Membrana Citoplasmática (MC)

Rodea al citoplasma, separando el interior celular (citoplasma) del exterior. Su **permeabilidad selectiva** capacita a la célula para concentrar metabolitos específicos y para excretar productos de desecho. Los lípidos son **fosfolípidos** y están formados por una molécula de glicerol unida por enlace éster a dos ácidos grasos y un grupo fosfato. Son **anfipáticos**; en solución acuosa, forman una bicapa. Las superficies externas de la bicapa son hidrofílicas, mientras que los extremos hidrofóbicos se esconden en el interior. Otros lípidos asociados a la membrana bacteriana son los denominados **hopanoides**.

Funciones de la Membrana Citoplasmática

• Permeabilidad selectiva: Permite que ciertas moléculas o iones pasen, ya sea al interior o al exterior de la célula, a la vez que evita el paso de otros. Solo permite el paso libre de **H₂O** y moléculas sin carga (**hidrofóbicas**) de bajo peso molecular (**PM**).

Anclaje de Proteínas

La membrana citoplasmática sirve de anclaje para diversas proteínas:

• Transportadoras: Regulan el paso de sustancias hacia dentro (nutrientes) y fuera (productos de desecho) de la célula.
• Sensoras y receptoras: Permiten a los procariotas detectar y responder a los compuestos químicos que les rodean.
• Enzimas: Implicadas en diversos procesos metabólicos como la respiración, fotosíntesis y síntesis de lípidos.

Conservación de Energía

Es el lugar donde se genera y usa la **fuerza motriz de protones** o **fuerza protón-motriz**. Esta energía la utiliza la célula para numerosas funciones como el transporte de nutrientes, la movilidad y la **síntesis de ATP**.

Estructura del Peptidoglicano

Es un **heteropolímero** formado por dos derivados de azúcares: la **N-acetilglucosamina (NAG)** y el **ácido N-acetilmurámico (NAM)**, y cadenas de aminoácidos diversas, conectados por enlaces **β-1,4**. Las cadenas peptídicas están unidas al grupo carboxilo del **NAM**.

El péptido más común en las **gramnegativas** y algunas **grampositivas** es el constituido por 4 aminoácidos (**tetrapéptido**). Uno de estos aminoácidos, el **ácido diaminopimélico (DAP)**, es exclusivo del peptidoglicano. En las **grampositivas** existe una gran variabilidad en las cadenas peptídicas, destacando los **puentes de glicina**.

Las cadenas peptídicas, unidas al esqueleto de polisacárido, deben estar unidas entre sí para conferir la **rigidez** característica del peptidoglicano. El número de **puentes peptídicos** es variable entre las especies de bacterias, resultando que las paredes más rígidas son aquellas que presentan más puentes intercatenarios.

Funciones del Peptidoglicano

• Determinar la **forma de la célula**.
• Proporcionar **rigidez** y prevenir la **lisis osmótica**.
• Es la **diana** de agentes antimicrobianos como la **lisozima** y la **penicilina**.

Pared Celular de Bacterias Grampositivas

Compuestas por el **peptidoglicano** y **ácidos teicoicos**. Estos se encuentran unidos covalentemente al peptidoglicano o al lípido de la MC, denominándose en este último caso **ácido lipoteicoico**.

Estructura de los Ácidos Teicoicos

Son **polímeros de glicerol o de ribitol** unidos por grupos fosfato, y a menudo, presentan cadenas laterales de azúcares y aminoácidos.

Funciones y Propiedades de los Ácidos Teicoicos

• Son en parte responsables de la **carga negativa neta** de la pared, por lo que intervienen en el transporte de **Ca²⁺** y **Mg²⁺**.
• Importantes en el **mantenimiento de la estructura** de la pared.
• Presentan **propiedades antigénicas** del organismo y pueden ser **receptores de fagos**.

Estructuras Externas Bacterianas y sus Funciones

Cápsula

• **Adherencia** a superficies sólidas.
• Dificultad de ser **fagocitadas** por las células del sistema inmune.
• Evita la entrada de **virus y materiales tóxicos**.
• Evita la **desecación**.
• Mecanismo de **defensa**.
• **Determinante antigénico**.

