Microbiología: Nutrición, Crecimiento y Patogenicidad Bacteriana

Nutrición Bacteriana

La nutrición es el proceso por el cual los seres vivos obtienen los nutrientes necesarios para su crecimiento. Los requerimientos nutricionales básicos incluyen:

Macronutrientes

Son los elementos esenciales que las bacterias necesitan en grandes cantidades. Incluyen: carbono, oxígeno, nitrógeno, hidrógeno, azufre, fósforo, potasio, calcio, magnesio y hierro.

Micronutrientes

Son cofactores enzimáticos, generalmente metales inorgánicos como magnesio, cobalto, níquel, zinc y cobre.

Clasificación según la fuente de carbono

• Autótrofos: Utilizan CO2 como fuente de carbono.
• Heterótrofos: Utilizan moléculas orgánicas preformadas como fuente de carbono.

Clasificación según la fuente de energía

• Fotótrofos: Obtienen energía de la luz solar mediante fotosíntesis.
• Quimiotrofos: Obtienen energía de la oxidación de moléculas orgánicas e inorgánicas.

Clasificación según la fuente de hidrógeno y electrones

• Litotrofos
• Organotrofos

Grupos Nutricionales

• Fotoautótrofos: Carbono de CO2, energía de la luz, electrones de materia orgánica.
• Fotoheterótrofos: Carbono de moléculas preformadas, energía de reacciones químicas, electrones de materia orgánica.
• Quimioautótrofos: Carbono de CO2, energía de la luz, electrones de materia orgánica.
• Quimioheterótrofos: Carbono de CO2, energía de reacciones químicas, electrones de materia orgánica.

Mecanismos de Captación de Nutrientes

• Difusión pasiva o facilitada: Movimiento de nutrientes de alta a baja concentración a través de la membrana plasmática.
• Transporte activo: Movimiento de solutos contra un gradiente de concentración, utilizando energía metabólica.
• Translocación de grupos: Paso de solutos al interior de la célula tras alteración química, uniéndose a fosfoenolpiruvato.

Crecimiento Bacteriano

El crecimiento bacteriano se define como el aumento en el número de células. La multiplicación se da principalmente por fisión binaria.

Fases de la Fisión Binaria

1. Replicación del ADN.
2. Aumento del tamaño celular.
3. Invaginación de la membrana y formación del septo.
4. Terminación del septo y división celular.

Curva de Crecimiento Bacteriano

• Fase de latencia: Adaptación al ambiente.
• Fase exponencial: Crecimiento rápido y constante.
• Fase estacionaria: Equilibrio entre crecimiento y muerte celular debido al agotamiento de nutrientes.
• Fase de declinación o muerte: Disminución del número de células debido a la falta de nutrientes y acumulación de productos tóxicos.

Efecto de Factores Ambientales en el Crecimiento

Disponibilidad de Agua

Las bacterias halófilas requieren altas concentraciones de sodio para crecer:

• Discretamente halófilos (1-6% NaCl).
• Moderadamente halófilos (6-15% NaCl).
• Halófilos extremos (15-30% NaCl).

pH

• Acidófilos (pH 0-5.5).
• Neutrófilos (pH 5.5-8).
• Alcalófilos (pH 8-11.5).

Temperatura

• Psicrófilos (0-15 °C).
• Mesófilos (20-45 °C).
• Termófilos (más de 55 °C).

Oxígeno

• Aerobios: Requieren O2.
• Anaerobios: No requieren O2.
• Aerobios facultativos: Crecen con o sin O2.

Enzimas que Destruyen Formas Tóxicas de O2

Catalasa, peroxidasa y superóxido dismutasa.

Patogenicidad Bacteriana

Patógeno

Microorganismo capaz de causar enfermedad, sobreviviendo y multiplicándose en los tejidos del hospedador, produciendo sustancias nocivas e invadiendo tejidos.

Oportunista

Microorganismo que causa infección en hospedadores inmunocomprometidos.

Conceptos Inmunológicos

• Inmunocompetencia: Capacidad del organismo para luchar contra microorganismos.
• Inmunocomprometido: Sistema inmunológico debilitado.
• Inmunosupresión: Anulación de la respuesta inmunitaria.
• Inmunodepresión: Fuerte disminución de la respuesta inmunitaria.

Salud y Enfermedad

• Salud: Estado de funcionamiento normal del organismo.
• Enfermedad: Deterioro del estado normal del organismo.
• Enfermedad Esporádica: Ocasional e irregular.
• Enfermedad Endémica: Estable y de baja frecuencia en una región.
• Epidemia: Propagación rápida de una enfermedad en un tiempo determinado.
• Pandemia: Epidemia que se extiende a muchos países.

Signos y Síntomas

• Signo: Manifestación clínica objetiva.
• Síntoma: Manifestación clínica subjetiva.
• Síndrome: Conjunto de signos y síntomas que definen una enfermedad.

Virulencia y Dosis

• Virulencia: Capacidad de un microorganismo para causar enfermedad.
• Dosis Infecciosa 50 (DI50): Cantidad de microorganismos que causan infección en el 50% de los individuos.
• Dosis Letal 50 (DL50): Cantidad de microorganismos que causan la muerte en el 50% de los individuos.

Curso de la Enfermedad Infecciosa

• Período de Incubación: Tiempo entre la infección y la aparición de los primeros síntomas.
• Pródromos: Primeros síntomas inespecíficos.
• Período de Estado: Manifestación de los síntomas característicos.
• Período de Declive: Desaparición de los síntomas.

Ciclo de la Enfermedad Infecciosa

Patógeno, fuente del patógeno, transmisión al huésped, susceptibilidad y abandono del hospedero.

Reservorio

Lugar donde vive normalmente el patógeno.

Fuente

Lugar desde donde se transmite el patógeno al hospedero (animada o inanimada).

Portador

Persona infectada que puede transmitir el patógeno:

• Portador en incubación: Aún sin síntomas, pero desarrollará la enfermedad.
• Portador convaleciente: Transmite la enfermedad después de superarla.
• Portador sano: Transmite el patógeno sin padecer la enfermedad.

Mecanismos de Transmisión

• Contagio Directo: Transmisión rápida entre fuente y susceptible.
• Contagio Indirecto: Transmisión con cierta resistencia en el ambiente.
• Transmisión por Vectores: Animales como transportadores.
• Transmisión por Vehículo: Agua y alimentos contaminados.
• Transmisión por Vía Aérea: Gotas de saliva, polvo.
• Transmisión por Fómites: Objetos inanimados contaminados.

Susceptibilidad del Hospedador

Una persona es susceptible cuando no está inmunizada. El hospedero abandona al patógeno de forma activa o pasiva.

Infección

Proceso en el que los microorganismos penetran, se desarrollan y multiplican en un organismo.

Determinantes de Patogenicidad Bacteriana

Transmisión, adherencia, invasividad y producción de toxinas.

Toxinas

Compuestos producidos por bacterias que causan daño celular.

Exotoxinas

Proteínas o péptidos excretados por la bacteria. Son termolábiles y pueden convertirse en toxoides. Son altamente específicas y antigénicas.

Endotoxinas

Lipopolisacáridos liberados de la pared celular de bacterias gramnegativas. Son termoestables, inespecíficas y no pueden convertirse en toxoides.