces de infectar. En los virus envueltos las espículas se tienen que producir en la célula, las integra en la vía secretora, y se ve obligada a expresar las espículas en su membrana plasmática cuando el virus sale para poder infectar.
● ÁCIDO NUCLEICO ○ Hay una mayor diversidad en comparación con el que se puede encontrar en las bacterias.
○ Los virus necesitan ÁCIDO NUCLEICO 49 Microbiología e Inmunología ○ Según la naturaleza de su ácido nucleico, puede ser RNA o DNA. Hay 6 categorías según la naturaleza de su ácido nucleico. La clasificación más importante se basa en el tipo de ácido nucleico, ya que solo necesita de éste y una proteína que lo proteja durante la transmisión de dicho ácido nucleico: ■ ■ DNA ● dsDNA* ● ssDNA* (parvovirus) RNA ● SsRNA(+) ● SSRNA (-) ● DsRNA (rotavirus) *ds significa doble hélice y ss hélice simple.
El RNA de cadena doble normalmente no existe y si aparece está ocurriendo algo inadecuado.
ADN: son los típicos de las células de nuestro organismo. Estas son el tipo I.
El tipo II son moléculas muy pequeñas con cadena simple y cápside pequeña.
RNAm: Se conoce como RNA de polaridad positiva. La cadena que lleva el mensaje es la de polaridad positiva y la antiparalela y complementaria es de polaridad negativa. Cuando quiere expresar sus genes copia esa cadena directamente, estos virus no pueden piratear todo a nuestras células, porque no tenemos RNA polimerasas dependientes y lo tiene que aportan los virus.
TIPOS DE VIRUS: 1. Según la naturaleza de su Ácido Nucleico (Clasificación de BALTIMORE) Existen 6 categorías según la naturaleza de su ácido nucleico: ● Tipo I: Un virus de DNA de doble cadena, encapsulado en su nucleocápside, que no debe hacer nada con su genoma cuando infecta a una célula. Herpes virus o virus del papiloma.
● Tipo II Parvovirus: Son muy pequeños y solo son capaces de encapsular una de las cadenas. DNA de cadena sencilla. Tienen que codificar y empaquetar DNA de cadena sencilla. Para infectar a la célula tiene que entrar en la célula y copiar la cadena sencilla para crear ADN de doble cadena.
● Tipo III RNA de cadena doble (rotavirus; causan diarreas). Expresan sus genes mediante una enzima propia. Necesitan una RNA polimerasa RNA dependiente. A partir de su genoma tiene que expresar sus genes.
50 Microbiología e Inmunología ● Tipo IV RNA de cadena sencilla: puede ser de polaridad positiva o de polaridad negativa. Para expresar sus genes tiene que producir una cadena de polaridad negativa y se puede utilizar como molde para producir mensajeros. Si el ARN que tienen es de polaridad negativa, se puede hacer directamente el RNAm.
● Tipo VI Retrovirus: RNA de polaridad negativa, que pasan el RNA a DNA. Necesitan una transcriptasa inversa. Retrotranscriben su genoma a ADN y se integran normalmente.
Un ejemplo es el HIV.
● Tipo VII: Es un virus de DNA que produce su mensajero y ese mensajero lo retrotranscribe → virus de la Hepatitis B.
Se habla de una polaridad positiva para el ARN cuando la cadena tiene el sentido de un ARN mensajero, es decir, si un virus encapsida un virus de ARN positivo se puede sacar información formando proteínas.
Por si misma no tiene un molde con sentido, pero puede ser el molde de una cadena de ARN para la formación de proteínas. Por esto se dice que es antiparalela y complementaria.
Todos los virus ARN emplean la forma negativa para su acción.
2. Según su hospedador Existe una enorme diversidad de virus capaces de infectar a cualquier organismo celular.
Suelen ser muy específicos e infectan a una determinada especie. Hay algunos más promiscuos y tienen un rango de hospedador más amplio.
● Virus animal los que nos afectan son los ADN de cadena doble y los ARN de cadena simple. El virus de hepatitis B es ADN pero posee efecto retrotranscritos.
● Virus bacteriófago ● Virus de plantas ● Etc 51 Microbiología e Inmunología VIRUS BACTERIÓFAGOS (examen: diferenciar entre ciclo lítico y lisogénico) Son fagos con cabeza, donde se aloja el ADN, cola que actúa como jeringa para inyectar el genoma a una bacteria, y fibras de sostén.
El virus bacteriófago es el primer virus que se estudió. Como las bacterias se pueden cultivar, se pueden estudiar los virus que afectan a esas bacterias.
Importancia en biología molecular o biotecnología.
Algunos confieren propiedades a las bacterias que les alojan:  Toxina diftérica  Toxina acutrogénica  Toxina colérica  Toxina batulínica CLASIFICACIÓN Por el material genético DNA, RNA, ds, ss, lineal, circular Por la morfología: Filamentosos: m13, Pf1 Complejos (NO EXISTEN ENVUELTOS) CICLO LÍTICO → ciclo replicativo Ciclo lítico es lo que cabe esperar de una célula con su lisis final. Es el ciclo típico de los virus bacteriófagos.
Un virus lítico entra en una bacteria tiene que lisarla. Implica la pérdida de integridad de la pared celular.
Los virus son específicos de los distintos tipos de células Los fagos son muy específicos.
FASES DEL PROCESO 1. Adsorción: el virus bacteriófago, reconoce los factores de superficie de la pared celular, mediante las fibrillas. Algunos virus reconocen incluso a los flagelos. Se produce una defensa del hospedador que conlleva la mutación…….
2. Inyección: cuando las reconoce inyecta el genoma dentro de la célula. Producen lisozimas fágicas que disuelven la pared celular, lisando la célula (forman un poro).
3. Expresión de los genes que codifica el genoma. El genoma viral comienza a transcribirse. Lo primero que se transcriben son genes primarios, necesarios para la biología molecular.
a. Se transcriben siempre a partir de un molde de polaridad negativa. Fases: 52 Microbiología e Inmunología b. Genes tempranos: son los primeros en transcribirse (siempre a partir de un molde de polaridad negativa). Dan lugar a proteínas tempranas: transcriptasas y replicasas c. Genes intermedios d. Genes tardíos: dan lugar a las proteínas tardías. Expresan sobre todo proteínas estructurales.
4. Después se codifican genes para las proteínas de la cápsula. Se ensamblan formando las cápsidas y pro-cápsidas metiendo en su interior este genoma.
5. Lisis (explosión): Cuando todo eso se ensambla, la bacteria se lisa cuando hay muchos virus en su interior o cuando el virus produce sustancias que lisan la bacteria.
Curva de multiplicación de los fagos Se ven varias fases en la curva de multiplicación: ● Fase de latencia en la que los virus quedan sin expresarse y coincide con el ciclo replicativo, los genomas están en una fase de eclipse.
● Fase explosiva se comienzan a ver partículas virales que proceden de las células que ya han terminado el ciclo replicativo.
Si a lo largo del tiempo medimos cuántos fagos hay, se cuentan los que hay en un primer momento. Cuando empiezan a infectar bacterias se produce la fase de eclipse. Tras esta fase, los virus se reproducen.
¿Cuántos fagos se generan en un ciclo de multiplicación en una célula? Se mide el recuento del principio frente al del final. Es un ciclo escalonado.
53 Microbiología e Inmunología Recuento de fagos Las unidades formadoras de placas son iguales a las calvas en un césped bacteriano (césped de colonias confluentes). UFC, UNIDADES FORMADORES DE CALVAS En el recuento de fagos donde haya un fago hay una calva o placa de lisis que ha destruido a todas las células y así es como hago un conteo de los fagos de manera que cuento las calvas.
Unidades formadoras de placa = calvas o placas de lisis en un césped bacteriano Donde cae la partícula fágica, se ha lisado y se ha ido extendiendo formado una calva.
CICLO LISOGÉNICO Lisogenia: capacidad de llevar a cabo un ciclo lisogénico. Un ciclo en el cual el genoma inyectado, no se da directamente un ciclo lítico sino que se integra temporalmente en el genoma de la célula hospedadora. El genoma viral por recombinación forma parte del cromosoma celular. Aquí se quedará durante generaciones. El virus lisogénico integrado en la célula hospedadora se llama profago.
Lo que hace es inyectar su genoma y una vez que está dentro se va a quedar silente y se va a integrar en el genoma bacteriano llamándose profago.
Este produce en la célula bacteriana toxinas que provocan cambios en el fenotipo dando lugar a la conversión fágica que es cualquier cambio en el genotipo por culpa de la integración de un fago en su genoma. Las características que aportan los profagos pueden trasmitirlas de una bacteria a otra, al llevan parte del genoma que porta dicha característica, siendo de posible utilidad para otra bacteria Ese fago puede estar ahí para siempre multiplicándose por eterno hasta que un día por estímulos externos decide entrar en ciclo lítico, inducción y empieza a comportarse como un ciclo lítico acabando en la lisis celular.
54 Microbiología e Inmunología Lisogenico: se mantiene dentro del material genético hasta que vuelve de nuevo al proceso de división.
FASES DE LA INFECCIÓN En los virus bacteriófagos penetra solo el genoma y no la cápsula, mientras que en los animales penetra también la cápsula.
1. Adhesión o fijación: En primer lugar el virus tiene que encontrar receptores específicos para unirse a ellos. Define la especificidad de un virus. Si no hay receptores para unirse, no lo puede hacer.
● Se produce una interacción específica de las fibras o espículas con receptores de la célula animal (tropismo). Especificidad de hospedador.
● Proteínas, glicoproteínas o lipoproteínas de la membrana ● Esto es importante en el desarrollo de antivíricos.
2. Fijación y Penetración: El virus penetra por un proceso de endocitosis o por fusión.
● Fusión: sólo lo pueden llevar a cabo virus envueltos.
● Endocitosis: tendrá que deshacerse de la cápsida una vez dentro y la pueden realizar virus desnudos y envueltos. Los virus desnudos sólo pueden entrar por esta vía.
Defensa del hospedador  enzimas de restricción. Mecanismo inmunitario de las bacterias frente a los virus.
Defensa del virus  bases de nitrogenados modificados (acetilonadas, …) para que las enzimas de restricción no las reconozcan.
3. Liberación del material genético (decapsidación): después de la descapsidación del virus, el ácido nucleico sale. Necesario para el proceso de replicación y de síntesis de proteínas. A partir de este paso los virus RNA y DNA actúan de manera distinta. Los RNA van a realizar una serie de reacciones, mientras que los DNA necesitan entrar al núcleo.
4. Síntesis de proteínas tempranas: el ácido nucleico comienza a trabajar, es decir, expresar sus genes. Las proteínas tempranas son enzimas replicativas. Comienzan con la repliacación del virus.
5. Síntesis de nuevos materiales genéticos: dentro o fuera del núcleo.
6. Síntesis de proteínas tardías: Son aquellas que van a formar la cápside, la envoltura, … todo aquellos que sirve para formar los nuevos virus. Síntesis de las cubiertas proteicas y encapcidación del material genético viral.
55 Microbiología e Inmunología 7. Ensamblaje y maduración: después se producirá el ensamblaje y maduración de las proteínas que esto sí se puede producir en el citoplasma.
8. Liberación de nuevos virus: Esto se lleva por varios mecanismos: ● Lisis celular (apoptosis): ruptura de la célula hospedadora.
● Salida por exocitosis: los virus que salen por exocitosis pueden ser desnudos o envueltos, sin romper la célula hospedadora.
● Gemación Los virus con ARN de doble cadena desatan en nuestras células una respuesta inespecífica de nuestro organismo.
56 Microbiología e Inmunología SINTESÍS DE PROTEÍNAS Y REPLICACIÓN DEL VIRUS REPLICACIÓN DEL GENOMA VIRAL EN FUNCIÓN DEL TIPO DE ÁCIDO NUCLEICO La forma replicativa de un virus replicativo es DNA. Para replicarse necesita polimerasa DNA dependiente. En el momento que se está copiando hay un RNA de doble cadena que normalmente no existe en la célula salvo que estén infectadas por un virus.
El genoma de los virus se replica a la vez que se transcribe.
57 Microbiología e Inmunología REPLICACIÓN DE LOS RETROVIRUS Su genoma es de ARN pero por transcriptasa inversa se convierte en ADN de cadena simple que por la misma enzima se convierte en ADN de doble cadena. Y por la misma enzima se forma ADN proviral del que se forma ARNm y de ahí proteínas.
PARTÍCULAS SUB-VÍRICAS  Viroides: ácido nucleico sólo. PARÁSITOS DE PLANTAS  Seudovirión: ácido nucleico de la célula hospedadora + cápsida  Prión: solo proteína CONSECUENCIAS DE LA INFECCIÓN VÍRICA EN CÉLULAS ANIMALES La célula normalmente va a acabar con una serie de cambios que pueden acabar con la destrucción de la célula.
Consecuencias de la infección viral en las células animales: INFECCIÓN ABORTIVA: célula no permisiva, no hay efecto. En la naturaleza solo se producen infecciones productivas. Estas abortivas se producen en el laboratorio.
INFECCIÓN PRODUCTIVA: célula permisiva. Se produce replicación viral.
