Las bacterias

Enviado por latiniando

Son seres generalmente unicelulares que pertenecen al grupo de los protistos inferiores. Son células de tamaño variable cuyo límite inferior está en las 0,2m y el superior en las 50m ; sus dimensiones medias oscilan entre 0,5 y 1m . Las bacterias tienen una estructura menos compleja que la de las células de los organismos superiores: son células procariotas (su núcleo está formado por un único cromosoma y carecen de membrana nuclear). Igualmente son muy diferentes a los virus, que no pueden desarrollarse más dentro de las células y que sólo contienen un ácido nucleico.

Las bacterias juegan un papel fundamental en la naturaleza y en el hombre: la presencia de una flora bacteriana normal es indispensable, aunque gérmenes son patógenos. Análogamente tienen un papel importante en la industria y permiten desarrollar importantes progresos en la investigación, concretamente en fisiología celular y en genética. El examen microscópico de las bacterias no permite identificarlas, ya que existen pocos tipos morfológicos, cocos (esféricos), bacilos (bastón), espirilos (espiras) y es necesario por lo tanto recurrir a técnicas que se detallarán más adelante. El estudio mediante la microscopia óptica y electrónica de las bacterias revela la estructura de éstas.
Estructura y fisiología de las bacterias.
Estructura de superficie y de cubierta.
· La cápsula no es constante. Es una capa gelatinomucosa de tamaño y composición variables que juega un papel importante en las bacterias patógenas.
· Los cilios, o flagelos, no existen más que en ciertas especies. Filamentosos y de longitud variable, constituyen los órganos de locomoción. Según las especies, pueden estar implantados en uno o en los dos polos de la bacteria o en todo su entorno. Constituyen el soporte de los antígenos "H". En algunos bacilos gramnegativos se encuentran pili, que son apéndices más pequeños que los cilios y que tienen un papel fundamental en genética bacteriana.
· La pared que poseen la mayoría de las bacterias explica la constancia de su forma. En efecto, es rígida, dúctil y elástica. Su originalidad reside en la naturaleza química del compuesto macromolecular que le confiere su rigidez. Este compuesto, un mucopéptido, está formado por cadenas de acetilglucosamina y de ácido murámico sobre las que se fijan tetrapéptidos de composición variable. Las cadenas están unidas por puentes peptídicos. Además, existen constituyentes propios de las diferentes especies de la superficie.

La diferencia de composición bioquímica de las paredes de dos grupos de bacterias es responsable de su diferente comportamiento frente a un colorante formado por violeta de genciana y una solución yodurada (coloración Gram). Se distinguen las bacterias grampositivas (que tienen el Gram después de lavarlas con alcohol) y las gramnegativas (que pierden su coloración).

Se conocen actualmente los mecanismos de la síntesis de la pared. Ciertos antibióticos pueden bloquearla. La destrucción de la pared provoca una fragilidad en la bacteria que toma una forma esférica (protoplasto) y estalla en medio hipertónico (solución salina con una concentración de 7 g. de NaCI por litro).
· La membrana citoplasmática, situada debajo de la pared, tiene permeabilidad selectiva frente a las sustancias que entran y salen de la bacteria. Es soporte de numerosas enzimas, en particular las respiratorias. Por último, tiene un papel fundamental en la división del núcleo bacteriano. Los mesosomas, repliegues de la membrana, tienen una gran importancia en esta etapa de la vida bacteriana.

Estructuras internas.
· El núcleo lleva el material genético de la bacteria; está formado por un único filamento de ácido desoxirribonucleico (ADN) apelotonado y que mide cerca de 1 mm de longitud (1000 veces el tamaño de la bacteria).
· Los ribosomas son elementos granulosos que se hallan contenidos en el citoplasma bacteriano; esencialmente compuestos por ácido ribonucleico, desempeñan un papel principal en la síntesis proteica.
· El citoplasma, por último, contiene inclusiones de reserva.
La división celular bacteriana.

