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Se considera que las bacterias emergieron hace aproximadamente unos cuatro billones de años en el mundo. Estas constituyen la forma de vida más abundante sobre el planeta, si se tiene en cuenta la biomasa y el número de especies. La bacteriología es una de las ramas de la microbiología y se encarga del estudio de estos microorganismos. Estos son causantes de múltiples enfermedades que han afectado a la humanidad desde períodos muy antiguos. Vale recordar el caso de la peste bubónica, el cólera, la difteria, la tuberculosis, la sífilis y el tétano, por solo mencionar algunas.
También es muy necesario aclarar, que además de las epidemias antiguas, en la actualidad existen muchas bacterias causantes de enfermedades re-emergentes. Esto sobre todo aquellas especies que debido a la resistencia antibiótica que se ha desarrollado frente a los tratamientos clínicos actuales, se ha vuelto muy difícil su manejo y erradicación. No obstante, existen aspectos positivos de gran importancia atribuidos a esta clase de microorganismos.
Ellos son componentes importantes de la microbiota normal de distintas regiones anatómicas del organismo humano, como piel, mucosas y tracto gastrointestinal. Mismos en el que están contenidos aproximadamente un billón (1012) de microorganismos por mililitro de contenido fecal. Alberga entre 500 y 1000 diferentes especies bacterianas, las cuales son extremadamente importantes para la fijación de componentes esenciales. Esto para la nutrición como vitaminas, degradación de ácido graso, síntesis de micronutrientes y degradación de carcinógenos y toxinas. Por otro lado, tienen un carácter defensivo en esta y en muchas otras regiones anatómicas impidiendo la colonización de bacterias patógenas.
Características generales de las bacterias y su relación con la terapéutica antibiótica
Las bacterias son un grupo heterogéneo de microorganismos que tienen una amplia diversidad de nichos ecológicos. Van desde el hielo de los glaciares hasta el interior de los volcanes. Estas están constituidas por células del tipo procariotas. Para su mejor estudio se describe su estructura dividiéndola en organelos internos y organelos externos; los organelos externos son aquellos que se encuentran por fuera de la pared celular y organelos internos el resto.
Dentro de los organelos internos se encuentra el nucleoide, constituido por ácido nucleico que contienen la información genética necesaria para las bacteria. No se encuentra delimitado por una envoltura nuclear, está constituido por una doble hebra de ADN circular. Tiene dominios que se doblan y tuercen para ser almacenados en la célula como estructuras empaquetadas o superenrolladas. Miden aproximadamente un micrómetro y contienen entre 1 y 6 millones de pares de bases. El citoplasma constituido por una suspensión coloidal en el que se encuentran embebidos todos los organelos citoplasmáticos.
Ribosomas en los que se realiza la síntesis de proteínas. Diferentes gránulos que contienen sustancias de reservas como gránulos de volutina y gránulos de glucagón. Además, se pueden encontrar pequeños elementos extracromosales circulares constituidos por ácido nucleicos, denominados plásmidos. Por debajo de la pared celular se encuentra la membrana citoplasmática, la capa más interna, compuesta por proteínas y fosfolípidos (bicapa lipídica).
Dentro de las principales funciones se encuentran la permeabilidad selectiva, el transporte de solutos, y en los organismos aeróbicos la fosforilación oxidativa. Además aquí ocurre la liberación de enzimas hidrolíticas y el reciclamiento de receptores. Por otra parte, dentro de las estructuras fundamentales de una bacteria está la pared celular, esta le brinda forma a la bacteria, le confiere propiedades antigénicas, interfiere en su propia biosíntesis y le brinda protección.
Estructura bacteriana
En las bacterias grampositivas, esta estructura contiene varias capas de peptidoglucano (formado por los azúcares N-acetilglucosamina más N-acetilmurámico y un tetrapéptido) que retienen el cristal violeta utilizado en la tinción de Gram; otros componentes de la pared incluyen redes de ácido teicoico y ácido lipoteicoico. Las bacterias gramnegativas cuentan con dos membranas (una externa y una interna) así como una capa delgada de peptidoglucano entre ambas, en el llamado espacio periplasmático.
Dentro de las estructuras externas se encuentran; los pilis o fimbrias que intervienen en la conjugación y adhesión de las bacterias a la superficie, la cápsula que puede estar presente en algunas especies bacterianas y que los protege de la fagocitosis, las esporas que se producen cuando existen condiciones ambientales desfavorables, y los flagelos constituidos por proteínas del tipo tubulinas que le confieren movilidad a la célula, y que pueden disponerse en diferentes números y posiciones (flagelación peritrichea, monotrichea, lofotrichea). El conocimiento de la estructura y las funciones de cada uno de los elementos de la célula permiten el diseño de un grupo amplio de antimicrobianos.
De manera general, se clasifican de acuerdo al sitio de acción de los mismos, en antimicrobianos que actúan en la pared, los que actúan en cuanto a la síntesis de proteínas, en la síntesis de ácidos nucleicos, y entre la membrana celular. A escala de la pared celular actúan los β-lactámicos, que incluyen penicilinas, cefalosporinas, monobactámicos y carbapenémicos. El mecanismo de acción de estas sustancias se debe a que se unen a los sitios diana de la pared celular, que en estos casos son las proteínas fijadoras de penicilinas (Pbps) o β-lactámicos. El fármaco se una a través de enlaces covalentes a un sitio activo de serina que interactúa con grupo carbonilo del anillo β-lactámico.
Anatomía bacteriana
En los ribosomas actúan Aminoglucósidos (Estreptomicina, kanamicina, neomicina, tobramicina, gentamicina). Estos se unen a la subunidad 30 s del ribosoma bacteriano inhibiendo la síntesis de proteínas necesarias para los microorganismos. Macrólidos, tetraciclinas, cetólidos, clindamicina y oxazolidonas (linezolid) también se unen a lugares diversos en el ribosoma bacteriano e inhiben la síntesis proteica. Las quinolonas actúan a nivel del núcleo interfiriendo en la síntesis del ADN, provocando la muerte celular bacteriana por fragmentación de los cromosomas.
Penetran la pared celular a través de porinas, inhibiendo directamente la replicación bacteriana al interactuar con dos enzimas; ADN girasa (proteína tetramérica compuesta por dos pares de subunidades A y B, codificadas por los genes GyrA y GyrB) y topoisomerasa IV (proteína tetramérica compuesta por dos pares de subunidades A y B, codificados por los genes ParC y ParE), las cuales son necesarias para realizar el superenrollamiento del ADN. Específicamente, ADN girasa es el blanco primario en bacterias Gram negativas, mientras que topo-isomerasa IV lo es en bacterias Gram positivas. Algunas quinolonas con espectro de actividad y potencia mejorada, parecen tener como blanco ambas enzimas. A este nivel actúan, además, las sulfonamidas, el trimemembrana citoplasmática actúan otros antimicrobianos como las polimixinas, lipopéptidos y polienos.
El sitio blanco de las polimixinas es el lípido A del LPS y para su acción es crucial la naturaleza anfipática de estos antimicrobianos. Después de insertada, la molécula de polimixina condiciona un deterioro del ensamblaje de los ácidos grasos de la molécula del lípido A, provocando una expansión estructural de la membrana externa. Posteriormente, y a través de mecanismos no bien dilucidados, se genera una fusión de la capa interna de la membrana externa con la cara externa de la membrana citoplasmática.
Investigación de microorganismos
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