● Infección lítica: la replicación del virus es incompatible con las funciones esenciales de la célula y la viabilidad celular. Muerte celular y liberación de virus.
○ Inhibición de la síntesis de proteínas celulares ○ Inhibición y degradación del DNA celular ○ Alteración de la membrana celular ■ Inserción de glicoproteínas  virus con envuelta ■ Formación de sincitios  virus del herpes simple 58 Microbiología e Inmunología ● ■ Alteración del citoesqueleto  virus sin envuelta ■ Cambios de la permeabilidad ○ Cuerpos de inclusión: cuerpos de Negri, rabia ○ Toxicidad de los componentes del virión: fibras del adenovirus.
Infección persistente no lítica: crónica. Liberación poco a poco del virus sin muerte de la célula. El virus infecta a la célula sin matarla ○ Permisiva o latente: el virus está siempre produciéndose sin dañar a la célula que puede acabar como infección lítica ○ Recurrente: como el virus del herpes recurrente.
○ Transformadora: virus oncogénicos. Virus DNA y retrovirus.
INFECCIÓN LATENTE: es típico de los herpes. Es una recurrencia de un virus latente, pero no en las células epiteliales, sino que el virus migra a las neuronas locales de esa zona y se queda en el núcleo de las neuronas toda la vida, y el camino inverso hacia las células epiteliales se puede producir en presencia de ciertos estímulos, no es una infección nueva.
Virus presentes sin multiplicarse ni dañar a la célula que pueden emerger como infección lítica.
Son capaces de infectar de manera lítica en un tipo celular pero en otros tipos quedan silentes, latente y en un momento dado decide volver a expresarse (son muy comunes los herpes o la varicela; herpes zoster).
El herpes en las neuronas se queda silente en el cuerpo neuronal.
La infección latente puede dar recurrencia.
59 Microbiología e Inmunología VIRUS ONCOGÉNICOS Son virus con DNA o retrovirus.
Estimulan el crecimiento celular incontrolado mediante transformación o inmortalización.
Existen diferentes mecanismos: ● Portan genes cuyos productos: a. Favorecen o proporcionan genes estimuladores de la proliferación celular (ONCOGENES) b. Eliminan mecanismos de inhibición de la proliferación celular (SUPRESORES DE TUMORES) o la apoptosis Se integran en nuestro genoma causando alteraciones en la expresión de oncogenes o supresores.
Los virus pueden portar proto-oncogenes o incluso robarlo de nuestro genoma, entonces al infectar las células hacen que estas proliferen o inhiben a los supresores de tumores (pierden la función y dejan de frenar la proliferación celular), como el virus del papiloma humano.
Algunos retrovirus que se integran dan lugar a una desregulación del ciclo celular por mutagénesis (por integración) CULTIVO DE LOS VIRUS ANIMALES EN EL LABORATORIO Es necesaria un hospedador.
1. Cultivo primario: proceden de biopsias o tejidos humanos o animales. Se pueden mantener solo unas semanas.
2. Líneas celulares inmortalizadas (cultivos celulares): proceden de tumores, son inmortales. Son células procedentes de un tumor y se pueden mantener durante toda la vida reproduciéndose sin control.
3. Plantas 4. Cultivos bacterianos (bacteriófagos) 5. Cultivo de hongos.
Cultivo: Las células se adhieren al fondo de una placa proliferando creando una especie de “falso tejido”. Las células tumorales son capaces de hacer colonias, pero suelen crear una única capa en el fondo.
Recuento de virus: mediante unidades formadores de calvas o lesiones.
Hay tres opciones para cultivar los virus: ● Animales vivos: Utilizando en estudios de la respuesta inmunitaria en ratones, conejos o cobayas. Es un procedimiento de diagnóstico (identificación y aislamiento).
60 Microbiología e Inmunología A partir de esto se obtiene la dosis letal 50, que nos permite determinar la virulencia del virus.
Esta medida es definida como la dosis necesaria para matar al 50% de los animales.
Se realiza una búsqueda del sistema adecuado: algunos virus no crecen en animales o no producen la enfermedad: ○ HIV-1 en chimpancé ○ Virus de la inmunodeficiencia de los simios ○ Animales modificados o humanizados (ratones transgénicos) Esto implica que no todas las investigaciones en animales se pueden extrapolar a los humanos.
Por ejemplo, no se ha desarrollado una vacuna frente al SIDA, pero en ensayos con chimpancés se consiguieron resultados de inmunidad.
● Huevos embrionarios (embrión de pollo): Es un método muy conveniente y barato. El crecimiento vírico produce muerte o lesiones del embrión. Se usa mucho para vacunas o para inmunizar (alergia). El virus puede ser inoculado en diferentes membranas del huevo: ○ Membrana corioalantoidea ○ Cavidad alantoidea ○ Cavidad amniótica ○ Saco vitelino Cultivo: Las células se adhieren al fondo de una placa proliferando creando una especie de “falso tejido”. Las células tumorales son capaces de hacer colonias, pero suelen crear una única capa en el fondo.
Efectos citopáticos Es la alteración morfológica y bioquímica de las células infectadas por virus, es decir, son los efectos que provoca el virus al infectar una célula.
*LEER: (no lo ha dicho) ● Muerte celular: ○ Redondeamiento ○ Pérdida de adherencia ○ Degeneración: placas de lisis en líneas celulares.
● Alteraciones del citoesqueleto: de la actina.
● Sincitios: células gigantes multinucleadas originadas por fusión (VRS).
● Cuerpos de inclusión.
● Cambios en la superficie: expresión de antígenos víricos.
Los efectos citopáticos pueden tener un valor diagnóstico y analítico 61 Microbiología e Inmunología 62 Microbiología e Inmunología TEMAS 6: GENÉTICA MICROBIANA ESTRUCTURA DEL ADN 1953 - Watson y Crick - descubrieron la estructura de doble hélice. Determina la evolución y adaptación de las especies.
Definiciones:  ADN: son dos cadenas antiparalelas y complementarias. Una se dirige en un sentido y la otra en el otro.
 Genoma: es un conjunto de cromosomas, pero en las bacterias suele haber solo un cromosoma. En las bacterias el genoma es una enorme estructura del ADN que constituye el material genético de la bacteria, los plásmidos y el ADN mitocondrial.
 Plásmidos: pequeñas moléculas de ADN generalmente circulares que hay en las bacterias (procariotas).
El ADN está configurado como una única hebra superenrollada formando una estructura denominada genoma. El genoma de la bacteria está constituido por un material genético único, circular y cerrado. Delante de cada gen hay una señal promotora que determina si el gen debe estar activado o deprimido, expresando así los genes que el sistema celular requiera en ese momento.
Los procariotas son cromosoma bacteriano + plásmidos.
En los microorganismos, por ejemplo, en una especie bacteriana, expresan diferentes genes o proteínas en función a la adaptación del medio en el que se encuentran.
PLÁSMIDOS BACTERIANOS ● Juegan un papel importante ● Moléculas de DNA extracromosómicas ● Heredables ● Autorreplicativas ● Generalmente circulares ● No codifican funciones esenciales o indispensables: pueden “curarse” (pierde el plásmido) ● Pueden transmitir horizontal de una célula a otra (no como en eucariotas q es vertical) ● Una bacteria puede perderlos, pero genes cromosómicos nunca.
La única diferencia que se da entre el cromosoma bacteriano y el plásmido es el tamaño de ambos, porque ambos son heredables y replicativos.
63 Microbiología e Inmunología Tipos de plásmidos: Algunos pueden integrarse en el cromosoma a través de mecanismos de recombinación: episomas.
Según el número de copias: Depende de la capacidad intrínseca de replicación ● Plásmidos de bajo número de copias (1-3): el número de plásmidos es restrictivo, está controlado.
● Plásmido de alto número de copias (30-40): el número de plásmidos no está controlado.
Según su función ● Plásmidos R: son los responsables de la resistencia a antibióticos (transposones). Son los más importantes. Los plásmidos se pueden transferir horizontalmente entre unas bacterias y otras.
● Plásmidos Col: producción de bacteriocinas (son péptidos antibióticos).
● Plásmidos de virulencia: tiene genes que codifican factores de virulencia (adhesinas, toxinas) ● Plásmidos metabólicos: degradación de azúcares, compuestos aromáticos, pesticidas, fijación de nitrógeno ● Plásmidos conjugativos: Factor F de fertilidad (codifican los pili, conjugación) Involucrados en mecanismos parasexuales en la transferencia horizontal entre bacterias de material genético.
Estructura del ADN Para mantener la estructura del ADN se requieren de una serie de proteínas y de una máquina replicativa. De este modo, hay enzimas de tipo topoisomerasa (en especial la topoisomerasa de tipo II) que lo que hacen es relajar el superenrollamiento que se crea en un cromosoma.
Tanto en los plásmidos como en los cromosomas, el ADN está superenrollado (superenrollamiento negativo). La célula corta y pega la cadena de ADN por zonas para poder meter la molécula en el citoplasma.
Los cromosomas habitualmente están superenrollados, en cambio cuando se duplican este enrollamiento es menor, y esta relajación la lleva a cabo la DNA girasa.
Cromosoma bacteriano + plásmidos Replicación del ADN Se abre una horquilla de replicación bidireccional. Según se desencadena una de las hebras. Sólo tiene lugar cuando el ADN se copia.
La replicación se realiza por el mecanismo del circuito rodante.
● Replicación semiconservativa ● Dirección 5’3’ ○ Replicación continua 64 Microbiología e Inmunología ○ Replicación discontinua (fragmentos de Okazaki) En el replisoma la topoisomerasa rompe las uniones y la helicasa abre la horquilla y permite el avance en la lectura. La ADN polimerasa II es la encargada final de que se lleve a cabo la replicación por complementariedad de bases. CUando hay mutación es por fallo de lectura en la DNA polimerasa.
Complejo del replisoma: ADN girasa, ADN polimerasa II, primasa (genera el cebador de ARN), proteínas SSB, ADN ligasa, ADN polimerasa I (activa 5´- 3´exonucleasa).
Diferencia en la replicación procariota y eucariota.
Son bastante parecidas, aunque con algunas diferencias estructurales.
En procariotas: replicación por horquillas bidireccional (plásmidos y cromosomas bacterianos) y replicación por el mecanismo del círculo rodante. En procariotas hay un único cromosoma circular y el mecanismo es mucho más sencillo.
En eucariotas hay replicación por horquillas bidireccionales simultáneas (cromosomas lineales), tienen múltiples señales de replicación. La estructura genómica de eucariotas son cromosomas lineales y tenemos varias horquillas de replicación funcionando de manera simultánea Las horquillas de replicación son iguales en ambas.
65 Microbiología e Inmunología Replicación por el mecanismo del círculo rodante: Se rompe una de las cadenas y la interior que queda circularizada, utilizándolo como molde. De tal manera que según se sigue copiando la cadena discontinua, la circularizada se va copiando a sí misma. Es la manera de obtener miles de copias en un proceso viral. Los plásmidos conjugativos hacen lo mismo al pasar por el pelo conjugativo. Meten cadenas sencillas y luego esa cadena doble se reconstruye en la célula aceptora.
GENÓMICA Es la ciencia que se ocupa del estudio de los genomas de los microorganismos. Implica la secuenciación y análisis de genomas de manera sistemática. (Genómica estructural).
Un secuenciador automático: es un aparato del que se obtiene una secuencia, mediante colores, que no dice nada de la función. Desde el punto de vista técnico los secuenciadores no trazan la secuencia de todo el ADN, se realiza mediante fragmentos, para generar la secuencia entera se requiere tecnología de secuenciación masiva.
• Genómica estructural: se trata de descifrar los genomas, saber que función poseen según el genoma, … ● Genómica funcional: Es la anotación funcional de los genomas.
● Genómica comparativa: Comparar entre sí secuencias de ADN. Comparamos la homología de secuencias entre organismos. Implica el uso de herramientas bioinformáticas. Consiste en la búsqueda de ortólogos (genes con analogía funcional y estructural a otros conocidos de otros genomas). Te informa acercad e la relación entre el genoma y el fenotipo.
Por otro lado, a partir de aquí podemos buscar los elementos que presentan patógenos para producir la enfermedad, es decir, islas de patogenicidad, donde están localizados los genes de virulencia de ese microorganismo patógeno.
*Ortólogo: Gen homólogo, pero de otra especie.
○ Se puede determinar que especies de bacterias provienen de una bacteria común, esto tiene la utilidad de que a lo mejor hay elementos en un genoma que no están en otros, y se puede ver qué tiene una especie patógeno que la no patógena no tiene.
● Sintenia: orden de los genes en un determinado genoma. Nos puede dar una idea para poder hacer una clonación posicional. Además, nos ayuda a comparar unos genomas con otros conociendo los puntos comunes entre especies que creemos están relacionadas para poder conocer la evaluación (cuanto más lejos estén dos especies en la evaluación menos puntos comunes encontraremos) *Islas de patogenicidad: grupos de factores de virulencia que coinciden en dos bacterias que se han desarrollado en momentos diferentes en la evaluación.
Genómica + bioinformática (modelos predictivos) → Biología de sistemas Con la Biología de sistemas podemos predecir cómo se va a comportar un sistema biológico frente a un cambio medioambiental, por ejemplo.
