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GENERALIDADES DE BACTERIAS
CROMOSOMA BACTERIANO
Es una molécula de ADN bicatenario circular, circular en la mayoría de géneros bacterianos, pero vamos a
encontrar algunos géneros de importancia médica o al menos en la industria farmacéutica que va a tener un
ADN lineal.
Más o menos un cromosoma bacteriano puede contener entre 1000 a 9000 Kb.
Es una unidad de replicación.
Tiene un origen de replicación.
Se considera semiconservativa y bidireccional.
En la gráfica se puede observar algunas enzimas que son relevantes en el proceso de la replicación bacteriana entre ellas
esta:
Topoisomerasa : Tiene la capacidad de aliviar el súper enrollamiento en el que constantemente está el material genético Helicasas DNA polimerasa tipo 3: Es la que va a generar y aportar en la síntesis de una cadena nueva continua. DNA polimerasa tipo 1: Tiene la capacidad de aportar en la síntesis de la cadena rezagada Ligasas: Remover de cierta manera y ayudar con los fragmentos de Okazaki que se forman en la cadena rezagada.
Adicionalmente las bacterias pueden presentar unos elementos genéticos extracromosomales , estos elementos van a
hacer facultativos y opcionales para las bacterias y en la medida que los presente se van a reflejar como una ventaja
para ellas, están entonces:
Elementos Extracromosomales:
Plásmidos: o Cadenas de DNA de doble cadena circular y covalentemente cerradas. Estos plásmidos tienen sus propios orígenes de replicación y van a tener la capacidad de replicarse de manera autónoma. o Una característica importante de los plásmidos es que no son capaz de integrarse al cromosoma, por eso debemos averiguar ¿CUÁNTAS CLASES DE PLASMIDOS TENEMOS? Es importante diferenciarlos porque en el aspecto de la resistencia adquirida en las bacterias vamos a encontrar plásmidos R o de resistencia que son bastante importantes desde la genética bacteriana hacia los mecanismos de resistencia que los mecanismos pueden representar o reflejar. Episoma: o Un episoma es igual que un plásmido, el punto o la diferencia es que los episomas son capaces de existir integrados o no integrados en el cromosoma bacteriano. o Pueden replicarse de forma autónoma, pero también pueden integrarse al cromosoma y replicarse junto con el cromosoma y algo que debemos de tener en cuenta en estas secuencias genéticas, es que un mismo elemento genético puede existir en una bacteria A como plásmido o en una bacteria B como episoma.
Elementos Móviles o Transponibles
Hay dos elementos que se reconocen, las secuencias de inserción y los trasposones.
Secuencias De Inserción: o Son los elementos móviles más sencillos que una bacteria puede tener. Poseen entre 800 y 1400 pb. o Contienen solo los genes que codifican para la trasposición, o sea para cambiarse de un sitio a otro. o Algo característico es que las secuencias de inserción presentan a ambos lados secuencias terminales cortas que se denomina IR o inversamente repetidas es lo que se le denomina palindromicas y estas secuencias constan más o menos de 10 a 40 pb (palindrome son aquellas palabras que se pueden leer de igual manera de izquierda a derecha y de derecha a izquierda). Trasposones: Se van a definir como secuencias de inserción que contienen genes extras, pueden existir trasposones compuestos y estos van a tener una región central que contienen genes extras y van a estar limitados por elementos de secuencias de inserción, básicamente con una secuencia idéntica. o La capacidad de los trasposones es que son denominados genes saltarines, es que tienen la capacidad de saltar de una posición a otra, si están dentro del cromosoma o si están en el episoma. o Están muy asociados con el factor de mecanismos de resistencia en las bacterias.
En esta grafica podemos entonces observar las dos secuencias de inserción limitando y los genes extras que están
conformando un trasposon.
Genotipo : Es un conjunto de los caracteres genéticos que la bacteria posee y que va ser capaz de trasmitir a su decencia
a través de su división binaria.