Fimbrias

• **Adherencia** a superficies.
• Formación de **biopelículas** en medio líquido.

Pili (Pelos)

• Mismas funciones que las fimbrias.
• **Intercambio genético** por el proceso de **conjugación**.
• En ocasiones, son **receptores de fagos**.

Flagelo

• Su función principal es la **movilidad**.

Biopelículas

Comunidades de **microorganismos** que crecen adheridos a superficies, rodeados por **exopolisacáridos**.

Ribosoma

Su función es la **síntesis de proteínas**.

Pared Celular de Bacterias Gramnegativas

La **membrana externa** es la capa más exterior de la pared. No solo está formada por la bicapa lipídica de fosfolípidos y proteínas, sino que también contiene otros componentes como el **lipopolisacárido (LPS)** (el componente más externo) y las **lipoproteínas** (componente estructural que une la membrana externa a la capa de peptidoglicano). Contiene además una elevada cantidad de proteínas, en su mayoría proteínas de transporte como las **porinas**, que actúan como canales para la entrada de pequeñas sustancias hidrofílicas como los nutrientes.

Funciones de la Membrana Externa

• Función de las **porinas**.
• **Toxicidad** del **Lípido A**.
• Propiedades **antigénicas** del **Polisacárido O**.

Funciones del Lipopolisacárido (LPS)

El **polisacárido O**, o **antígeno O**, estimula una respuesta inmunitaria en el huésped. Contribuye a la **función de barrera**, impidiendo la entrada de grandes moléculas hidrofóbicas, como muchas de las sustancias tóxicas para la célula. También contribuye a la **adhesión bacteriana** a superficies, a la formación de **biopelículas**, a la **inhibición de la fagocitosis** y es **receptor de fagos**. El **Lípido A**, además de tener una función estructural, es una sustancia tóxica para animales y actúa como una **endotoxina**.

Flagelos Bacterianos

Están constituidos por **proteínas** con propiedades antigénicas; en algunas bacterias patógenas se denomina **antígeno H** o flagelar. Las bacterias con flagelación **polar monótrica** tienen un único flagelo en un extremo; las **anfítricas**, uno en cada polo; y si se distribuyen uniformemente por toda la superficie, se denominan **perítricas**.

Movimiento Flagelar

La energía necesaria para mover el flagelo es la **Fuerza Protón-Motriz (FPM)**, generada por la entrada de protones a la célula a través de la **ATPasa**.

El desplazamiento se produce mediante **carreras** (desplazamiento en línea recta) y **volteretas** (para cambiar la dirección de la carrera). El desplazamiento se produce para acercarse o alejarse de un estímulo ambiental (sustancias químicas o condiciones físicas). Este movimiento en respuesta a estímulos externos se denomina **TAXIA**. Los tipos más frecuentes son:

• **Quimiotaxis**: Respuesta bacteriana a señales químicas que dirige la función flagelar.
• **Fototaxis**: En respuesta a la luz.
• **Aerotaxis**: En respuesta al oxígeno.

Endospora Bacteriana

Presente en bacterias **Grampositivas** como *Bacillus* y *Clostridium*. Las endosporas se sintetizan en el interior de la **célula vegetativa**. El proceso de formación se llama **esporulación** y el de retorno a la célula vegetativa, **germinación**. Es un mecanismo de **supervivencia**; la bacteria se encuentra en reposo, metabólicamente inactiva y deshidratada.

Estructura de la Endospora

Exosporio

Capa más externa presente solo en endosporas de algunas especies.

Cubierta (Capa de la Espora)

Formada por **proteína compactada e hidrofóbica**. Esta cubierta es **impermeable** a moléculas tóxicas y a los compuestos químicos.

Córtex

Variante de **peptidoglicano** muy laxo, contribuye a la **resistencia mecánica** y a la **deshidratación del citoplasma**. Rodea el núcleo.