66 Microbiología e Inmunología Pangenoma de una especie o grupo microbiano Es el elenco de genes de una especie microbiana tras la secuenciación de varias estirpes de dicha especie. En cada especie bacteriana, al igual que en eucariotas, el material genético de cada bacteria es único, tendrá secuencias similares y diferentes a los organismos de su misma especie. Por tanto, no se puede hablar del genoma de una especie pues es diferente en cada organismo. Por ello, hablamos del pangenoma de una especie refiriéndose de forma global al genoma, dentro del cual existirán diferentes variaciones.
Incluye: ● Genoma base: que contiene las especies presentes en todas las estirpes. Son los genes que definen la especie. CORE ● Genoma dispensable: de genes que solo existen en una o dos estirpes.
● Genes únicos: presentes en una única estirpe.
Pangenoma: Conjunto de todos los genes de todas las secuencias de todas las estirpes de esa especie que he analizado. volvemos a la misma hipótesis, como distintas cepas de una misma especie de E.coli, las comparo y veo la variabilidad genética individual.
Metagenoma El metagenoma es el genoma de un ecosistema completo. Es la secuencia masiva del DNA de una comunidad/ecosistema.
A partir de un microorganismo puro se puede obtener un genoma puro.
El problema es que la mayoría de los microorganismos no son cultivables y no se puede obtener su genoma puro y completo, y por lo tanto, malamente podremos ensamblar su ADN.
Surge la metagenómica, que es lo mismo, pero en el que se extrae el ADN de la comunidad.
Habrá tantos genomas como especies, y muchos serán minoritarios que no se pueden fragmentar.
67 Microbiología e Inmunología “Contig”: Son segmentos de ADN superpuestos, que juntos representan una zona consenso del ADN. Implica la máxima jerarquía de ensamblaje. Es decir, a la hora de identificar la secuencia de un cromosoma en el ordenador, este va empalmando las diferentes secuencias del genoma que va identificando mediante las secuencias comunes entre ellos. La máxima cantidad de genoma que sea capaz de identificar se llama contig y si fuese al completo, el contig sería todo el genoma, pero esto es un concepto ideal actualmente. El contig perfecto es circular.
ADN Basura: zonas con CCCCCCCCCC, GGGGGGGGGGG… Genónica Funcional El genoma es el conjunto de genes, en el que no todos se expresan. El conjunto de mensajeros que se están transcribiendo es lo que se denomina transcriptoma. Este transcriptoma varía, por ejemplo, frente a cambios medio ambientales (ph).
Los mensajeros se traducen a proteínas (en lo bioquímico), por lo que se considera ahora también el estudio de proteomas.
Además, la interacción de las proteínas que constituyen una célula (proteoma) se considera metaboloma.
También hablamos de metatranscriptoma, metaproteoma, metametaboloma.
68 Microbiología e Inmunología GENÉTICA BACTERIANA El material genético es constante y estable (porque cuando se copia la ADNpol no se equivoca).
Genera transmisión de la información a la progenie (heredable). Además, lleva a cabo la expresión de la información.
Se produce variabilidad genética (espontánea o inducida) por mutaciones (cambio en el ADN) o por recombinación (combinación de ADNs). Es necesario para que el sistema evolucione o se adapte a nuevas condiciones. Si este cambio es positivo se seleccionará.
MUTACIÓN Cuando una célula se divide, divide su genoma y cada uno de los individuos recibe una copia idéntica. Pero puede ocurrir un error, y como la transmisión es semiheredativa, puede que el gen presente una mutación. Esto puede ser mala o buena, pero una mutación, en general, suele ser mala. Si se ha afectado a un gen importante para el sistema, el organismo muere, pero si no, sigue dividiéndose. Los que mutan y consiguen sobrevivir tendrán ventaja selectiva contra las especies salvajes. Es lo que permite la evolución.
Cada gen tiene dos alelos, en un mismo locus, podemos tener distintos alelos, es decir, distintas versiones de un mismo gen.
Los organismos solo tienen una copia de su genoma, sin embargo, hay que distinguir entre el genotipo y el fenotipo.
● Genotipo: conjunto de genes que tiene una célula. Es la secuencia genética (constitución genética).
● Fenotipo: características apreciables derivadas de la interacción del ambiente con el genotipo. Lo que se expresa. Puede ser: 69 Microbiología e Inmunología ○ Salvaje o silvestre: His+ (sintetiza) e His- (no sintetiza y si no le suministro His en su medio, no crece). Lo puedo tener en cualquier medio porque sintetiza sus aminoácidos esenciales ○ Mutante: si es mutante puede ser favorable y sobrevivir o ser desfavorable y no sobrevivir. Revela la función del gen afectado. Esencialidad.
Genotipo: hisC d hisC-T66 (mutación de hisC) Fenotipo correspondiente a cada uno: His+ e His- porque en este caso la mutacion ha afectado a una histidina.
Nomenclatura: hay una para el genotipo y una para el fenotipo.
Un gen esencial; es aquel que no puede evitar para que el microorganismo esté vivo. Si hay una mutación en un gen esencial para la formación de una cápsula una mutación aquí hace que no haya cápsula (nomenclatura distinta uno + otro -) Bacterias: Nomenclatura determinada: código universal: tres letras (dicen algo de la función) cuarta letra (puede o no aportar información, puede indicar solo el numero q hay.) Tipos de mutaciones: Según sus consecuencias fenotípicas.
● Mutación letal: genes esenciales.
● Mutación condicional: solo ocurren en algunos casos. Por ejemplo, una enzima de la ruta glucolítica mutada, no todos los cambios la desactivaran, algunos harán que sea más inestables a una temperatura diferente a la que ella trabaja, otros que solo se expresan si se cambia algo del ambiente, … Permite estudiar la función de los genes esenciales.
● Mutación estructural: cápsula, movilidad… ● Mutación morfológica ● Resistencia/sensibilidad a compuestos químicos o fenómenos físicos. Condicionan mucho la evolución. Están los genes de estrés y los de resistencia a antibióticos.
● Nutricionales: o Biosíntesis (auxótrofos): necesitan un aa esencial para crecer, es incapaz de sintetizar un aminoácido esencial. Está vivo siempre y cuando le tenga en un medio concreto.
○ Degradación: no puede usar una fuente de carbono.
Las mutaciones pueden existir per se o pueden inducir, para saber qué genes están implicados en qué.
Mutación: es una alteración permanente y heredable en la secuencia de nucleótidos del ADN.
● Mutaciones espontáneas: se dan en la naturaleza o Errores en la replicación del DNA: tautomería de bases.
o Lesiones fortuitas (daños en DNA por ROS) 70 Microbiología e Inmunología o • Cepas “hipermutantes” en condiciones de estrés condicional Mutaciones inducidas, por mutágenos.
La mutagénesis es al azar, sea espontánea o inducida.
También según el nivel de la mutación puede ser: génicas genómicas o cromosómicas ● Mutaciones génicas: En secuencia reguladora o gen estructural. Micromutaciones (m.
puntuales).
A nivel nucleótido: o Sustitución (puede producirse, depende de donde se encuentre el aa mutado, un cambio en el fenotipo [dando lugar a una mutación silenciosa]), inserción y deleción (son más graves, aunque si son de tres suelen presentar menos posibilidad de influenciar sobre el fenotipo) A nivel del código: ● o Silenciosa, sin sentido, cambio de sentido (conservador y radical) o A nivel de función o Silenciosa, cambio de función, pérdida de función.
Mutaciones genómicas: macromutaciones. Implican recombinación. Grandes inserciones, deleciones, translocaciones, inversiones, duplicaciones… Un operón es una secuencia de inicio (promotor) de replicación común a varios genes, a diferencia de en eucariotas donde cada gen tiene un codón de inicio, en procariotas existe la posibilidad de que un promotor sea común a más de un gen y por tanto una mutación afectaría a dichos genes. Si la mutación afecta al promotor, se muta la zona de unión de la ARNpol y se pierde la función de los 3 genes consiguientes. Si mutamos el operador, la ARNpol está siempre expresando los genes (normalmente inactivados).
Indels ● Deleción de una base. Se cambia el marco de lectura, y se produce una lectura que no tiene sentido.
● Deleción de 3 bases: se produce pérdida o ganancia de un aminoácido en la proteína.
71 Microbiología e Inmunología Recuperación del fenotipo silvestre ● Reversiones, pueden ser: Directa: es una segunda mutación que devuelve el fenotipo silvestre que había perdido el codón en la primera mutación. Se recupera el genotipo y el fenotipo.
Equivalente: se produce una segunda mutación que es equivalente a la primera mutación. La segunda mutación da un codón equivalente al silvestre, que codifica para un mismo aminoácido, por lo que se recupera el fenotipo pero no el genotipo.
● Supresiones: segunda mutación que ocurre en otra base distinta del genoma donde había ocurrido la primera mutación.
Mutaciones supresoras intragénicas: cambio de fase de signo opuesto en un segundo sitio del gen (2A).
Mutaciones supresoras extragénicas (2B).
○ Supresores sin sentido (tRNA) ○ Supresores fisiológicos 72 Microbiología e Inmunología MUTACIÓN INDUCIDA: MUTÁGENOS La mutación se puede inducir, pero eso sucede al azar y luego se seleccionan los mutantes que queremos de entre todos los mutantes.
Para mutagenizar se utilizan mutágenos: ● Químicos: ○ Incorporación durante la replicación ■ Agentes intercalantes: sustancias que se incorporan a la doble hélice haciendo que se equivoque durante la copia.
■ Análogos de bases: por ejemplo una mutagénesis inducida con 5bromouracilo. Cuando se sintetiza el ADN se incorpora esa base errónea, que induce errores al cabo de dos divisiones. ○ Reaccionan químicamente con el DNA ■ Agentes alquilantes ■ Ácido nitroso, hidroxilamina ● Físicos (radiaciones): Son radiaciones de alta energía, que alteran las cadenas de ADN o incluso la rompen.
○ UV: altera a la integridad de su ADN. Es necesaria una secuencia en la que haya la combinación TT (dos timinas consecutivas), que mediante la energía uV se pegan, y en la replicación hay confusión.
○ Ionizantes (rayos X) ● Biológicos: Mediante recombinación: mutagénesis dirigida tecnología del DNA recombinante o al azar por trasposones. Hay moléculas capaces de inducir recombinación per se.
La mutagénesis es siempre al azar, se crean combinaciones mutantes al azar, dos de esto tengo q seleccionar el tipo de mutante que quiero para estudiarlo Parámetros importantes: son los que hay que aumentar para producir una mutación inducida.
● Tasa de mutación: Probabilidad de que se produzca una mutación en la secuencia de un gen. Esto de manera espontánea sucede muy poco, y la ARN polimerasa lo suele arreglar.
Depende de: ● El microorganismo. Por ejemplo, el virus RNA ● Las condiciones de crecimiento ● La región del genoma (hot spots) ● Frecuencia de mutación Es la probabilidad de que un individuo de una población sea un mutante.
Es importante conocer la proporción entre la aparición de mutantes y la dosis de mutágeno.
73 Microbiología e Inmunología Obtención de los mutantes en el laboratorio: Mutación+selección Si no se puede seleccionar los mutantes no es efectivo el proceso. Es la proporcionalidad entre la aparición de mutantes y la dosis de mutágeno.
Selección de los mutantes: 1. Selección directa: (positiva).
Se utiliza por ejemplo en la búsqueda de microorganismos resistentes a antibióticos. Se produce la mutación y se aplica el antibiótico, los que sobreviven son los resistentes, permite determinar el gen que no se debe tocar para que no aparezcan esos mutantes.
● Es fácil ● No se necesita enriquecimiento ● Dificultad: encontrar la condición óptima del agente.
2. Selección indirecta: (negativa). EXAMEN Se siembra una población mutagenizada en muchas placas, para poder rastrear (hacer un sreening) miles de colonias.
a. Requiere métodos de enriquecimiento, detección o réplica en placa (auxótrofos): falta explicación b. Examen de un gran número de colonias.
c. Cuando tenemos una placa con colonia de microorganismos, podemos hacer una réplica de la placa en otro medio. En un terciopelo estéril hacemos una impronta y usar el terciopelo para sembrar la colonia en un medio distinto. Se incuba un par de días y en un medio mínimo con triptófano, dejan de crecer.
d. Para que crezcan más se utiliza en método de enriquecimiento en medio antibiótico bactericida. El antibiótico solo mata a las células cuando crecen, así que a los mutágenos no les mata.
# 74 Microbiología e Inmunología 75 Microbiología e Inmunología TEMA 7. SISTEMA INMUNITARIO.
RESPUESTAMINMUNE INNATA Y ADAPTATIVA.
MECANISMOS DE DEFENSA FRENTE A LA INFECCIÓN Conjunto de procesos (células, tejidos, moléculas, mecanismos) que permiten a un ser vivo reconocer “lo propio” y coordinar una respuesta frente a lo considerado “extraño”.
-Función defensiva. Patógenos – Enfermedad. Reconocer y eliminar.