La síntesis de la pared, el crecimiento bacteriano y la duplicación del ADN regulan la división celular. La bacteria da lugar a dos células hijas. La división empieza en el centro de la bacteria por una invaginación de la membrana citoplasmática que da origen a la formación de un septo o tabique transversal. La separación de las dos células va acompañada de la segregación en cada una de ellas de uno de los dos genomas que proviene de la duplicación del ADN materno.
Espora bacteriana.

Ciertas bacterias grampositivas pueden sintetizar un órgano de resistencia que les permite sobrevivir en condiciones más desfavorables, y se transforma de nuevo en una forma vegetativa cuando las condiciones del medio vuelven a ser favorables. Esta espora, bien estudiada gracias a la microscopia electrónica, contiene la información genética de la bacteria la cual está protegida mediante dos cubiertas impermeables. Se caracteriza por su marcado estado de deshidratación y por la considerable reducción de actividades metabólicas, lo que contrasta con su riqueza enzimática. La facultad de esporular está sometida a control genético y ciertos gérmenes pueden perderla. La germinación de las esporas es siempre espontánea. Da lugar al nacimiento de una bacteria idéntica al germen que había esporulado.

Nutrición y crecimiento bacterianos.

Las bacterias necesitan de un aporte energético para desarollarse.
· Se distinguen distintos tipos nutricionales según la fuente de energía utilizada: las bacterias que utilizan la luz son fotótrofas y las que utilizan los procesos de oxirreducción son quimiótrofas. Las bacterias pueden utilizar un sustrato mineral (litótrofas) u orgánico (organótrofas). Las bacterias patógenas que viven a expensas de la materia orgánica son quimioorganótrofas.
· La energía en un sustrato orgánico es liberada en la oxidación del mismo mediante sucesivas deshidrogenaciones. El aceptor final del hidrógeno puede ser el oxígeno: se trata entonces de una respiración. Cuando el aceptor de hidrógeno es una sustancia orgánica (fermentación) o una sustancia inorgánica, estamos frente a una anaerobiosis.
· Además de los elementos indispensables para la síntesis de sus constituyentes y de una fuente de energía, ciertas bacterias precisan de unas sustancias específicas: los factores de crecimiento. Son éstos unos elementos indispensables para el crecimiento de un organismo incapaz de llevar a cabo su síntesis. Las bacterias que precisan de factores de crecimiento se llaman "autótrofas". Las que pueden sintetizar todos sus metabolitos se llaman "protótrofas". Ciertos factores son específicos, tal como la nicotinamida (vitamina B,) en Proteus. Existen unos niveles en la exigencia de las bacterias. Según André Lwoff, se pueden distinguir verdaderos factores de crecimiento, absolutamente indispensables, factores de partida, necesarios al principio del crecimiento y factores estimulantes. El crecimiento bacteriano es proporcional a la concentración de los factores de crecimiento. Así, las vitaminas, que constituyen factores de crecimiento para ciertas bacterias, pueden ser dosificadas por métodos microbiológicos (B12 y Lactobacillus lactis Doraren).

Se puede medir el crecimiento de las bacterias siguiendo la evolución a lo largo del tiempo del número de bacterias por unidad de volumen. Se utilizan métodos directos como pueden ser el contaje de gérmenes mediante el microscopio o el contaje de colonias presentes después de un cultivo de una dilución de una muestra dada en un intervalo de tiempo determinado. Igualmente se utilizan métodos indirectos (densidad óptica más que técnicas bioquímicas).

Existen seis fases en las curvas de crecimiento. Las más importantes son la fase de latencia (que depende del estado fisiológico de los gérmenes estudiados) y la fase exponencial, en la que la tasa de crecimiento es máxima. El crecimiento se para como consecuencia del agotamiento de uno o varios alimentos, de la acumulación de sustancias nocivas, o de la evolución hacia un pH desfavorable: se puede obtener una sincronización en la división de todas las células de la población, lo que permite estudiar ciertas propiedades fisiológicas de los gérmenes.
Genética bacterian a.
Por la rapidez en su multiplicación, se eligen las bacterias como material para los estudios genéticos. En un pequeño volumen forman enormes poblaciones cuyo estudio evidencia la aparición de individuos que tienen propiedades nuevas. Se explica este fenómeno gracias a dos procesos comunes a todos los s o, traducidas por la aparición brusca eres vivos: las variaciones del genotipo de un carácter transmisible a la descendencia, y las variaciones fenotípicas, debidas al medio, no transmisibles y de las que no es apropiado hablar en genética. Las variaciones del genotipo pueden provenir de mutaciones, de transferencias genéticas y de modificaciones extracromosómicas.
Las mutaciones.