Núcleo (Citoplasma de la Espora)

Contiene las estructuras celulares como el **genoma completo, condensado y deshidratado**, y pocos ribosomas. Es **metabólicamente inactivo**; no existe síntesis de proteínas ni de **ARN**.

Ácido Dipicolínico

**Estabiliza y protege los ácidos nucleicos** de la espora.

Proteínas SASPs (Small Acid-Soluble Proteins)

Su función es unirse al **ADN** de la espora y **protegerlo del calor, la radiación, la desecación y los compuestos químicos**. Además, son una **reserva de carbono y energía** al germinar la espora.

Técnicas de Microscopía y Tinción

Preparaciones al Fresco

**Microorganismos vivos**, en suspensión acuosa. Su limitación es el **poco contraste**.

Tinciones

Método para aumentar el **contraste** en microscopía de campo claro. La desventaja es que los microorganismos están muertos. Se utilizan **colorantes** (safranina, cristal violeta, azul de metileno) que están cargados positivamente (+) y se unen a los constituyentes celulares cargados negativamente (-).

Tinción Simple

Utiliza un **único colorante** y se realiza sobre preparaciones previamente secadas y fijadas a la llama. Posteriormente, se cubre con el colorante durante un periodo corto de tiempo, se lava con agua el exceso de colorante y se seca el portaobjetos. Las preparaciones, además de aumentar el contraste, se pueden conservar para estudios futuros.

Tinción Diferencial

Utiliza **más de un colorante**. La **Tinción de Gram** es un ejemplo. Dependiendo del resultado de esta tinción, las bacterias pueden dividirse en dos grandes grupos: las **Grampositivas** y las **Gramnegativas**.

Tinción Específica

Para estudiar **estructuras específicas** con el microscopio óptico, como la tinción de cápsulas, de endosporas o de flagelos.

Objetivo de Inmersión (100x)

El objetivo de inmersión de 100x se utiliza para obtener la máxima ampliación en microscopía óptica, requiriendo aceite de inmersión para mejorar la resolución.

Tipos de Microscopía Óptica

Microscopía de Campo Claro

**Contraste por absorción**. Se visualiza una imagen clara. Se utilizan **tinciones**. No se observan subestructuras celulares.

Microscopía de Contraste de Fase

**Interferencia** por el anillo de fase de los haces de luz emergentes de la muestra con los del entorno. Imágenes claras y detalladas rodeadas de un halo. Se utilizan **preparaciones en fresco**.

Microscopía de Campo Oscuro

En el objetivo entra solo la **luz dispersada por la muestra**. Imagen brillante contra fondo oscuro. Permite observar **células vivas** o flagelos.

Tipos de Microscopía Electrónica y Fluorescencia

Microscopía de Fluorescencia

**Emisión de luz visible** de microorganismos fluorescentes iluminados por **luz UV**. Microorganismos coloreados contra fondo oscuro. Detección de microorganismos presentes en una mezcla.

Microscopía Electrónica de Transmisión (MET)

Hace pasar un **haz de electrones** a través de una preparación. Imágenes muy ampliadas con gran detalle. Permite observar **virus y ultraestructuras celulares**. Nunca microorganismos vivos (requiere cortes ultrafinos).

Microscopía Electrónica de Barrido (MEB)

Barre los microorganismos con un **chorro de electrones**. La salida de electrones secundarios genera la imagen. Imagen **tridimensional**. Permite observar estructuras de microorganismos intactos, estructuras externas. No microorganismos vivos.

Fórmula de Resolución

Fórmula de Resolución: λ / (2 * AN)

Glosario de Conceptos Clave en Microbiología

Factores de Virulencia

**Moléculas o estructuras** de microorganismos que facilitan la instauración de una **enfermedad infecciosa**.

Antígeno

Sustancia ajena al organismo de animales que induce una **respuesta inmunitaria** y desencadena la formación de un **anticuerpo**.

Anticuerpo

**Proteína** producida en respuesta a un **antígeno**.

Resolución

**Capacidad** para que dos puntos adyacentes de un objeto se puedan percibir como separados en su imagen.

Contraste

Permite distinguir un objeto del entorno.