Vigilancia -Función homeostática. Destrucción de células tumorales-cáncer Vigilancia SISTEMA INMUNE: 1. Innata: no específica, primera línea de defensa.
a. Barreras: físicas y químicas.
b. Componentes celulares c. Componentes humorales 2. Adaptativa (específica): específica, segunda línea de defensa. Protege contra la reexposición.
a. Componentes celulares b. Componentes humorales *Ambos tipos de inmunidad: innata y adaptativa, interaccionan entre sí. Se diferencian en el tiempo. Un ejemplo de componentes humorales es sistema del complemento? 76 Microbiología e Inmunología Conceptos: ○ La inmunidad natural= innata= inespecífica nos defiende rápidamente frente a cualquier patógeno: es relativamente inespecífica.
■ Inmediata (0-4h): comienza a tiempo 0. Cuando se produce por ejemplo una rotura de barreras.
■ Temprana (4-96h): se desarrolla durante días.
■ Estimulada por PAMPs (Patrones Moleculares Asociados a Patógenos): Molecularmente son cualquier molécula de cualquier naturaleza química que está sobre la superficie de un patógeno. No todos los PAMPs son antígenos.
● La inmunidad adquirida=adaptativa=específica nos defiende (más tardíamente >96 h; aprox. 1 semana) frente a un patógeno concreto: es muy específica. Implica el desarrollo de mecanismos muy específicos. Las moléculas que lo disparan pueden ser químicamente los PAMPs, pero en este caso reciben el nombre de antígenos. Casi todos los antígenos son PAMPs, pero no todos los PAMPs son antígenos. Para ser un antígeno es necesario que la molécula desarrolle una respuesta específica y que sea presentado frente a linfocitos (no todos los PAMPs son capaces de hacer eso) ○ Estimulada por Antígenos: es capaz de estimular de manera eficaz la respuesta inmune adaptativa, es presentada por CHM a las células T.
○ toda sustancia que, reconocida y presentada como extraña, estimula la respuesta inmune adaptativa celular y/o humoral. Los mejores antígenos son proteicos.
Antígeno: es una molécula que es capaz de ser presentada al sistema inmune y que se produzca una respuesta específica.
Epítopo: es una secuencia de proteínas capaz de ser reconocido específicamente por el anticuerpo. En un antígeno pueden haber muchos epítopos. Frente a un antígeno, se pueden crear muchos anticuerpos distintos. El epítopo con anticuerpo es lo que se presenta a las células T. Si esa secuencia de proteína no está dentro del antígeno, el anticuerpo no es capaz de reconocerlo, no se reconoce por el sistema inmunológico.
77 Microbiología e Inmunología INMUNIDAD INNATA Barreras físicas naturales: ● Piel: ○ Capa de queratina ○ Gl. Sudoríparas: pH y sales del sudor ○ Gl. Sebáceas. Ácidos grasos de cadena corta (pH 3-5). Son un mecanismo antimicrobiano, expulsan ácidos grasos para hidratar la piel y para mantener un entorno ácido e hidrofóbico que dificulta la entrada de bacterias al organismo.
● Mucosas: aquí también hay una defensa química ○ Mucus (Mucinas MUC1-MUC8): en vías respiratorias.
○ Enzimas asociadas: Lisozima. las encontramos en la saliva.
○ pH ácido (estómago, vagina) ○ Microbiota asociada ○ Sales biliares y enzimas digestivas (intestino) ○ Fenómenos físicos: aclaramiento ciliar, parpadeo, micción, tos, estornudo.
○ Mucosas genitales: el pH de los lactobacillus (yo) de la microbiota generan ácidos que defiende de patógenos.
78 Microbiología e Inmunología Barreras químicas: ● Enzimas: ○ Beta-lisinas ○ Fibrinolisinas ○ Lisozimas ● Péptidos antimicrobianos: actúan intercalandose en las membranas de la célula procariota (de las bacterias), causando su lisis. Están producidas por nuestras secreciones de forma continua (inckuida la saliva) ○ Defensinas ○ Catelicidinas También hay inmunoglobulinas secretoras que se cortresponde a la inmunidad humoral , adaptativa.. : ● Opsoninas: (anticuerpos, C3b del complemento): recubren al patógeno.
○ Proteína C reactiva ○ Lectinas de unión a manosa ● LBP (proteína de unión a LPS) ● CD14 soluble ● Sistema del complemento Opsonización: recubrimiento, interacción de moléculas del hospedador con moléculas del parásito, en el que la interacción “dice” que es algo extraño, mediante interacciones moleculares proteína-proteína. Puede deberse a cualquier factor sérico que sea capaz de unirse de manera estable a la superficie de un patógeno (virus, bacterias, células fúngicas…). Son moléculas “pegajosas”, y nuestras células tienen mecanismos para rechazarlas, por eso se pegan específicamente a los patógenos, uniéndose a los PAMPs.
Opsonina: cualquier molécula capaz de opsonizar. Globulina soluble que se combina con los antígenos para facilitar su fagocitosis.
Tanto en la inmunidad innata como en la adquirida, es necesario que los patógenos sean opsonizados.
Reconocimiento del patógeno en la inmunidad innata: Los PAMPs son reconocidos mediante receptores específicos que expresan nuestras células. Los TLRs (toll-like receptors) son receptores transmembranas que reconocen los PAMPs. Los dominios internos darán lugar a una cadena de señales en el interior de la célula. Los PAMPs pueden estar fuera o ya endocitados.
79 Microbiología e Inmunología Cada TLR reconoce a un PAMPs determinado. Se conocen desde el TLR -1 al 10 en los humanos.
Algunos están en la membrana plasmática y otros funcionan en endosomas (reconocen PAMPs de ácidos nucleicos -ARN de los virus-, que son raros, con cadenas extrañas) TLR 5 se estimula con la flagelina, por ejemplo. Es decir, cada uno reconoce determinados patrones moleculares. TLR 4 reconoce lipopolisacaridos.
Interferón es muy importante frente a la infección de virus. Respuesta antiviral mediada por interferones.
80 Microbiología e Inmunología Respuesta inflamatoria Los signos clásicos de la respuesta inflamatoria son: tumefacción, calor, rubor, dolor… Las células epiteliales, endoteliales y linfoides responden al sufrir un daño, y comienzan a producir linfocinas, etc.
- Se libera histamina para dar lugar a una vasodilatación y permeabilidad vascular. La histamina desaparece enseguida. La vasodilatación es para que lleguen mejor todos esos factores necesarios para combatir el daño.
- Cininas (bradicininas): estimulan el dolor (signo clásico de la respuesta inflamatoria) - Proteína C reactiva complemento Además se producen moléculas de adhesión: ● Expresan integrinas en la superficie que reconocen ligandos que son selectinas. Para que se produzca la extravasación de los capilares a la zona de la inflamación.
El linfocito expresa la integrina que se adhieren a la selectina.
Diapédesis: proceso de movilización desde el capilar a la zona de inflamación.
También se producen muchas quimiocinas: ● Moléculas de señalización secretadas por las células (citoquinas) con propiedades quimiotácticas (“efecto llamada” para que los linfocitos se extravasen y vayan al lugar del problema). Son péptidos pequeños (8-10KDa) con 4 residuos de Cys conservados.
Tienen una estructura muy bien definida que estimulan receptores que están en los linfocitos.
● Tipos estructurales: ○ CXC (alfa) 17 miembros ○ CC (beta) 27 miembros 81 Microbiología e Inmunología ○ C (=XC;gamma): 1 miembro ○ CX3C (d): 1 miembro ● Sus receptores son GPCRs. con 7 dominios transmembrana que reconocen de forma específica a las quimiocinas Las quimiocinas sirven para atraer los fagocitos y las NK.
FAGOCITOSIS Fagocitosis: se necesita un invasor (bacteria opsonizada). El fagocito da pseudópodos que envuelven a la bacteria y dan lugar a un fagosoma. Este fagosoma evoluciona a un fagolisosoma (cuando el fagosoma incorpora en su interior los lisosomas- bombas degradativas). DespuÉs se incorpora el complejo principal de histocompatibilidad de clase II- molécula de superficie presentadora de antígeno. Es la destrucción de microorganismos en el fagolisosoma.
Factores celulares: 1. Fagocitos: ● Dos funciones clave: ○ Destrucción de patógenos ○ Procesamiento de antígenos ● Neutrófilos (PMN) ○ Vida media corta ○ Alto potencial oxidativo ○ No presenta Ag ○ Absorben al patógeno y lo engullen, luego mueren.
● Monocitos/Macrófagos ○ Vida media larga ○ Menor potencial oxidativo ○ Presenta Ag.
○ Son células presentadoras de antígeno para la inmunidad adaptativa junto con las células plasmáticas (los neutrófilos no) ○ Interaccionan con MHC clase II, que son las que presentan moléculas consideradas como extrañas al sistema inmune.
3 pasos: 82 Microbiología e Inmunología - Fase de reconocimiento: reconocen mejor las partículas si están opsonizados (factores del complemento, proteínas del suero, etc).
- Fase de inclusión: dentro del fagosoma. El fagosoma se fusiona con los lisosomas dando lugar al fagolisosoma.
- Fase de destrucción: se digiere, Un macrófago activado es un macrógafo que recibe una señal y se multiplica su función fagocítica.
Sistema del complemento: Es una cascada proteolítica, una proteasa hidroliza a otra proteína dando lugar a dos fragmentos, que a su vez estos fragmentos se convierten en proteasas.
● > 30 proteínas: factores solubles que se pueden activar y dar lugar a la cascada del complemento.
● Activación: el sistema del complemento se puede activar por tres vías: ○ Vía específica (clásica): se desencadena por reconocimiento del complejo inmune (antígeno- anticuerpo). Implica que se hayan producido ya anticuerpos específicos. Iniciadores → Inmunocomplejos: Células apoptóticas, algunos virus y bacterias Gram -, proteína C-reactiva unida a ligando.
○ Vía inespecífica (alternativa): Iniciadores→ Muchas bacterias, hongos y virus.
La subunidad C3 directamente con ayuda de unos factores se activa en presencia de bacterias. No necesita al complejo inmune. Necesita solo el factor B y D del complemento.
○ Vía de las lectinas: Iniciadores → Lectina unión a manosa: microorganismo con restos terminales de manosa. Estimula la subunidad C4.
● Funciones: ○ Defensa ante infección ■ Opsonización: C3b (opsonina por antonomasia. Cuando se origina se pega a la superficie del patógeno y la recubre a las células bacterianas y las marca para la fagocitosis) ■ Quimiotaxis: C3a y C5a ■ Formación MAC (Complejo de Ataque a Membrana: Gram-): Es un mecanismo específico para petar (formar poros en la membrana externa) de los Gram - y lisarlos.
○ Interacción entre defensas innatas y adaptativas: ■ Aumento de la respuesta de anticuerpos ■ Estimulación de la memoria inmunitaria ○ Eliminación de desechos: 83 Microbiología e Inmunología ■ Eliminación de inmunocomplejos de los tejidos ■ Eliminación de células apoptóticas La subunidad C5b, llama a las subunidades estructurales del complejo de ataque a membrana (C6, C7, C8 y C9→ forma un poro en la membrana externa de los Gram -).
1. Células NK: ● Activadas por IFN-alfa e IL-12 ● Activadas por Mϕ activados por IFNϒ ● Destruyen células infectadas por virus (sobre todo envueltos).
● Primera barrera de defensa ante los virus.
Todas nuestras células presentan el CHM clase I. La clase II solo lo tienen las células presentadoras de antígeno.
Hay dos receptores: - El receptor activador siempre está en modo ON.
- El receptor inhibidor es el que reconoce el CHM clase I. Neutraliza la señalización encaminada a la acción asesina.
Cuando una célula es infectada por un virus, la célula NK la reconoce porque ya no hay CMH clase I o hay proteínas virales.
Los macrófagos producen muchas linfoquinas. Cuanto más activos están más linfoquinas producen, que estimulan muchos procesos. Aunque su función es inmunidad innata también participan en la inmunidad adaptativa.
84 Microbiología e Inmunología El complejo principal de histocompatibilidad (MHC) de clase I lo presenta todas nuestras células, el de clase II solo las células profesionales presentadoras de antígenos y los macrofagos.
INMUNIDAD ADQUIRIDA (ADAPTATIVA ESPECÍFICA) Características de la respuesta adaptativa: ● Especificidad 85 Microbiología e Inmunología ○ Asegura que la respuesta frente al Ag se dirija frente a ese Ag y no frente a otro ● Diversidad ○ Capacita al S.I. (Sistema inmune) para responder frente a una gran variedad de Ags. Muy versátil.
● Memoria ○ Aumenta la capacidad de combatir infecciones repetidas por el mismo microbio Una vez que es reconocido una vez, se acuerda de su infección, y cuando vuelve a infectar, lo reconoce rapidamente y asi no se desarrolla la enfermedad.
● Expansión clonal ○ Aumenta el número de linfocitos específicos frente al Ag. Se seleccionan de manera automática los linfocitos que generar la inmunidad específica.
● Especialización ○ Genera respuestas óptimas para la defensa contra distintos tipos de microbios ● Contención y homeostasis ○ Permite al S.I. recuperarse de una respuesta para poder responder de forma eficaz a nuevos Ags ● Falta de reactividad frente a lo propio ○ Impide dañar al propio S.I. durante la respuesta.
Órganos linfoides: en ellos se produce la presentación de los antigenos.