Todos los caracteres de las bacterias pueden ser objeto de mutaciones y ser modificados de varias maneras.

Las mutaciones son raras: la tasa de mutación oscila entre 10 y 100. Las mutaciones aparecen en una sola vez, de golpe. Las mutaciones son estables: un carácter adquirido no puede ser perdido salvo en caso de mutación reversible cuya frecuencia no es siempre idéntica a las de las mutaciones primitivas. Las mutaciones son espontáneas: no son inducidas, sino simplemente reveladas por el agente selectivo que evidencia los mutantes. Los mutantes, por último, son específicos: la mutación de un carácter no afecta a la de otro.

El estudio de las mutaciones tiene un interés fundamental. En efecto, tiene un interés especial de cara a la aplicación de dichos estudios a los problemas de resistencia bacteriana a los antibióticos. Análogamente tiene una gran importancia en los estudios de fisiología bacteriana.
Transferencias genéticas.

Estos procesos son realizados mediante la transmisión de caracteres hereditarios de una bacteria dadora a una receptora. Existen varios mecanismos de transferencia genética.

A lo largo de la transformación, la bacteria receptora adquiere una serie de caracteres genéticos en forma de fragmento de ADN. Esta adquisición es hereditaria. Este fenómeno fue descubierto en los pneumecocos en 1928.
En la conjugación, el intercambio de material genético necesita de un contacto entre la bacteria dadora y la bacteria receptora. La cualidad de dador está unida a un factor de fertilidad (F) que puede ser perdido. La transferencia cromosómica se realiza generalmente con baja frecuencia. No obstante, en las poblaciones F+, existen mutantes capaces de transferir los genes cromosómicos a muy alta frecuencia.
La duración del contacto entre bacteria dadora y bacteria receptora condiciona la importancia del fragmento cromosómico transmitido. El estudio de la conjugación ha permitido establecer los mapas cromosómicos de ciertas bacterias. Ciertamente, la conjugación juega un papel en la aparición en las bacterias de resistencia a los antibióticos.
La transducción es una transferencia genética obtenida mediante introducción en una bacteria receptora de genes bacterianos inyectados por un bacteriófago. Se trata de un virus que infecta ciertas bacterias sin destruirlas y cuyo ADN se integra en el cromosoma bacteriano. La partícula fágica transducida a menudo ha perdido una parte de su genoma que es sustituida por un fragmento de gene de la bacteria huésped, parte que es así inyectada a la bacteria receptora. Según el tipo de transducción, todo gen podrá ser transferido o, por el contrario, lo serán un grupo de genes determinados.
Variaciones extracromosómicas.