El genotipo puede tener sus variaciones, en este contexto nos vamos a ubicar en dos aspectos importantes, estas
variaciones pueden ser a través de:
Mutaciones: Es cualquier alteración “permanente” en la secuencia de ADN, por lo general son cambios hereditarios, existen mecanismo de reparación y reversión (retromutaciones). La palabra permanente entre comillas quiere decir que a pesar de que se considere algo definitivo, las bacterias han desarrollado mecanismo donde hacen estas retromutaciones y vuelen a su estado original. Estas mutaciones pueden ser espontaneas o inducidas por agentes múgatenos que pueden ser físico o químicos. De allí algunos ejemplos relevantes como sustitución, deleción, adición/macroadición, inversión, cada uno de estos tipos de mutaciones tienen un agente causal. En el caso de la sustitución el agente causal es análogos de basas, radiación UV, agentes desaminantes y alquilantes o pueden ser espontáneos. En el caso de la deleción generalmente son radiaciones y agentes alguilantes. En cualquiera de las consecuencias por estos tipos de mutaciones se va a generar un cambio grande, ya sea que se forme un codón sin sentido, un péptido trunco o se forma un codón de sentido erróneo o proteína altera o se da una alteración de gen, cualquiera va a ser una consecuencia que va a representar en el microorganismo un cambio en la expresión de algo. En la macroadición que es cuando se adiciona o se cambia más de dos nucleótidos, vamos a encontrar que el agente causal son los transposones o las secuencias de inserción, al igual que en la inversión y esto es súper importante porque le da a la bacteria capacidad de hacer variabilidad antigénica o también adquirir mecanismo de resistencia a los antibióticos.
Hay 3 posibles estados del factor F y en una misma bacteria en diferentes momentos se pueden encontrar estos tres estados.: El F+ → que funciona como epizoma autónomo. El F+ es el básico, es el autónomo y en algún momento de la vida bacteriana el epizoma autónomo que está completamente puro, en una secuencia pura por decirlo de alguna manera va a tener la capacidad de integrarse al cromosoma de la bacteria y al quedar integrado se obtiene una recombinación homóloga generando un estado de alta frecuencia de recombinación que es lo que se ve. El Hfr → alta frecuencia de recombinación, que funciona como un epizoma integrado. vamos a encontrar que en algún momento de la vida de la célula bacteriana se va a generar un proceso donde el epizoma va a escindirse y va a volver a un estado autónomo, pero en ese proceso de escisión va a arrastrar parte del material genético representado del cromosoma de la bacteria, de tal manera que el epizoma autónomo queda combinado con fragmentos del cromosoma bacteriano. El F’ → el cual funciona como un epizoma autónomo, de tal manera que contiene genes del cromosoma puntualmente de la bacteria. Cuando se da la transferencia entre células que están en un estado F+ y una población bacteriana que está en un estado F, se sabe entonces que el factor F+ le da la capacidad a la bacteria de expresar la estructura tipo pili que va a permitir hacer un proceso de conjugación con una bacteria que no presente la característica, una vez se establece el puente conjugativo, va el epizoma a generar un proceso de autorregulación y auto trasferencia de tal manera que la población F- va a tener un epizoma con las misma características y la misma información quedando finalmente toda la población de esa trasferencias a células F+. Si la transferencia entre células se da a partir del estado Hfr hay una expresión de estructura tipo pili para que haga su puente conjugativo y la célula F- va a recibir parte de la información genética que codifica para la expresión del pili, pero a su vez va a recibir parte de la información del cromosoma, así que en el momento que se trasfiere ese segmento la célula F- va a tener una información combinada, pero el segmento que le pasa la célula Hfr a la célula F- no va a ser lo suficientemente completo o no va a tener la codificación completa para que la célula que está recibiendo la información sea capaz de expresar la estructura tipo pili, o sea que la célula que recibe la información continua siendo F-. Si la transferencia se da entre una célula donante F´ y su población F- va a ocurrir exactamente el mismo proceso de autonomía de paso o trasferencia del episoma a través del puente conjugativo quedando un episoma completamente igual al que tenía la célula F´, por lo tanto, el contenido que queda en el epizoma de la célula receptora va quedar con las características iguales a una célula F’.