● Médula ósea (hematopoyesis) ● Timo: Maduración de linfocitos T ● Bazo: presentación de Ag circulantes en sangre ● Ganglios y vasos linfáticos: pres. de Ag en tejidos asociados Tejido linfoide y vasos asociados a mucosas.
86 Microbiología e Inmunología 87 Microbiología e Inmunología Las células dendríticas lo presentan a los linfocitos T. Las células plasmáticas dan lugar a las IgA en la submucosa y atraviesan el epitelio para salir a la boca.
Dos complejos de Ig.
88 Microbiología e Inmunología 89 Microbiología e Inmunología La presentación de un antígeno al linfocito T. El linfotico T comienza a producir linfoquinas distintas por la manera que le presenta el antígeno. Si se lo presentan muy efusivamente, dara una respuesta TH1, si es más tímidamente, TH2.
El interferón gamma es la clave para la inmunidad celular. Activa macrófagos y facilita la diferenciación de los TCD8.
La respuesta TH1: activa macrófagos.
La respuesta TH2: se potencia la proliferación de clones de linfocitos B y producen anticuerpos específicos a ese anticuerpo. Respuesta de componente humoral.
90 Microbiología e Inmunología SINAPSIS INMUNOLÓGICA 91 Microbiología e Inmunología Respuesta celular: linfoquinas producidas por linfocitos TH1.
Respuesta humoral: ● IgG: Abundante en suero. 85%.
● IgM: Respuesta primaria, pentamérica.
● IgA: En mucosas, en saliva (cavidad oral), dimérica ● IgD: en la membrana de linf. B maduros junto con IgM ● IgE: minoritaria; alergias.
Los isótopos se diferencia en que unos son monómeros, dímeros o pentámeros, y la más importante es la IgG responsable de la respuesta inmune humoral.
Un antígeno determinado puede ser una molécula compleja. Si pensamos en la flagelina, que forma los flagelos y esta proteína puede ser a su vez un antígeno. Lo que se procesa y presenta en la sinapsis inmunológica, que sería un trozo de la flagelina, no la molécula entera. La flagelina puede tener en su superficie distintas zonas con capacidad antigénica y un anticuerpo reconoce diferentes partes de la misma.
Concepto de epítopo: porción de la macromolécula reconocida por el S. I. La zona hipervariable específica del anticuerpo que reconoce al epítopo se llama idiotipo.
Haptenos. Ag que requieren una proteína “carrier” para generar inmunidad.
Alotipos: distintas variaciones genéticas que puede tener cada individuo dentro de cada isotipo.
92 Microbiología e Inmunología PAPEL DE LOS ANTICUERPOS: Funciones: presentan principalmente tres: ● Neutralizan componentes tóxicos y bloquea adhesión: Bloquean molecularmente a través de la formación del complejo inmune la adheshión del antígeno.
● Opsonización: para potenciar el efecto de la celulas fagociticas, ● Activa el complemento: formación del complejo inmune.
RESPUESTA CELULAR Si tenemos un patógenos intracelular como un virus será más eficaz la respuesta humoral, dependiendo del tipo de virus. Las vacunas generan una memoria inmunológica basada en la producción de Ac, es decir, humoral, y como la mayoría de vacunas son antivíricas, la respuesta principal será la humoral. .
Con la producción de anticuerpos se pretende enmascarar al virus, pero en cambio, en una infección viral la inmunidad adquirida tendrá por una parte la respuesta humoral con la producción de los Ac y también celular donde intervienen los CD8.
93 Microbiología e Inmunología La inmunidad humoral no sirve contra virus que consigan sobrevivir dentro de los macrofagos.
Entonces pone en marcha las linfoquinas...
Si son los patógenos alteran los MHCI serán importantes los NK.
Patógenos intracelulares importante la inmunidad celular.
Patógenos extracelulares importante la unidad.
Cuando hay una bacteria intracelular que aprende a vivir dentro del macrofago la inmunidad adaptativa no vale, lo que va a ser eficaz es la respuesta TH1, que producirá linfoquinas. En la tuberculosis y la lepra es imprescindible la respuesta inmune.
94 Microbiología e Inmunología La respuesta del Th17: ● Producen IL‐17. Esta respuesta se estimula mediante sinapsis inmunológica con células dendríticas donde el antígeno evoluciona hacia una respuesta TH17, que estimula la respuesta inflamatoria en gran medida, produciendo una variedad de linfoquinas proinflamatorias. También está implicada en defensa frente a infecciones como por ejemplo hongos.
● Implicada en enf. autoinmune (esclerosis múltiple Crohn, artritis reumatoide...) mediando INFLAMACIÓN.
● + IL‐21. Implicada en defensa frente a patógenos extracelulares: hongos (Candida) y bacterias (Klebsiella, Staphylococcus) (La interleucina 4 como Th2 y el interferón como Th1. os antígenos menos eficiente van a dar lugar a una respuesta Th1 y los más eficientes a Th2. Los anticuerpos son producidos por las células B) Los linfocitos CD4 hacen de buffer→ son reguladores.
95 Microbiología e Inmunología Una vez que las células de memoria están presentes el proceso ya es más rápido porque la especificidad ya existe. Por tanto la respuesta secundaria es más rápida.
Tenemos un epitelio, una mucosa atacada por virus. Estas células epiteliales producen interferones de tipo I como respuesta, que por un lado son quimiotácticos para las células NK y además, estimulan el estado de alerta antiviral. Las NK producen linfoquinas, llaman a los macrofagos y se activan. A nivel local estos macrofagos son más activos y eliminan partículas bacterianas. Si en esa mucosa hay inmunoglobulina para ese patógeno, todo el proceso sería 96 Microbiología e Inmunología más corto y fácil. Las inmunoglobulinas M son las primeras que se producen. Las células presentadoras de antígeno reconocen moléculas antigénicas, y presentan al linfocito naive CD4 el antígeno, estimulando al CD4 para que se diferencia a ella misma a una respuesta TH2. Si la respuesta Th2 es muy específica se puede producir o CD4 o.
Cuando una célula se convierte en TH1 está inhibiendo el convertirse en TH2 y viceversa. Las Th1 llevan a cabo una excitación selectiva de CD8 especialmente.
97 Microbiología e Inmunología 98 Microbiología e Inmunología TEMA 8. INMUNIZACIÓN. (CONTINUACIÓN). TIPO DE VACUNAS INMUNIZACIÓN • Inmunidad natural: es la que se adquiere de manera natural • Inmunidad artificial: se adquiere mediante una intervención.
• Inmunización activa: se presenta el antígeno ante el que se quiere desarrollar inmunidad.
• Inmunidad pasiva: se introducen los mecanismos de inmunidad en el individuo.
a. Inmunización natural Hay una evolución de la inmunidad frente a la difteria durante los primeros años de vida, suponiendo que no haya vacunación.
Hasta los 6 meses tenemos la inmunidad adquirida de nuestra madre. Es una inmunización pasiva.
Según va pasando el tiempo vamos adquiriendo una inmunidad activa por exposición a los antígenos.
b. Inmunización artificial pasiva Sueroterapia: Von Boehring inventó el suero antidiftérico. Era de origen animal. Se producía inmunización en caballo con el toxoide. Se desarrollaban hipersensibilidades tipo III, porque no se fraccionaba el suero.
Inmunoglobulinas humanas: o Inmunoglobulinas hiperinmunes: sangre de donantes previamente vacunados contra una determinada enfermedad.
o Inmunoglobulinas inespecíficas: sangre de un gran número de donantes.
Contiene anticuerpos protectores ante infecciones inmunes en la población.
Anticuerpos monoclonales: ante un antígeno se producen muchos anticuerpos, contra el antígeno. Se selecciona un tipo de células palsmáticas que produce ese anticuerpo. Es lo que se conoce como hibridoma. Se utiliza estos anticuerpos en enfermedades autoinmunes, enfermedades pulmonares, cáncer, rechazo de implantes, … c. Inmunización artificial activa o VACUNACIÓN Objetivo: conseguir una respuesta inmunitaria semejante a lo que produce la infección natural, lo más duradera posible y sin efectos secundarios.
Hay células que se diferencian en células de memoria: respuesta anamnésica.
El tipo de vacuna y la composición antigénica determina la respuesta:  Humoral, celular (únicamente las vacunas vivas) 99 Microbiología e Inmunología  Protección frente a la enfermedad o frente a la infección Hay tres tipos de vacunas: atenuadas, inactivadas o toxoides.
 Atenuadas: se presenta el microorganismo vivo, suficiente para provocar la respuesta inmune e insuficiente para provocar la patología.
 Inactivadas: se presenta el microorganismo muerto  Toxoides: se purifica el antígeno y se utiliza.
1. Vacunas vivas o atenuadas Un fenotipo virulento deja de ser virulento.
Las primeras observaciones las hizo Pasteur, con la cólera aviar y con el virus de la rabia.
Atenuación  En primer lugar, se utilizaron métodos empíricos. Se intentó una vacuna contra la tuberculosis (vacuna BCG). No es una vacuna buena y no previene el contagio.
 Utilización de agentes mutagénicos. Se utiliza pro ejemplo para la salmonella typhi  Cultivo de microorganismos en condiciones desfavorables. Virus en células no humanas y a temperatura diferente de 37ºC. Así se conseguían cepas mutadas atenuadas. Existen riesgos de contaminación. Ej: triple vírica.
 Métodos moleculares.
Ventajas: - Son más baratas - Respuesta inmunitaria similar a la natural o Amplificación de la respuesta o IgAs o Respuesta celular o Transmisión a la población - Conservación en frio o liofilizadas.
Problemas - Hay riesgo de recuperación de la virulencia - No se puede administrar a inmunodeprimidos.
Con una vacuna muerta o inactivada la memoria se va perdiendo rápido y se necesitan dosis múltiples hasta llegar al mismo efecto que una vacuna viva en una sola dosis.
2. Vacunas muertas o inactivadas - Se produce inactivación por calor o desinfectantes.
100 Microbiología e Inmunología - La principal ventaja es la ausencia de reversión.
- Se necesitan varias dosis y a veces uso de adyuvantes. Se necesitan más dosis para conseguir el mismo nivel de eficacia.
- Normalmente se administran por vía parenteral, muscular o subcutánea. No se consiguen IgAs ni inmunidad celular.
3. Vacunas con antígenos purificados, acelulares o subcelulares, o vacunas fraccionadas Se ha detectado el antígeno inmunodominante y con él es suficiente.
Solo incluyen los antígenos necesarios.
 Obtención: · Por aislamiento y purificación: fraccionamiento · Ingeniería genética: por ejemplo, el antígeno de superficie del virus de la hepatitis B. otro ejemplo es la vacuna contra el VPH  Toxoides: son toxinas detoxificadas.
 Vacunas conjugadas: un ejemplo son las bacterias capsuladas. Son polisacáridos capsulares junto con una proteína para potenciar la inmunogenicidad. Se conjugan covalentemente.
Se diseñan cócteles antigénicos que inmunicen frente a varios microorganismos: vacunas polivalentes. Pueden ser polivalentes frente a diferentes tipos de virus.
4. Otros tipos de vacunas - Vacunas peptídicas: por ejemplo, contra la malaria.
- Vacunas recombinantes: microorganismos seguros como vectores.
- Vacunas DNA: tienen muchos riesgos (lesiones inflamatorias, respuestas inmunes, de hipersensibilidad, tolerancia…) Pautas y criterios de vacunación - Estimulación suficiente del sistema inmune. Fuerte respuesta anamnésica.
- Inmunización primaria y dosis de recuerdo.
- Inicio de vacunación después de desaparecer los anticuerpos maternos.
- Vías de administración: ·Vía parenteral: o Intradérmica o Subcutánea o Intramuscular 101 Microbiología e Inmunología · Vía oral (IgAs) · Vía respiratoria Vacunación para la erradicación y control de las enfermedades infecciosas  Inmunidad de grupo: En un grupo donde hay pocas personas inmunes ante un patógeno, con pocos enfermos se consigue un contagio amplio.
Cuando la inmunidad de grupo es baja, un caso primario se va a diseminar de manera muy eficaz.
Si la inmunidad de grupo es alta, hay muchos individuos inmunes, cuando un individuo se infecta hay poca capacidad de transmisión del patógeno.
 La cobertura crítica Es el porcentaje de individuos en una población que hay que vacunar para que el potencial de transmisión del microorganismo sea mínimo. Se trata de una vacunación colectiva, inmunidad de grupo.
Proporción de la población que hay que vacunar para que le virus de una personas se transmita a menos de 1 persona.
 Calendarios de vacunación  Erradicación 102 Microbiología e Inmunología TEMA 9. TERAPIA ANTIMICROBIANA.
ANTIMICROBIANOS 1495: Organomercurialis para la sífilis. El mercurio es un agente microbiano, evitando que puedan actuar muchos enzimas. Se empleaba para la sífilis. Estos agentes mercuriales eran muy tóxicos.
1910 Compuesto 606: Salvarsan. Existía un derivado del arsénico que se podía utilizar para otras enfermedades, así como para la sífilis también.
1929: Penicilina (primer antibiótico) por Alexander Fleming. Se empezó a producir en Inglaterra en 1939. Fue descubierta a partir de un hongo. El uso clínico de la penicilina sería promovido principalmente por E.G. Chain y por H. Florey.