Además de por mutaciones y transferencias genéticas, la herencia bacteriana pude ser modificada por las variaciones que afectan ciertos elementos extracromosómicos que se dividen con la célula y son responsables de caracteres transmisibles: son los plasmidios y episomas entre los cuales el factor de transferencia de residencia múltiple juega un papel principal en la resistencia a los antibióticos.
Clasificación de las bacterias.
La identificación de las bacterias es tanto más precisa cuanto mayor es el número de criterios utilizados. Esta identificación se realiza a base de modelos, agrupados en familias y especies en la clasificación bacteriológica. Las bacterias se reúnen en 11 órdenes:
- Las eubacteriales, esféricas o bacilares, que comprenden casi todas las bacterias patógenas y las formas fotótrofas.
- Las pseudomonadales, orden dividido en 10 familias entre las que cabe citar las Pseudomonae y las Spirillacae.
- Las espiroquetales (treponemas, leptospiras).
- Las actinomicetales (micobacterias, actinomicetes).
- Las rickettsiales.
- Las micoplasmales.
- Las clamidobacteriales.
- Las hifomicrobiales.
- Las beggiatoales.
- Las cariofanales.
- Las mixobacteriales.
Relaciones entre la bacteria y su huésped.
Ciertas bacterias viven independientes e otros seres vivos. Otras son parásitas. Pueden vivir en simbiosis con su huésped ayudándose mutuamente o como comensales (sin beneficio). Pueden ser patógenas, es decir, vivir de su huésped.
La virulencia es la aptitud de un microorganismo para multiplicarse en los tejidos de su huésped (creando en ellos alteraciones). Esta virulencia puede estar atenuada (base del principio de la vacunación) o exaltada (paso de un sujeto a otro). La virulencia puede ser fijada por liofilización. Parece ser función del huésped (terreno) y del entorno (condiciones climáticas). La puerta de entrada de la infección tiene igualmente un papel considerable en la virulencia del germen.
El poder patógeno es la capacidad de un germen de implantarse en un huésped y de crear en él trastornos. Está ligada a dos causas:
- La producción de lesiones en los tejidos mediante constituyentes de la bacteria, como pueden ser enzimas que ella excreta y que atacan tejidos vecinos o productos tóxicos provenientes del metabolismo bacteriano.
- La producción de toxinas. Se puede tratar de toxinas proteicas (exotoxinas excretadas por la bacteria, transportadas a través de la sangre y que actúan a distancia sobre órganos sensibles) o de toxinas glucoproteicas (endotoxinas), estas últimas actuando únicamente en el momento de la destrucción de la bacteria y pudiendo ser responsables de choques infecciosos en el curso de septicemias provocadas por gérmenes gramnegativos en el momento en que la toxina es brutalmente liberada.
A estas agresiones microbianas, el organismo opone reacciones defensivas ligadas a procesos de inmunidad, mientras que el conflicto huésped-bacteria se traduce por manifestaciones clínicas y biológicas de la enfermedad infecciosa.
Importancia de las bacterias.

Existen bacterias en todos los sitios. Hemos visto el interés de su estudio para la comprensión de la fisiológica celular, de la síntesis de proteínas y de la genética. Aunque las bacterias patógenas parecen ser las más preocupantes, su importancia en la naturaleza es ciertamente menor. El papel de las bacterias no patógenas es fundamental. Intervienen en el ciclo del nitrógeno y del carbono, así como en los metabolismos del azufre, del fósforo y del hierro. Las bacterias de los suelos y del las aguas son indispensables para el equilibrio biológico.
Por último, las bacterias pueden ser utilizadas en las industrias alimenticias y químicas: intervienen en la síntesis de vitaminas y de antibióticos.
Las bacterias tienen, por lo tanto, un papel fundamental en los fenómenos de la vida, y todas las áreas de la biología han podido ser mejor comprendidas gracias a su estudio.

Las bacterias son a menudo malignas y es la causa de enfermedades en los humanos y en animales. Sin embargo, ciertas bacterias, producen antibióticos ,otras viven simbióticamente en los intestinos de animales (inclusive en los humanos) o en otra parte de sus cuerpos, en las raíces de ciertas plantas, convierten el nitrógeno en una forma utilizable, Las bacterias juegan un papel fundamental en la naturaleza y en el hombre. Ellas ponen el sabor en el yogur y el gusto en el fermento del pan; ayudan en la descomposición de la materia orgánica muerta.Las bacterias son de inmensa importancia a causa de su extrema flexibilidad, la capacidad para el crecimiento y la rápida reproducción,los fósiles más antiguos conocidos, de casi 3500 millones de años, son organismos semejantes a bacterias.

HISTORIA DEL DESCUBRIMIENTO DE LAS BACTERIAS

Antony Leeuwenhoek era un aficionado a la ciencia, un comerciante de Delft, Holanda, no tuvo educación universitaria y esto era suficiente para excluirlo de la comunidad científica de su tiempo. Poseía habilidad y una curiosidad interminable, con una mente abierta libre del dogma científico de sus días,en 1668 Leeuwenhoek realizo algunos de los descubrimientos más importantes en la historia de la biología, descubrió las bacterias, aprendió a pulir lentes y a construir sencillos microscopios (el lente era una pequeña esfera de vidrio montada en la madera ) , comenzó a observar con ellos,al parecer inspirado en una copia del libro ilustrado ,Micrografía de Robert Hooke ,la primera observación de bacterias la realizo,de muestras tomadas de los dientes.

