Conceptes Clau de Microbiologia i Bacteriologia

Conceptes Bàsics d'Epidemiologia i Control

Hoste susceptible: Individu propens a contraure infeccions per un patogen determinat.

Zoonosi: Malaltia infecciosa que es transmet de manera natural dels animals vertebrats als humans.

Reservori: Font (organisme viu o ambient inanimat) on un agent infecciós viu, es multiplica i del qual depèn per a la seva supervivència.

Portador: Individu que allotja un agent infecciós sense presentar símptomes clínics de la malaltia, però que pot transmetre'l a altres.

Vector: Organisme viu (generalment un artròpode) que transmet agents infecciosos d'un hoste infectat a un altre.

Fòmit: Objecte inanimat que, si es contamina amb patògens, pot contribuir a la seva transmissió.

Esterilització (material net): Procés per eliminar tots els microorganismes, habitualment mitjançant autoclau a 121°C, 1 atmosfera de pressió, durant 15-20 minuts.

Esterilització (material contaminat/resistent): Procés per eliminar microorganismes resistents (com prions o espores), habitualment mitjançant autoclau a 134°C, 2 atmosferes de pressió, durant 15-20 minuts.

Estructura Bacteriana Fonamental

Paret Bacteriana (Peptidoglicà)

Estructura essencial, externa a la membrana citoplasmàtica, que dona rigidesa i forma a la cèl·lula bacteriana. És porosa.

• Composició: Esquelet de sucres N-acetilglucosamina (NAG) i àcid N-acetilmuràmic (NAM) units per enllaços β-1,4-glucosídics. Cadenes laterals de tetrapèptids unides al NAM.
• Unió de cadenes: Diferent en bacteris gramnegatius (G-) (unió peptídica directa) i grampositius (G+) (mitjançant ponts interpeptídics, sovint de pentaglicina).

Membrana Externa (Només Gramnegatius)

Lipopolisacàrid (LPS): Component principal de la membrana externa dels bacteris gramnegatius.

• Antigen O: Cadena polisacarídica externa, variable entre soques, altament antigènica (diana per a la resposta immunitària) i útil per a la serotipificació.
• Core (Nucli): Polisacàrid central conservat (oligosacàrid).
• Lípid A: Component lipídic intern, responsable de l'activitat d'endotoxina del bacteri.

Bacil Àcid-Alcohol Resistent (BAAR): Bacteris (com Mycobacterium) amb una paret rica en lípids (àcids micòlics) que requereixen tincions especials com la de Ziehl-Neelsen per ser visualitzats.

Genètica Bacteriana

Cromosoma bacterià: Molècula principal d'ADN, generalment circular, bicatenària i superenrotllada. Es troba lliure al citoplasma, en una regió anomenada nucleoide.

Plàsmids: Molècules d'ADN circular extracromosòmic, més petites que el cromosoma. No són essencials per a la supervivència bàsica, però sovint confereixen avantatges adaptatius:

• Resistència a antibiòtics: Contenen gens que codifiquen enzims per degradar o inactivar antibiòtics (ex: β-lactamases).
• Virulència: Porten gens que codifiquen factors que augmenten la patogenicitat (ex: toxines, adhesines).
• Degradatius: Contenen gens per a enzims que permeten metabolitzar substàncies poc comunes o tòxiques.

Estructures Externes i Apèndixs Bacterians

Càpsula Bacteriana

Capa externa (generalment de polisacàrids, de vegades proteïnes) que envolta la paret cel·lular d'alguns bacteris. No és essencial, però proporciona avantatges (ex: colònies d'aspecte mucós en Klebsiella pneumoniae).

Funcions:

• Protecció: Contra la dessecació, fagocitosi i acció de substàncies antibacterianes (ex: lisozim, sistema del complement).
• Adherència: Facilita la unió a altres bacteris, a superfícies (formació de biofilms) o a cèl·lules de l'hoste.
• Antifagocítica: Dificulta la ingestió per cèl·lules del sistema immunitari de l'hoste.
• Actua com a antigen capsular (Antigen K), útil en serotipificació.

Flagel Bacterià

Apèndix filamentós llarg i prim (aprox. 20 nm de diàmetre), ancorat a la membrana i paret cel·lular, responsable de la mobilitat activa (natació) en medis líquids o sobre superfícies humides. Present principalment en bacils i vibrions; rar en cocs. Constitueix l'antigen flagel·lar H.

Fímbries (o Pili Comuns)

Apèndixs curts, prims i nombrosos. Funció principal d'adhesió a superfícies vives (cèl·lules hoste) o inerts. Ajuden a la colonització i a la formació de biofilms.

Pili Sexuals (o Pili F)

Apèndixs més llargs i menys nombrosos que les fímbries. Funció específica en la conjugació bacteriana, actuant com a pont per a la transferència de material genètic (especialment plasmidis) entre bacteris.

Endòspores (o Espores Bacterianes)

Formes de resistència altament diferenciades, produïdes per alguns gèneres bacterians (ex: Bacillus, Clostridium) en resposta a condicions ambientals desfavorables (manca de nutrients, temperatures extremes, etc.). Permeten la supervivència en estat latent fins que les condicions tornen a ser favorables per al creixement vegetatiu.