Antibió ticos: molé culas de origen natural; hoy se obtienen algunos por síntesis química o se modifican (semisíntesis). Producidos por microorganismos (son un ejemplo de antagonismo microbiano): ● Bacterias: Streptomyces y Bacillus (es esporulado) ● Hongos: penicillium y cephalosporium.
Los MO producen antibióticos como mecanismo de defensa para luchar contra otros MO de su alrededor.
Quimioterápicos: compuestos de origen de síntesis. Este término se emplea también para designar a todos los antimicrobianos que pueden emplearse en la quimioterapia de las infecciones.
Hay antimicrobianos (mata todo), antibacterianos (antibioticos), antifúngicos (pocos) y antivíricos (pocos y todos de síntesis).
• Un antimicrobiano puede matar bacterias, hongos, virus… • Los antifúngicos solo matan hongos.
• Los antiviricos solo matan virus.
Toxicidad selectiva: los antimicrobianos deben ser más tóxicos para el MO que para el ser humano.
Lo que hay que conseguir de un antibiótico: 1. Penetración hasta su diana.
2. Encontrar la diana 3. Bloquear la diana o destruirla 4. Inhibir el crecimiento bacteriano o matar a la bacteria.
103 Microbiología e Inmunología Si el antibiótico es bactericida produce una curva d muerte.
Si es bacteriostático inhibe el crecimiento bacteriano.
Normalmente cuando mata ayuda más al hospedador. Cuando inhibe el crecimiento bacteriano es necesario además que las propias defensas del hospedador hagan algo más.
Espectro de acción de un antimicrobiano: es el grupo de MOs frente a los que es activo. Este espectro puede ser: ● Espectro reducido: mata solo un grupo de MOs.
● Amplio espectro: mata varios tipos de MO Para definir el espectro los antibióticos se agrupan según su estructura y su funcionalidad: ● Grupos bacterianos que suelen considerarse para definir el espectro: ● Gram + y -.
● Patógenos propios del hospital (nosocomiales). No son los más habituales.
● Bacterias sin pared (mycoplasma). Suelen ser antibióticos muy específicos.
● Bacterias ácido-alcohol resistentes (micobacterias).
● Bacterias intracelulares (chlamidia, Rickettsia).
● Bacterias anaerobias. No todos los antibióticos sirven para las bacterias anaerobias.
104 Microbiología e Inmunología ¿Cómo se sabe qué antibiótico hay que utilizar? Hay que tener en cuenta todos estos factores.
El paciente determina con sus defensas como va luchar contra el MO. Un MO llega al paciente y le va a atacar con sus mecanismos de virulencia. El paciente se va a defender.
Hay que tener en cuenta si el MO es más o menos virulento.
El MO con respecto al antimicrobiano: hemos de elegir un antimicrobiano que sea activo frente al MO. Sin embargo hay algunos MOs que son resistentes a los antimicrobianos.
Ej: los mycoplasmas no tienen pared, y los betalactámicos actúan frente a la pared, de tal manera que un mycoplasma sería resistente a un betalactámico.
El antimicrobiano con respecto al paciente: Ha de valorarse la toxicidad del mismo. Así como hay que valorar la farmacodinamia del paciente con respecto al antimicrobiano. Ver como se distribuye.
105 Microbiología e Inmunología Cualquier antibiótico tiene una concentración máxima tolerable. Esta concentración es la máxima que podemos administrar sin producir efectos tóxicos. Tiene una concentración eficaz.
Esta diferencia es el margen terapéutico.
Si el margen terapéutico es estrecho podemos tener problemas de fácil toxicidad.
Cuantificación de la actividad antimicrobiana/antifúngicos/antivíricos: También para hongos y virus.
   Concentración mínima inhibitoria (CMI): la menor concentración de antibiótico capaz de inhibir el crecimiento.
Concentración mínima bactericida (CMB): la menor concentración de antibiótico capaz de matar a la bacteria (si el antibiótico es bactericida).
Ensayos de sensibilidad de antimicrobianos: determinar la CMI y a veces la CMB de una bacteria frente a uno o varios antibióticos.
Cultivo del MO a ensayar: Se inocula la misma cantidad en cada uno de los tubos con concentraciones seriadas del antibiótico. Se incuba una noche. El crecimiento se aprecia por turbidez: medida CMI= 8 ug/ml.
Se siembra de los tubos sin turbidez en placas de medio sin antibiótico. Se incuba una noche.
CMB= 16ug/ml.
Si hacemos diluciones sucesivas de un MO y lo incubamos durante toda la noche se puede observar el la CMI.
La concentración mínima bactericida se calcula del primer tubo del 1ue no hay crecimiento. Se siembra en placas y se ve donde hay crecimiento.
106 Microbiología e Inmunología Desde el punto de vista clínico: Un Mo es sensible cuando su CMI es menor que la concentración que alcanza el antibiótico en el tejido infectado.
Para determinar si un Mo es sensible o resistente hay que tener en cuenta muchas cosas.
Antibiograma por difusión: Método de disco-placa o de Kirby-Bauer. Hay crecimiento bacteriano y un halo de inhibición alrededor del antibiótico.
Los antibióticos pueden tener un mecanismo de acción que interfiera entre ellos cuando se utilizan simultáneamente. Se puede dar indiferencia, sinergismo o antagonismo.
107 Microbiología e Inmunología En los halos si hay sinergia ambos halos (el de A y B) se amplian.
Hay antibióticos que tienen una reacción de sinergismo tan buena que no se dan por separado y se utilizan siempre juntos: sulfamidas y trimetropin, amoxicilina y ácido clavulánico.
ELECCIÓN DE UN ANTIMICROBIANO PARA EL TRATAMIENTO: Cuando ponemos un tratamiento lo podemos hacer de dos maneras: 1. Tratamiento empírico: Basado en la experiencia microbioló gica y clínica: - Conocemos o identificamos la bacteria causante de la infecció n.
- Sabemos que siempre es sensible a un determinado antibió tico.
- Sabemos que es eficaz tratando la infecció n.
*S. pyogenes es sensible a penicilina y a ampicilina.
2. Basado en antibiograma: a veces no hay tiempo de hacer un antibiograma o no es necesario hacerlo. Solo se hace antibiograma cuando: Cuando la bacteria identificada puede ser resistente.
3. Tratamiento inicial en infecciones graves: se pone un tratamiento que creemos que creemos que es eficaz hasta que conseguimos quitar la infección. De esta manera: – Ponemos un tratamiento empírico hasta conocer los resultados de la identificació n y el antibiograma.
– Como no conocemos exactamente el agente etioló gico, hay que usar antibió ticos de amplio espectro o una asociació n de 2 ó 3.
– Cuando se tiene el resultado del antibiograma se reajusta el tratamiento.
Esto se hace cuando la infeccion es tan grave que el daño de la misma sería mayor que si no acertaramos con el antibiótico.
¿Porqué usar má s de un antibió tico a la vez? ● Porque hace falta ampliar el espectro.
● Porque existe sinergismo entre ellos.
● Porque en algunos casos puede retrasar la aparició n de resistencia (ej.: tuberculosis) ¿De dónde vienen los genes de resistencia? Muchas veces los antimicrobianos no son eficaces frente a un MO frente al cual lo deberían ser.
Esto ocurre porque se producen resistencias.
108 Microbiología e Inmunología ● A travé s de la evolució n, por modificació n mediante mutaciones de genes con otras funciones fisioló gicas.
● De microorganismos productores de antibió ticos, que tienen mecanismos para protegerse de ellos. Un MO que produce un antibiótico no es sensible frente a ese antibiótico. Además, estos MO tienen otros mecanismos de resistencia para que no le maten los antibióticos.
Aparición de un clon resistente en una población bacteriana: Selección de la población resistente por el antibiótico: 109 Microbiología e Inmunología Transmisión horizontal de la resistencia en una población bacteriana: Los MOs también pueden transmitirse de forma horizontal los genes de resistencia. Se pueden transmitir entre MOs parecidos. Ej: las enterobacterias.
Mecanismos de resistencia a antibióticos: 110 Microbiología e Inmunología Las bombas de expulsión: el mecanismo penetra pero hay mecanismo de expulsión que expulsan el antibiótico que ha penetrado. Esto es muy común en hongos.
Por mutación aparece una diana diferente frente a la cual el antibiótico no es eficaz.
111 Microbiología e Inmunología La modificación del antibiótico por medio de enzimas que destruyen el antibiótico. El mecanismo más conocido de este tipo es el mecanismo de las beta-lactamasas.
112 Microbiología e Inmunología DIANAS BACTERIANAS: ● Pared celular: debido a la toxicidad selectiva. antibióticos beta-lactámicos, que lisan las bacterias (penicilinas, cefalosporinas) y antibióticos glicopeptídicos (vancomicina).
Antibioticos b-lactámicos: todos tienen en común el anillo penicilanico. Es el 6-aminopenicilanico. Los tienen las penicilinas, las cefalosporinas y otras b-lactamasas como los monobactam o los carbapenem. No todos los b-lactámicos tienen el mismo espectro de acción.
Mecanismo de acción: Los antibióticos b-lactámicos lisan las bacterias.
Los peptidoglicanos presentan enlaces peptídicos.
Para crecer las cadenas actúan autolisinas que rompen el enlace peptídico y se incluyen nuevas cadenas. Para que se unan actúan las transpeptidadas. De esta manera van creciendo.
Si hay un b-lactámico, este simula el enlace peptídico (unión de D-alaninas) y este se une de forma covalente a la transpeptidasa y la inactiva.
Luego se produce la lisis de la pared.
Teniendo en cuenta este mecanismo de acción los beta-lactámicos son bactericidas.
Para que el beta lactámico pueda actuar es imprescindible que el MO este creciendo, porque si no crece no se están formando las cadenas y no puede actuar.
Las dianas de los beta-lactámicos son las transpeptidasas son proteínas de membrana citoplasmática, llamadas proteínas fijadoras de penicilina PBPs (Penicillin-Binding proteins). Su nombre se debe a que se descubrieron porque la penicilina se une a ellas.
PENICILINAS: Son de muchos tipos: • • Naturales: fue la primera en descubrirse. Producida por Penicillium. Despues se descubrieron: ○ Penicilina G (bencil-penicilina) ○ Penicilina V (fenetilpenicilina, oral): espectro reducido frente a gram -.
■ Muy activa sobre bact. gram + ■ y activa sobre unas pocas bacterias gram -: cocos gram - y espiroquetas.
Penicilinas antiestafilocócicas: meticilina o cloxacilina.
Se sintetizarón al descubirir que algunos organismos presentaban beta-lacatamasas. Se desarrolló para luchar contra los estafilococos que presentaban beta-lacatamasas. Pero muchos estafilococos han adquirido una nueva PBP2a que no se une a beta-lactamicos: son estafilococos meticilin-resistentes (SAMR→ stafiloccocus aureus meticilin resistente, MRSA).
113 Microbiología e Inmunología Penicilinas de espectro ampliado Aminopencilinas: • Ampicilina • Amoxicilina. Es la más conocida.
Estas penicilinas son: ● Activas sobre bacilos Gram(-) ● Retienen actividad sobre Gram(+) ● Son hidrolizadas por -lactamasas, lo cual es un problema.
Repaso de penicilinas • Naturales (Penicilina G): Espectro reducido, hidrolizadas por –lactamasas.
• Anti-estafilocó cicas (Cloxacilina): Espectro muy reducido, resisten –lactamasa.
• Aminopenicilinas (Ampicilina): Amplio espectro, hidrolizadas por –lactamasas.
• Anti-Pseudomonas (Ticarcilina): Muy amplio espectro, hidrolizadas por –lactamasas.
CEFALOSPORINAS  Producidas por hongos del género Cephalosporium.
 No se usan cefalosporinas naturales.
 Se obtienen por semisíntesis a partir del núcleo 7-amino cefalosporámico (7-ACA).
 Se pueden clasificar en 4 generaciones: 1. Cefalosporinas de 1 generación: Son las más antiguas.
Cefazolina Cefalexina, cefazodrilo, cefaclor... (orales) • Presentan buena actividad sobre bacterias Gram (-) y Gram (+) • Resistentes a penicilinasas, inactivadas por otras -lactamasas. Por ello a veces se pueden utilizar frente a MOs que son capaces de sintetizar penicilinasas.
2. Cefalosporinas de 2 generación: Cefuroxima Cefixima... (orales) Cefoxitina • En general, de amplio espectro sobre bacterias Gram (-) y peor sobre Gram (+).
• No son eficaces contra Pseudomonas (es una de las mças resistentes gracias a sus porinas) ni otras bacterias nosocomiales.
114 Microbiología e Inmunología • Son hidrolizadas por cefalosporinasas (otro tipo de b-lactamasas).
3. Cefalosporinas de 3 generación: si son activas frente a Pseudomonas.
• Cada molé cula tiene una aplicació n específica. Ej: Cefotaxima, Ceftazidima.