Poder de Resolución

Menor distancia entre dos puntos adyacentes que pueden ser percibidos por separado.

Métodos de Esterilización

Calor Húmedo

**Calentamiento rápido**, **alto poder de penetración** debido a que el vapor de agua posee un coeficiente de transferencia mayor que el agua.

Efectos en Microorganismos

• **Desnaturalización de proteínas**.
• Alteración de la permeabilidad de la membrana.
• Daño a los ácidos nucleicos.

Usos

Soluciones y materiales **termorresistentes**.

Calor Seco

**Oxidación de compuestos intracelulares**, **desnaturalización de proteínas**.

Usos

No produce corrosión en vidrio y metal. Esterilización de productos en polvo y aceites, sustancias viscosas no volátiles.

Conceptos Clave en Cultivo y Control Microbiano

Cultivo Puro o Axénico

Cultivo de una **sola especie microbiana**, proveniente de una sola célula.

Muerte de los Microorganismos

**Incapacidad de formar colonias viables**.

Esterilización

Reduce la posibilidad de que exista cualquier superviviente con capacidad de reproducirse.

Esterilizante

**Agente antimicrobiano** que ataca a todas las formas de vida (virus, esporas).

Desinfección

Eliminación de todos los **microorganismos patógenos**, pero no todos los microorganismos.

Desinfectante

Tiene **baja toxicidad selectiva**. Solo puede ser aplicado a **superficies inanimadas**.

Antiséptico

**Agente antimicrobiano** muy poco tóxico como para ser aplicado en piel y mucosas.

Quimioterapéuticos (Definición)

**Agente antimicrobiano** con **elevada toxicidad selectiva**. Puede ser ingerido y se usa para el control de enfermedades sin dañar al hospedador.

Medios de Cultivo y Nutrición Microbiana

Nutriente

**Compuesto químico** del medio externo a partir del cual se forman los componentes celulares.

Medio de Cultivo

Conjunto de **nutrientes necesarios** para el crecimiento de un microorganismo.

Medio Definido

Se conoce su composición porque se prepara a partir de **compuestos químicos puros**.

Medio Complejo

Se desconoce la composición química exacta. Además, se añaden **hidrolizados de compuestos naturales** como extracto de carne de levadura, peptona o sangre.

Medio Selectivo

Tiene algún componente que **inhibe el crecimiento de un microorganismo** y favorece el de otro.

Medio Diferencial

Permite **distinguir microorganismos** en base a algún rasgo observable.

Medio de Enriquecimiento

Permite **aislar un tipo de microorganismo**.

Clasificación Nutricional de Microorganismos

Los microorganismos se clasifican según su **fuente de energía (1)** y su **fuente de carbono (2)**:

Fotoautótrofos

1. **Luz** 2. **CO₂** (carbono, oxígeno)

Fotoheterótrofos

1. **Luz** 2. **Compuestos orgánicos** (oxígeno, nitrógeno, hidrógeno)

Quimiolitoautótrofos

1. **Compuestos inorgánicos** (H₂, NH₃, NO₂, H₂S) 2. **CO₂**.

Quimioheterótrofos

1. **Compuestos orgánicos** 2. **Compuestos orgánicos**.

Agentes Antimicrobianos y Resistencia

Quimioterapéuticos

Dianas de Acción

• **Síntesis de proteínas**.
• **Síntesis de la pared celular**.
• **Metabolismo del ácido fólico**.
• **Elongación de ARN**.
• **ADN girasa**.

Análogos de Factores de Crecimiento

Son **sustancias sintéticas**.

Antibióticos

**Compuestos químicos** producidos por microorganismos que **inhiben o matan** a otros microorganismos.

Resistencia a Antibióticos

**Capacidad adquirida** de un organismo para resistir los efectos de un agente quimioterapéutico al que suele ser sensible.

Mecanismos de Resistencia

• **Permeabilidad reducida**.
• **Inactivación del antibiótico**.
• **Alteración de la diana**.