Después de Leeuwenhoek, el austriaco Marc von Plenciz (1705-1781) afirmó que las enfermedades contagiosas eran causadas por los pequeños organismos descubiertos por Leeuwenhoek .

En 1835 Agostino Bassi,pudo demostrar experimentalmente que la enfermedad del gusano de seda estaba causada por bacterias, después dedujo que las bacterias podrían ser las causantes de otras muchas enfermedades. El anatomista Friedrich Henle (1809-1885), conociendo estos hallazgos, sobre el tema en cuestión,seguramente encauzó a su estudiante, Robert Koch, para que este apreciara las implicaciones de los trabajos de Bassi.

TRABAJO DE ROBERT KOCH

Robert Koch realizo su primer descubrimiento importante en la década de 1870, cuando demostró que el carbunco infeccioso se desarrollaba en los ratones.Este descubrimiento fue clave para demostrar que las enfermedades infecciosas no estaban causadas por sustancias misteriosas, sino por microorganismos específicos, en este caso bacterias. El aislamiento del bacilo del carbunco Bacillus anthracis por parte de Koch constituyó un hito histórico ya que por primera vez pudo demostrarse sin duda cuál era el agente causante de una enfermedad infecciosa.

En 1876,Robert Koch,establecio por observaciones muy cuidadosas que las bacterias están siempre presentes en la sangre de los animales que murieron por causa de la enfermedad ántrax, tomo una pequeña cantidad de sangre de tal animal y lo inyecto en un ratón sano, que después enfermo y murió, luego tomo una muestra del ratón afectado y la inyecto en otro ratón sano que murió de la misma manera que el primer ratón, así repitió el proceso varias veces, demostrando por primera vez que una bacteria especifica es la causa de una enfermedad especifica, estableció el postulado que un microbio especifico es la causa de una enfermedad especifica.

Además de esto Koch ilustró como debe trabajar el investigador con dichos microorganismos, cómo obtenerlos a partir de animales infectados, cómo cultivarlos artificialmente y cómo destruirlos; además de las técnicas de coloración de los bacilos. En 1881 dio a conocer sus estudios sobre la tuberculosis y al año siguiente había aislado el bacilo responsable de la enfermedad; la investigación favoreció las técnicas diagnósticas mediante la identificación del bacilo en las excreciones corporales, especialmente en los esputos.

En 1883 se dedicó al cólera. Esta enfermedad constituía una epidemia en la India; identificó el bacilo causante de la enfermedad y descubrió que era transmitido a los seres humanos sobre todo a través del agua. Más tarde viajó a África, donde estudió el tripanosoma de la enfermedad del sueño y la peste bubónica, en 1905 obtuvo el Premio Nobel de Fisiología y Medicina.

DESCRIPCION.

Las bacterias son seres unicelulares que pertenecen al grupo de los protistos inferiores y existen pocos tipos morfológicos, cocos (esféricos), bacilos (bastón), espirilos (espiras). Son células de tamaño variable cuyo límite inferior está en las 0,2 micrones y el superior en las 50 micrones(1 micrón = 0,001 milímetros).

Las bacterias son notables también porque carecen de núcleo y al ser mas pequeñas y mas primitivas que las células eucarióticas, se dice que las bacterias son células procarióticas, de la palabra griega que significa “antes del núcleo”,es decir ,existían antes de que se hubiera desarrollado el núcleo.

Igualmente son muy diferentes a los virus, las cuales solo pueden desarrollarse dentro de las células y que sólo contienen un ácido nucleico. El tamaño de las bacterias dificultó los estudios acerca del "núcleo" bacteriano, sin embargo en el curso de las investigaciones destinadas a su esclarecimiento la utilización de los métodos citoquímicos y la microscopía electrónica demostraron su existencia.
El gran poder de resolución del microscopio electrónico no solo amplia la típica forma bacteriana, sino que revela claramente la organización procariota.