o Transducción: La transducción es un fenómeno por el cual se transfiere un fragmento de ADN de una bacteria a otra a través de un fago o bacteriófago, hay que recordar que en los virus existen el tipo de fagos que van a tener su cabeza con su capside y material genético, cuello, cola, una placa basal y unas fibras que le sirven para hacer un proceso de adhesión y anclaje y a partir del anclaje son capaces de inyectar en cierta manera el material genético contenido. Para que se dé la transducción pueden ocurrir dos tipos de ciclos: Ciclo lítico o ciclo lisogénico , ¿De que depende uno o el otro? Depende del tipo de fago, si estamos hablando de un fago que es de tipo virulento el ciclo que se va a generar es un ciclo lítico. En la gráfica (rojo) podemos observar en el paso 1 que el fago va a inyectar en la bacteria el material genético que contiene, al inyectar el material genético a la bacteria va a inducir que el cromosoma o DNA de la bacteria sea digerido, en este caso lo que va a hacer el DNA del fago es replicarse como tal junto o mezclando con igual probabilidad el material digerido de la bacteria y en este caso lo que va a hacer la célula huésped es trascribir y traducir el DNA del virus y producir proteínas del fago, cuando se completa todo el proceso viral de ensamblaje de estos nuevos fagos entonces lo que hace es inducir a través de unas modificaciones enzimáticas la lisis de la bacteria dando origen a nuevos fagos y se liberan al microambiente en donde estén. Por otra parte puedo ocurrir que si a la bacteria la infecta un fago de características fagoatemperado, entonces lo que va a hacer es introducir el material genético, pero en este caso el material genético se convierte como en un profago, ese DNA se va a integrar al cromosoma bacteriano convirtiéndose en el profago que se está mencionando, de una manera u otra el profago va a generar un proceso de replicación o división celular simultáneamente o en la medida que la bacteria empieza a hacer su fisión binaria, posteriormente cuando la bacteria ya se ha reproducido y el profago ya se ha replicado en otras unidades bacterianas este profago se puede separar de la célula y perfectamente puede inducir a la célula bacteriana a entrar en un ciclo lítico, es decir se pasaría al otro lado, ¿De que depende de que pase al otro lado? Del tiempo de crecimiento de maduración en el que este la bacteria en ese momento. Fenotipo : Se define como el conjunto de caracteres manifestados por la interacción de ese genotipo con el
microambiente. Encontramos que pueden existir variaciones fenotípicas que pueden afectar la mayoría de la población,
son variaciones reversibles, pueden ser de tipo:
Morfológico: O sea que una bacteria de forma cocoide llegue a expresarse de tipo cocobacilar. Cromógeno: Aquellas bacterias capaces de producir pigmentos, entonces en una segunda generación estas bacterias pueden dejar de producir ese pigmento y después puede que luego lo vuelvan a producir. Enzimáticos: Enzimas importantes para su metabolismo, incluso enzimas que van en contra de algunos antibióticos. Patogénicas: Involucrando factores de virulencia en cuanto a su expresión
Entre toda esa microbiota existen una bacteria que se llama Gardnerella vaginal este es un coco bacilo Gram variable,
normalmente está ahí como microbiota pero cuando hay alteraciones como por ejemplo de Ph, o excesos de duchas
vaginales, estas bacterias, digamos las protectoras como el Lactobacillus empiezan a disminuir en proporción
permitiendo que Gardnerella crezca y prolifere generando invasión a las células del epitelio vaginal causando fenómenos
o enfermedades como vaginosis e incluso en algunos casos más severos vaginitis.
CONCEPTOS Parasito: Es un organismo que vive en un segundo organismo y que generalmente o casi siempre le está generando un daño a él hospedador. Hospedador: Es el microorganismo que alberga a él parasito. Patogenicidad: Hace referencia a la capacidad que tiene ese parasito para causarle daño a él hospedador. Virulencia: Es el grado de patogenicidad que tiene el microorganismo o parasito de hacer daño a él hospedador. PATOGENIA DE LA INFECCIÓN BACTERIANA
Cuando hablamos de patogenia vamos a ubicarnos en el comienzo de un proceso infeccioso y los mecanismos que van a
provocar la aparición de los signos y síntomas de esa enfermedad, por lo tanto, vamos a considerar unas características
de las bacterias patógenas:
Que tan trasmisibles son, si son por vía aérea, ingestión, inhalación o contacto directo.
La capacidad de adherirse a las células del hospedador, que estructuras van a expresar.
Capacidad de invasión a las células y los tejidos del hospedador.
Que tan toxígenicas pueden ser.
Capacidad para evadir el sistema inmune, en donde van a tener ciertas herramientas que les permite evadir el
sistema inmune, entre otros elementos en el contexto de la inmunología, como lo es por ejemplo el mimetismo
molecular.
Infección vs. Enfermedad: Una enfermedad es el proceso que ocurre cuando la bacteria o las mismas reacciones
inmunes que se desencadenan por la presencia de la bacteria dañan al hospedador, no necesariamente tiene que ser
por parte de la bacteria únicamente si no también por parte de la respuesta inmune que se puede exagerar a través de
por ejemplo algunos súper antígenos que se produzcan.