4. Cefalosporinas de 4a generació n Cefepima, Cefpiroma • Han ido apareciendo nuevas b-lactamasas que las hidrolizan.
5. Cefalosporinas de 5a generacion: en la actualidad solo se usan en ámbito hospitalario.
OTROS ANTIBIÓTICOS BETA-LACTÁMICOS: 1. Carbapenemas • Tienamicina (natural, Streptomyces) • Imipené m, Meropené m -Muy amplio espectro Gram (+) y Gram (−) -Muy estable ante -lactamasas, salvo carbapenemasas 2. Monobactamas: -Aztreonam: Espectro reducido Gram (−) Suelen ser los que se preescruben frente a infecciones muy graves.
Localización de las PBPs y entrada de los antibióticos b-lactámicos en bacterias gram (+) y gram (-).
115 Microbiología e Inmunología En las Gram - tiene que entrar a través de las porinas de la membrana externar. Por ej: pseudomonas tienen unas porinas que no dejan entrar fácilmente al beta-lactámico.
Esta diferencia estructural hace que las gram+ sean inicialmente más sensible a los betalactámicos.
Este mecanismo de resistencia es específico de gram-. Es muy importante en pseudomonas.
BETA-LACTAMASAS: Son una transpeptidasa que ha mutado de manera que en lugar de unirse al peptido d-alanina de las bacterias se unen de forma eficaz a los beta-lactámicos y de esta manera rompen el anillo b-lactámico del antibiótico.
● Hidrolizan al anillo -lactá mico ● El antibió tico pierde su actividad ● Suelen estar codificadas por genes que se hallan en plá smidos, integrones y transposones.
● Algunas bacterias poseen el gen de forma natural en el cromosoma.
Las bacterias orales productoras de beta-lactamas: ● Prevotella spp ● Porphyromonas spp.
● Fusobacterium nucleatum ● Peptostreptococcus spp.
● Capnocytophaga spp 116 Microbiología e Inmunología ● Branhamella catarrhalis ● Neisseria spp.
Indicador de B-lactamasas Para saber si un MO produce o no beta-lactamasa se use un antibiótico: el nitrocefin que es Cefalosporina cromogé nica (aparece un color naranja) que se usa para detecció n rá pida de beta lactamasas en cepas de - Neisseria gonorrhoeae - Moraxella (Branhamella ) - Staphylococcus - Haemophilus - Enterococcus spp., - Anaerobios Inhibidores de beta-lactamasas El ácido clavulánico que inhibe de forma suicida a la b-lactamasas, evitando que el betalactamasa se puede liberar del anillo. Este no es el único antibiótico capaz de acabar con los beta-lactamasas, de la misma manera que no todas las beta-lactamasas son sensibles al ácido clavulánico.
Tipos de inhibidores: - Á cido Clavulá nico - Obtenido de Streptomyces clavuligerus 117 Microbiología e Inmunología Otros inhibidores: - Sulbactama - Tazobactama Se usan siempre asociados a beta-lactá micos de farmacociné tica similar: - Amoxicilina/Clavulá nico - Ticarcilina/Clavulá nico - Piperacilina/Tazobactama - Cefoperazona/Sulbactama...
No todas las beta-lactamasas son sensibles a inhibidores. Porque producen resistencias a estos inhibidores.
118 Microbiología e Inmunología La sensibilidad de una bacteria a B-lactámicos depende de varios factores: 1. Velocidad de penetración a través de las porinas (Gram- negativas) 2. Velocidad de hidrólisis por B-lactamasas: a. Actividad enzimática b. Concentración de la enzima 3. Afinidad por las PBPs (Gram-positivas) 4. Bombas de eflujo La eficacia terapéutica y los escasos efectos secundarios que caracterizan a los antibióticos beta–lactámicos hace que su consumo supere claramente al del conjunto de todos los demás antibióticos.
119 Microbiología e Inmunología ANTIBIÓTICOS GLUCOPEPTÍDICOS Vancomicina Afectan a otras partes de la superficie celular que no suponen la pared bacteriana. Están producidos por bacterias filamentosas, que son los Actinomycetos. El mayor representante de este grupo es la Vancomicina.
Como no puede atravesar la membrana externa de Gram -, se usan solo contra cocos Gram + resistentes a penicilinas, especialmente neumococos y estafilococos meticilinresistentes.
No se absorbe por vía oral y tiene bastante toxicidad. Solamente se utiliza en casos de resistencia, contra Gram +. Es prácticamente de uso hospitalario y se usa para infección de estafilococos.
Su mecanismo de acción es el de bloqueo de tipo estérico. Se pega al péptido de la Dalanina e inhibe la síntesis de la pared.
Hay muchas resistencias, en enterococcus por ejemplo, impide la unión del glucopéptido (no se puede pegar).
Otros inhibidores menos importantes son por ejemplo: 1. La fosfomicina Producida por streptomyces fradiae, otra bacteria filamentosa.
Es poco tóxico, se utiliza por vía oral e intravenosa, tiene un espectro muy amplio, molécula pequeña que penetra hasta el citoplasma.
Su uso se ha limitado a infecciones urinarias: Enterobacterias, Enterococcus y S aureus. Aunque en la actualidad se está empezando a utilizar frente a infecciones graves: en combinación con otros (porque aparecen resistencias) para MRSA, K.pneumoniae productora de carbapenemasas.
Con el paso del tiempo el uso de los antibióticos varía porque van apareciendo resistencias para algunos de ellos.
Mecanismo de acción: es similar al fosfoenolpiruvato, actúa contra la síntesis del péptido glicano e inhibe la piruvil transferasa (su precursor). Por ello inhibe la síntesis de la membrana. Produce una alteración en el mecanismo de transporte, puede producir modificación sobre glutation transferasa. Hay otras enzimas inactivantes 120 Microbiología e Inmunología 2. Bacitracina • Tamaño grande, va a actuar principalmente sobre gram +. En los Gram - no suele atravesar la membrana.
• No se absorbe.
• Es descontaminante intestinal.
• Producida por Bacillus subtilis • Uso tópico (pomadas) e intestinal. Si se usa por vía parenteral para actuará frente a infecciones sistémicas hay que tener cuidado debido a su alta nefrotoxicidad.
• Nefrotóxico (si se usa por vía parenteral o intramuscular).
• Inhibe el reciclaje del transportador, de las subunidades de transporte.
Hay varios lugares en los que actúan los antibióticos que inhiben la pared celular.
• La fosfomicina inhibe los precursores de la pared en el citoplasma.
121 Microbiología e Inmunología • La bacitracina inhibe el reciclaje de los transportadores Son los más utilizados, los que actúan contra la pared celular, porque tienen toxicidad selectiva.
Siempre que haya beta-lactámicos y microorganismos que no sean resistentes a estos, debemos utilizarlos siempre porque son los más antiguos, menos tóxicos.
ANTITUBERCULOSOS QUE INHIBEN LA SÍNTESIS DE LA PARED CELULAR.
Hay otros tipos de microorganismos con una pared diferente, que son los microorganismos ácido alcohol-resistentes como los mycobacterium tuberculosis.
Contra mycobacterium utilizamos inhibidores de la síntesis de ácidos micólicos, principales componentes de la pared celular de las bacterias alcohol-resistentes. Son profármacos, son poco tóxicos, y se activan dentro de la célula actuando únicamente sobre estas bacterias alcohol-resistentes. Los más conocidos son isoniazida y etambutol.
Inhiben la síntesis de estos ácidos micólicos (se recetarían estos fármacos en casos de enfermos de tuberculosis).
Añadir D-Cicloserina ANTIBIÓTICOS QUE AFECTAN A LA MEMBRANA POLIMIXINAS - Actúa bien contra Gram -.
- Son producidas por Bacillus polymyxa.
Se usan para: descontaminación intestinal en vía oral, uso tópico, aerosoles y como alternativa a resistencia por beta lactamasas.
Más importantes son: Polimixina B: se usa en aerosoles frente a infecciones pulmonares.
Colistina (polimiximina E).
Sólo contra Gram – No absorción por vía oral Presenta resistencias por beta lactamasas.
122 Microbiología e Inmunología DAPTOMICINA - Derivado semisintético de un producto de streptomyces.
- Para staphylococcus y enterococcus resistentes a otros antibióticos.
ANTIOBIÓTICOS QUE INHIBEN LA SÍNTESIS DE PROTEÍNAS EN BACTERIAS: Se parece mucho a la síntesis de proteínas en eucariotas, solo que los ribosomas tienen una composición y densidad diferente. Los pasos son diferentes: Son específicos porque los ribosomas procariotas y eucariotas son distintos. Nosotros tenemos estos ribosomas en las mitocondrias.
Podríamos tener algunos efectos secundarios porque podrían actuar contra algunos ribosomas mitocondriales.
Inhibidores de la síntesis de proteínas: Interaccionan con los ribosomas bacterianos.
Sus mecanismos de acción son distintos, todos inhiben la sínteis de proteínas: • Aminoglucósidos (único que no es bacteriostáticos) y tetraciclinas: se unen a la subunidad pequeña (30S) del ribosoma.
• Cloranfenicol, macrólidos, lincosamidas, estreptograminas: se unen a la subunidad grande (50S) del ribosoma 1. Aminoglucósidos: Estreptomicina: antibiótico natural de amplio espectro, es antituberculoso. La estreptomicina es producida por el streptomyces griseus, es una bacteria del suelo.
Mecanismo de acción: actúa contra el sitio aceptor del aa que va a entrar, se pega a él y hace que el ribosoma lee mal el codón de RNAm y se forman proteínas anómalas (con 123 Microbiología e Inmunología mutaciones que provocan que el microorganismo no crezca bien y muera por lisis). Son bactericidas (hace que no se lea bien el código genético) y son los únicos bactericidas de los aminoglucósidos. Se pueden combinar a otros porque suman los efectos.
No es solo que la síntesis de proteína se vea afectada sino que además se forman proteínas anómalas (son bactericidas). Son los unicos bactericidas que inhiben la sintesis de proteinas.
- Estreptomicina: en desuso (2ª línea frente a tuberculosis) - Neomicina: sólo uso tópico.
- Gentamicina: Tiene un espectro muy amplio: frente a Gram (+), Gram (-) y mycobacterias.
No son activos sobre bacterias intracelulares ni anaerobias Tóxico, pero de uso hospitalario.
Administración parenteral y toxicidad importante Uso preferentemente hospitalario.
Resistencia a aminoglicósidos: 1. Resistencia intrínseca: Resistencia a la penetración en bacterias anaerobias.
2. Expulsión del antibiótico (bombas de flujo).
3. Producción de enzimas modificantes de estos antibióticos: acetilasas, metilasas, etc, que inactivan al antibiótico aminoglucósido.
124 Microbiología e Inmunología 2. TETRACICLINAS Tienen un espectro muy amplio. Antibiótico muy utilizado anteriormente pero actualmente en desuso por resistencias y porque tiñen la dentina.
• Naturales • Semisintéticos: con mayor actividad antimicrobiana Doxiciclina Minociclina, consigue una elevada concentración en el surco gingival.
eficaz frente Aa.
Poco Actualmente por sus resistencias tienen un uso muy concreto: • Bacterias intracelulares (clamidias, Rickettsias): todas las ETS en las que intervengan las Chlamydias se usan estas doxiciclinas.
• Bacterias sin pared (Mycoplasma) • Espiroquetas (alternativa a Penicilina G) Se usan en enfermedades de transmisión sexual, o enfermedades transmitidas por mosquitos o garrapatas.
Tenían unas características muy positivas: • Elevada concentración en surco gingival • Poco eficaz frente a Aa • Inhibe colagenasas (metaloproteasas de fibroblastos) • Antiinflamatoria • Promueve la regeneración ósea • 2 x 100 mg, seguido de 100 mg/dia, 21 días • Puede usarse localmente (gel, fibras) en bolsa periodontal Y algunas negativas: • Coloración de dientes en niños • Fotosensibilidad • Unión a Ca (inactivando las tetraciclinas) Algunos de los antibióticos que se usan en la cavidad tienen una serie de características que pueden ayudar a regenerar tejidos.
Mecanismos de acción: actúan frente al sitio aceptor, bloquean e inhiben la sintesis de proteínas (bloque la entrada de nuevos amicoacil-tRNA); pero esta unión es reversible.
Son bacteriostáticos y en el momento en el que se baja la concentración puede volver a crecer el microorganismo.
Resistencia a tetraciclinas: 1. Bombas de expulsión: algunas no son selectivas.
125 Microbiología e Inmunología 2. Modificación de la diana: proteína que se une al ribosoma impidiendo la interacción con el antibiótico. Al modificar la diana, tenemos MO modificadores y las tetraciclinas ya no actúan.
En ambos casos los genes se han adquirido mediante plásmidos de resistencia 3. Cloranfenicol, macrólidos, lincosamidas, estreptograminas: se unen a la subunidad grande (50S) del ribosoma. Todos compiten por el mismo sitio de unión: son antagonistas (no se pueden asociar unos con otros).
Unión reversible: suelen ser bacteriostáticos.
Actúan contra la formación del enlace peptídico y los macrólidos contra la translocación.
a. Cloranfenicol Producido por streptomyces venezuelae.
Es un antibiótico barato con amplio espectro pero era muy tóxico por lo que se dejó de utilizar. Sin embargo, con las resistencias que se han creado, hoy en día se ha vuelto a utilizar.