Casi todas las clases de bacterias poseen una capa protectora resistente llamada pared celular, esta le da su forma y le permite vivir en una amplia gama de ambientes. La pared celular da a la bacteria su forma ,algunas especies están además rodeadas por una cápsula, esta hace a la célula resistente a los productos químicos destructivos. Todas las bacterias tienen una membrana celular dentro de la pared celular. Las pequeñas moléculas del alimento se incorporan a la célula a través de poros de esta membrana, pero las moléculas grandes no la pueden atravesar.

Dentro de la membrana está el citoplasma, este contiene productos químicos llamados enzimas, que ayudan a dividir el alimento y construyen partes de la célula.

Como todas las células, estas contienen ADN que controla el crecimiento de la célula, la reproducción, y el resto de las actividades.El ADN ,de una célula bacteriana forma un área del citoplasma llamado el nucleoide.

En el resto de los organismos excepto el cianobacteria (algas azul-verdes), el ADN está en el núcleo, una parte de la célula separada del citoplasma por una membrana.

Los científicos dividen a las bacterias en grupos según su forma : hay bacterias redondas llamadas cocos(esféricos) (el enlace muestra una foto del Streptococcus pneumoniae ,que causa infecciones de oído y neumonía)
,hay en forma de bastones denominadas bacilos (bastón)( foto original tomada por Robert Koch,bacteria denominada Bacillus anthracis) y las de forma de espirilos(espiras); las bacterias que parecen barras dobladas son vibriones.

Hay dos tipos de bacterias de forma de espiral :espirilla y las espiroquetas (la tercera foto de la derecha, es la Treponema pallidum ,espiroqueta que causa la sífilis).
Dos o más bacterias conectadas juntas se pueden describir por los prefijos diplo(par), estafilo (racimo) y estrepto (encadenamiento). Por ejemplo, los estreptococos son un tipo de bacterias redondas conectadas juntas en encadenamientos.

Observe el lector en el siguiente enlace ,la estructura de una célula procariota,el autor describe con mas detalle la estructura de la bacteria.

Una célula bacteriana puede tener tres capas protectoras, estas rodean el citoplasma,el cual contiene el nucleoide.Los flagelos(ver en este enlace la foto izquierda, una bacteria con flagelos polares) se extienden atravesando las capas en muchos tipos de bacterias y ayudan a este en el movimiento,en este dibujo agregue una dimensión media de la bacteria, esto quiere decir que el ancho de un flagelo es de 30 manómetros(1 micron=1000 manómetros) o algo menos y este posee propiedades motoras, si los científicos pudieran imitar la estructura y propiedades de este órgano, se establecería un elemento nanomotor a la nanotecnologia. Observe el lector en el siguiente enlace ,la estructura de una célula procariota,el autor describe con mas detalle la estructura de la bacteria.

Clasificación de las bacterias.

La tinción de Gram es un tipo de tinción empleado en microbiología para la visualización de las bacterias, debe su nombre al bacteriólogo danés Christian Gram que desarrolló un método de tinción en 1884.

Por mas de una centuria las bacterias han sido clasificadas a la reacción de Gram, la habilidad de retener un complejo de iodo violeta cuando se trata con con un solvente orgánico tal como el alcohol o la acetona , las bacterias Gram positivas retienen la tintura y aparecen de color violeta, mientras que las Gram negativas no lo pueden retener y se tiñen de color rojo para ser vistas con el microscopio, como se muestra a continuación.

Los científicos también usan la forma de la bacteria para su clasificación, hay tres tipos, redondas, cocos, del griego kokkos baya, barras, bacilos del latín palillos o barras y espiral.

La siguiente ilustración nos muestra los distintos tipos de cocos,

Funcionamiento del ADN, la historia de su descubrimiento e identificación.

Este documento estudia el tema del ADN, que es la abreviatura del ácido desoxirribonucleico (en inglés DNA Deoxyribonucleic Acid). Es el principal componente del material genético de los organismos, componente químico primario de los cromosomas y el material en el que los genes están codificados.

El estudio comienza analizando el tema en una forma fácil de entender y va luego profundizando en la materia.