Tincions i Requeriments Nutricionals

Tincions Bacteriològiques

Tinció simple: Utilitza un únic colorant bàsic (ex: blau de metilè) per augmentar el contrast i permetre observar la morfologia (forma) i l'agrupació de les cèl·lules bacterianes.

Tinció diferencial: Utilitza una seqüència de colorants per diferenciar grups de bacteris (ex: Tinció de Gram diferencia entre grampositius i gramnegatius) o visualitzar estructures específiques.

Tinció especial: Dissenyada per tenyir estructures bacterianes específiques que no es veuen bé amb tincions simples o diferencials. Ex: Tinció d'endòspores de Wirtz-Conklin (verd de malaquita tenyeix les endòspores de verd i la safranina les cèl·lules vegetatives de vermell/rosa).

Tipus Nutricionals de Bacteris

Bacteris no exigents: No tenen requeriments nutricionals específics complexos. Poden créixer en medis de cultiu generals amb fonts bàsiques de carboni, nitrogen i energia.

Bacteris exigents (Auxòtrofs): Necessiten un o més compostos orgànics específics (vitamines, aminoàcids, factors de creixement) que no poden sintetitzar per si mateixos. Requereixen medis de cultiu enriquits i, de vegades, condicions d'incubació específiques.

Bacteris energèticament dependents (Paràsits energètics): No poden produir ni emmagatzemar energia (ATP) de forma eficient. Obtenen l'energia directament de la cèl·lula hoste (són paràsits intracel·lulars obligats, ex: Chlamydia, Rickettsia).

Condicions Ambientals per al Creixement Bacterià

Relació amb l'Oxigen

• Aerobis estrictes (o obligats): Necessiten oxigen per al seu metabolisme energètic (respiració aeròbica).
• Anaerobis estrictes (o obligats): L'oxigen els és tòxic; obtenen energia per fermentació o respiració anaeròbica.
• Anaerobis facultatius: Poden créixer tant en presència com en absència d'oxigen (mitjançant respiració aeròbica, anaeròbica o fermentació), però creixen millor amb oxigen.
• Anaerobis aerotolerants: No utilitzen l'oxigen per al seu metabolisme (són fermentadors), però poden sobreviure i créixer en la seva presència.
• Microaeròfils: Requereixen oxigen per créixer, però a concentracions inferiors a la de l'aire atmosfèric (2-10%).
• Capnòfils: Requereixen concentracions més elevades de diòxid de carboni (CO2) (5-10%) per créixer òptimament.

Temperatura

• Psicròfils: Creixen òptimament a baixes temperatures (0-20°C).
• Mesòfils: Creixen òptimament a temperatures moderades (20-45°C). La majoria dels patògens humans són mesòfils.
• Termòfils: Creixen òptimament a altes temperatures (>55°C).

pH

• Neutròfils: Creixen òptimament a pH proper a la neutralitat (aproximadament 5.5-8.0).
• Acidòfils: Creixen òptimament a pH àcid (<5.5).
• Alcalòfils (o Basòfils): Creixen òptimament a pH alcalí (>8.0).

Medis de Cultiu

Medis generals (o bàsics): Permeten el creixement de la majoria de microorganismes no exigents. Contenen els nutrients essencials bàsics (ex: aigua de peptona, brou nutritiu, agar nutritiu, agar Müeller-Hinton).

Medis enriquits: Són medis generals als quals s'han afegit nutrients addicionals (ex: sang, sèrum, extracte de llevat) per permetre el creixement de microorganismes exigents (ex: agar sang, agar xocolata).

Medis selectius: Contenen substàncies (ex: antibiòtics, sals biliars, colorants) que inhibeixen el creixement de certs tipus de microorganismes, afavorint el creixement dels desitjats (ex: agar MacConkey és selectiu per a bacteris gramnegatius; agar Sabouraud és selectiu per a fongs).

Medis diferencials: Contenen indicadors (ex: indicadors de pH, substrats cromogènics) que permeten distingir entre diferents tipus de microorganismes basant-se en les seves característiques bioquímiques o metabòliques (ex: agar MacConkey diferencia els bacteris que fermenten la lactosa -colònies roses- dels que no la fermenten -colònies incolores-).

Nota: Molts medis són alhora selectius i diferencials (ex: Agar MacConkey).

Fases del Creixement Bacterià (en Cultiu Líquid)

1. Fase de latència (o adaptació): Els bacteris s'adapten al nou medi. Hi ha activitat metabòlica però poca o cap divisió cel·lular.
2. Fase exponencial (o logarítmica): Les cèl·lules es divideixen a una taxa constant i màxima en les condicions donades. La població augmenta exponencialment.
3. Fase estacionària: La taxa de creixement disminueix i s'iguala a la taxa de mort, degut a l'esgotament de nutrients essencials i/o l'acumulació de productes de rebuig tòxics. El nombre de cèl·lules viables es manté relativament constant.
4. Fase de mort (o declivi): La taxa de mort supera la taxa de creixement (si n'hi ha). El nombre de cèl·lules viables disminueix progressivament degut a les condicions desfavorables.