B. MACRÓLIDOS Y DERIVADOS • Naturales (producidos por Streptomyces erythraeus) Eritromicina: tiene un espectro muy amplio frente a gram (+), sin varias bacterias gram (–) importantes (intracelulares, …) pared, y Espiramicina: alcanza alta concentración en fluido crevicular y se ha asociado a Metronidazol: Rhodogil, que es lo que se daba anteriormente cuando se tenía una infección bucal.
• Derivados semisintéticos (muchos): Claritromicina Azitromicina: actualmente se usa por su comodidad de dosis. Uso en infección respiratoria, pero no para todas.
▪ Espectro modificado: bajo en gram (+) y alto en gram (-) ▪ 500 mg/ día 3 días (Se dan tres dosis, una cada día).
▪ Espectro adecuado sobre patógenos periodontales ▪ Persistencia en tejido gingival (7 días) ▪ Persistencia en neutrófilos (28 días): efecto antiinflamatorio ▪ Posible efecto cicatrizante c. Lincosamidas (lincosaminas) • Clindamicina: 126 Microbiología e Inmunología o 7- cloro-lincomicina. Muy eficaz contra anaerobios (no A.a.); también contra estafilococos y patógenos orales.
o Buena concentración en fluido gingival o Resistencia cruzada con macrólidos, si el MO es resistente a macrólidos también lo es a Clindamicina.
o Poco uso actualmente d. Estreptograminas • Macrolactonas; cada antibiótico está formado por dos moléculas, A y B, con efecto sinérgico bactericida.
• Quinupristina/Dalfopristina: Se utilizan juntos y así se produce un efecto bactericida. Es de uso hospitalario.
• Para estafilococos meticilin-resistentes Resistencia a macrólidos, lincosamidas y estreptograminas (MLS) 1. Modificación de la diana: a. Metilasa de una de las moléculas de RNA de la subunidad 50S: b. Genes en transposones c. Resistencia cruzada MLS d. Inducible 2. Bombas de expulsión, lo que estimula la resistencia a macrólidos.
Si hay resistencia a uno de ellos hay a todos.: Otros inhibidores de la sintesis de proteinas: Para estafilococos meticilin-resistentes - Linezolid (Oxazolidinona) • De síntesis • - Resistencia: Varios mecanismos Ácido Fusídico • Aislado de hongos (Fusidium) • Se une al factor de elongación G (EF-G) • Resistencia. mutaciones en EF-G 1. Mupirocina • Análogo de la isoleucina • Inhibidor de la isoleucil-tRNA-sintetasa 127 Microbiología e Inmunología • Cocos Gram +: S. aureus.
Infecciones de la piel Eliminación del estado portador nasal. Uso por vía tópica.
QUIMIOTERÁPICOS QUE AFECTAN AL DNA • Tienen toxicidad selectiva porque son profármacos que se activan en el citoplasma bacteriano por óxido-reducción. Esta reacción no se produce en las células animales.
• Producen lesiones en el DNA • De amplio espectro, frente Gram + y Gram - Nitrogurantoína • Antiséptico de vías urinarias: G+ y G- • Escasas resistencias • Se excreta bien por orina Metronidazol: • Se usa para bacterias anaerobias.
• Descritas resistencias en algunas bacterias anaerobias y Helicobacter del estómago. Activo contra bacterias anaerobias, al igual que Penicilinas, Clindamicina, Vancomicina y Metronidazol.
Requiere una reducción por el microorganismo para dar formas reactivas.
Produce lesiones en el DNA por oxidación.
Es un profármaco, y por eso no es tóxico frente DNA de células animales.
Antibióticos que inhiben la transcripción del DNA: Rifamicinas Inhibe la RNA-polimerasa Rifampicina Se usan contra Mycobacterium tuberculosis y M. leprae (bacterias Ácido. alcohol resistentes). Uso ante Neisseria Meningitidis.
Aparecen resistencias Quinolonas • 1ª Generación: o Ácido Nalidíxico, ácido pipemídico...
128 Microbiología e Inmunología o • Sólo alcanzan concentraciones eficaces en orina: Antisépticos de vías urinarias (en desuso) 2ª Generación (fluoradas): Norfloxacino, Ciprofloxacino, Ofloxacino, Levofloxacino. En combinación con B-lactámicos.
Son antisépticos de vías urinarias. Son de amplio espectro, pero se usan cada vez menos por las resistencias.
Mecanismo de acción de las quinolonas: Se unen a las topoisomerasas bacterianas: Las quinolonas dejan complejos DNA-girasa con DNA, cortado, que puede degradarse causando la muerte de la bacteria. Se rompen los ácidos nucleicos. Son bactericidas.
Quinolonas y fluoroquinolonas 1ª Generación: (4-quinolonas) • Ácido Nalidíxico • Sólo alcanzan concentraciones eficaces en orina: Antisépticos de vías urinarias (en desuso) • Espectro reducido: Gram - 2ª Generación: (6-fluoro-4-quinolonas) • Norfloxacino, ciprofloxacino • Espectro ampliado. Mejor farmacocinética.
3º Generación: Levofloxacino 4ª Generación: Gatifloxacino y moxifloxacino 129 Microbiología e Inmunología Actividad antibacteriana de varias quinolonas Quinolona/ Fluoroquinolona CMI (microgramos/ml) CMB (microgramos/ml) Ácido Nalidíxico 3,0 90,0 Sólo infección urinaria Norfloxacino 0,04 1,5 Sólo infección urinaria Ciprofloxacino 0,004 0,15 Uso sistémico Ofloxacino 0,003 0,9 Uso sistémico Resistencia a quinolonas: 1. Mutaciones que afectan a las topoisomerasas: a. Pérdida progresiva de afinidad, (resistencia en escalones) b. Resistencia cruzada c. Aparece con mucha facilidad con quinolonas no fluoradas: No deben usarse.
2. Disminución de la permeabilidad 3. Sistemas de expulsión activa, donde se multiplican fácilmente y las enzimas se modifican y cambian la diana.
4. Protección de la girasa: plásmido (proteínas Qnr) 5. Acetilasas: plásmido Antimetabolitos: Descubrimiento de los agentes microbianos: SULFAMIDAS 1935: Prontosil (Profármaco de sulfamida) → Gerhar Domagk.
Se parecen al ácido paraaminobenzoico.
Inhiben la dihidropteroato sintetasa bacteriana, porque captamos el ácido y no lo producimos.
• Amplio espectro • Bacteriostáticas • La mayoría en desuso • Tratamiento de la lepra • Tratamiento de la tuberculosis (2ª línea) 130 Microbiología e Inmunología Tienen un espectro muy amplio pero son bacteriostáticos y ya no se utilizan porque han aparecido muchas resistencias • Sulfametoxazol • Dapsona • Ácido p-amino-salicílico (PAS) Sinergismo entre sulfamidas y trimetoprim. Resistencia a sulfamidas y trimetoprim.
El trimetoprim inhibe dihidrofolato reductasa. La acción de ambos es muy eficaz.
Se utilizan juntos en combinación formando: Cotrimoxazol 131 Microbiología e Inmunología USO DE ANTIBIÓTICOS EN INFECCIONES DENTALES Y PERIODONTALES Antibióticos y antisépticos de uso en infecciones odontogénicas.
Sensibilidad de los principales periodontopatógenos.
+: Más del 80% de cepas sensibles +/-: Del 30 al 80% de cepas sensibles O: Menos del 30 Susceptibilidad de los antibióticos a los microorganismos patógenos orales A medida que pasa el tiempo se van comprobando la bacterias que son resistentes. Por ello, el uso de los antibióticos pueden ir modificándose y como consecuencia debemos estar al día de ello.
132 Microbiología e Inmunología Sensibilidad a espiramicina y metronidazol: 133 Microbiología e Inmunología ANTIFÚNGICOS.
Dianas fúngicas, Polienos. Azoles. Otros antifúngicos de interés. Mecanismos de acción y resistencia.
Los hongos son organismos eucariotas, lo que quiere decir que tienen núcleo, ribosomas del mismo tamaño que las células eucariotas y las dianas cambiarían. En lugar de tener colesterol en las membranas tienen ergosterol, permitiendo que haya toxicidad selectiva.
Se diferencian de las células del mamífero: Ergosterol en la membrana plasmática Convierten la citosina en uracilo.
• Tienen pared celular diferente a la bacteriana.
Tipos de antifúngicos que existen para las dianas fúngicas.
Frente a la membrana plasmática: Polienos Frente al ergosterol y su síntesis: Azoles y alilaminas Frente a la formación de microtúbulos: Griseofulvina.
Frente a la pared celular: Equinocandinas y polioxinas Frente a ácidos nucleicos: 5-fluorocitosina.
• Griseofulvina: antibiótico producido por Penicillium griseofulvum. Espectro reducido: hongos dermatofitos, afinidad por queratina. Actúa frente a hongos dermatofitos. Enfermedades de piel, hongos con gran afinidad por la queratina y se alojan ahí. Sin embargo hay hongos dermatofitos que afectan al tejido celular subcutáneo, produciendo otra serie de alteraciones.
Los más utilizados sobre todo en infecciones graves son los polienos: Nistatina: antibiótico para la infección por cándida albicans. Se utiliza en enjuagues, no se absorbe por vía oral. Se usa también para descontaminación intestinal. NO es tóxica Amplio espectro, levaduras y hongos filamentosos.
Anfotericina B: Anfotericina B es un antibiótico que se utiliza por vía sistémica y tópica. Es tóxica porque tiene afinidad por el colesterol de las membranas de las células animales, por tanto sobre todo toxicidad renal.
• Amplio espectro • Administración parenteral (2-4h) • Fungizona (solución coloidal con deoxicolato, tampón fosfato y dextrosa) Muy utilizado pero tóxica, en el caso de vía sistémica.
134 Microbiología e Inmunología Surgen formulaciones asociadas a lípidos: Ambisome Destruye la mb de hongos. Forma poros en la membrana, Produce un daño OXIDATIVO.
Son fungicidas porque producen daño OXIDATIVO muy importante.
Nistatina: muy tóxica, tópica y gastrointestinal Toxicidad de la Anfotericina B: unión al colesterol de células animales. Daño oxidativo.
Toxicidad (nefrotoxicidad), desarrollo de formulaciones asociadas a lípidos.
Antifúngicos poliénicos. Mecanismo de acción: Unión al ergosterol→ Despolarización de la membrana y formación de poros→ Aumento de la permeabilidad a iones mono y divalentes y proteínas También induce daño oxidativo → Rápida muerte del microorganismo Antifúngicos que inhiben la síntesis del ergosterol Imidazoles: • Miconazol (1960s) actúa contra la síntesis del ergosterol. o • Ketoconazol (1980s): Del mismo tipo que el anterior. Se utiliza en comprimidos o en óvulos para responder a la cándida si no es eficaz el tratamiento tópico.
Tienen cierta toxicidad porque inhiben la síntesis de colesterol pero como podemos obtenerlos de la dieta, no se ve muy afectado.
Triazoles (espectro más amplio y más seguros) o • Fluconazol (1990s) el más utilizado en micosis en hospitales o • Itraconazol (1990s) se utiliza fundamentalmente para infecciones de piel o Voriconazol (2000s) de mayor espectro y se reserva para infecciones más graves de tipo sistémico.
• Amplio espectro. Alternativa de uso oral a la anfotericina B Azoles. Uso.
Imidazólicos, más tóxicos (Miconazol, Ketoconazol).
• Efectos secundarios porque la ruta es la misma que la de humanos, pero nosotros podemos captar el colesterol de la dieta, por eso estos efectos tóxicos no son tan graves.
Los triazólicos, más seguros y eficaces • Activos frente a todos los hongos, con menor efecto sobre C. krusei y C.
glabrata • Fluconazol Muy usado pero no activo frente a Aspergillus 135 Microbiología e Inmunología Resistencia sobre todo en Candida Itraconazol para Aspergillus spp.
Azoles. Resistencias.
1. Mutaciones en Erg11 Aumento del número y actividad de las bombas de eflujo.
2.
Antifúngicos que inhiben la síntesis de ergosterol: Alilaminas: • Terbinafina y tolnaftato: Actúan en la ruta de síntesis del ergosterol.
Escualeno epoxidasa.
Uso fundamental de uso tópico.
Dianas fúngicas: ácidos nucleicos: 5-Fluorocitosina.
Antifúngicos que afectan a la síntesis de ácidos nucleicos.
5- fluorocitosina entra a través de una citosina permeasa. Esta citosina no se transforma en uracilo e inhibe la síntesis de RNAm o Resistencia frecuentes o Espectro reducido: levaduras o Se asocia a Anfotericina B o Profármaco Dianas fúngicas: Pared celular → equinocandinas Antifúngicos que inhiben la síntesis de la pared.
136 Microbiología e Inmunología Inhibidores de la B-1,3-glucano sintetasa Caspofungina, de amplio espectro.
Hongos microscópicos (con importancia clínica) Phylum Ascomycota (Ascomicetos) : Hongos filamentosos (mohos): • Aspergillus • Trichophyton, Epidermophyton, Microsporum Levaduras: • Candida • Coccidiodes 137 Microbiología e Inmunología • Blastomyces • Histoplasma • Pneumocytis Phylum Basidiomycota (Basidiomicetos): Levaduras: Crytococcus y Malasezzia Tratamiento de las micosis: 138 ...

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