Transmisión Y Carga De Inóculo: Es un factor determinante en la patogénesis bacteriana. Tener en cuenta en el
cuadro en donde se van a encontrar diferentes bacterias o tipos de bacterias que van a tener diferentes vías de
transmisión y en este caso también hay que tener en cuenta la cantidad o carga de inoculo bacteriano con el que el
humano se puede infectar, por ejemplo en el caso de salmonella serotipo typhi , al igual que Shigella y Vibrio cholerae
que se han considerado bacterias Gram (-) del grupo de entero patógenos importantes, todas van a ser trasmitidas por
vía oral, por ingestión de algún alimento o agua contaminada, en este caso para Salmonella serotipo typhi la
concentración capaz de generar una enfermedad infecciosa es una concentración de 10 5 unidades formadoras de
colonias, mientras que para especies de Shigella vamos a encontrar que las concentraciones son menores, con 10-
formadoras de colonias el individuo puede generar una infección, en el caso de Vibrio cholerae vemos dos escenarios,
ambos por transmisión vía ingestión o vía oral, para que un
individuo se enferme debe de consumir un concentración
bastante alta 10^8 unidades formadoras de colonias, mientras
que en algunos individuos también el factor del hospedero
va a influenciar.
En la actualidad lo que pasa cuando alguien tiene signos y
síntomas de gastritis es que va a consumir estos tipos de anti
ácidos, y lo que hace es generar un ambiente casi de Ph
neutro para favorecer la sintomatología, pero a su vez si ese
individuo llega a entrar en contacto con el consumo de un
alimento o agua contaminada con Vibrio cholerae la
concentración o el inoculo bacteriano será mucho menor de 10^4. Por otra parte, tenemos a uno de nuestros patógenos
potenciales más importantes sobre todo en nuestro medio y bastante prevalente en Colombia, que es Mycobacterium
tuberculosis el cual su vía de ingreso es la inhalación por aerosoles y vamos a encontrar que para que genere
enfermedad con solo 1 -10 unidades formadoras de colonias vamos a tener la probabilidad de generar la infección.
Adherencia : Las bacterias manejan o expresan dos tipos de
elementos para hacer su adhesión, tenemos aquí la membrana
celular del huésped, y vemos que hay unas proteínas expresadas
en estas membranas celulares que sirven como receptores de
diferentes tipos, aquí la bacteria está expresando los pilis o
fimbrias que son denominados pilis de adhesión y en el caso de
otras proteínas de superficie que le sirven para unirse, entonces lo
primero que hacen cuando llegan a adherirse, colonizar o generar
el proceso de infección en una célula del hospedador, es unirse a
través de estos pilis de adhesión y para hacer esa afinidad mucho
mayor y generar una adhesión más fuerte/estable expresan unas
proteínas de superficie las cuales tiene sus respectivos receptores
de esa manera comienza el proceso de adherencia.
Invasión – Sistema De Secreción: Si seguimos en ese
proceso de adherencia, algunas bacterias tienen una
capacidad invasiva, esa invasión generalmente se hace a
través de sistemas de secreción, hay diferentes tipos de
sistemas de secreción o diferentes clases, después que la
bacteria hace la adhesión en este caso, algunas de ellas, este
es un esquema que representa las bacterias Gram (-)
específicamente aquellas pertenecientes a las
enterobacteriaceae que además de hacer el proceso de
adhesión tienen la capacidad de expresar un sistema de
secreción que se denomina sistema de secreción tipo III, que
consiste en un aparato secretor, una especie de aguja que va
a generar finalmente un canal/traslocon en la membrana de la célula del huésped, a través de esa aguja y de ese canal o
traslocon va la bacteria a producir/ sintetizar unas proteínas que por el momento vamos a denominar proteínas
efectoras, las cuales son capaces de incluirse en el citoplasma de la célula del huésped y generar su efecto que puede ser
toxico o puede ser lítico.
Evasión Del Sistema Inmune: Por otra parte se debe de evaluar
como algunas bacterias son capaces de evadir a el sistema inmune, en
este punto se tiene un ejemplo de una bacteria encapsulada que lo que
va a hacer es permitir que las proteínas exactamente el facto H del
suero se unan en la superficie de la capsula y de esa manera
interrumpa de alguna manera a el factor c3b impidiendo ese proceso
de unión y generar el proceso de fagocitosis, por eso se habla de las
bacterias que expresa la capsula tienen la capacidad de evadir el
proceso de fagocitosis.
