lunes, 25 de abril de 2011

Las Bacterias

Una bacteria es un organismo unicelular y por lo tanto microscópico, sus dimensiones generalmente oscilan entre 1-2 μm (micras) de diámetro o largo, aunque no es posible determinar un intervalo exacto debido a que hay excepciones; las bacterias más delgadas pueden medir  incluso más allá de los 10 μm de largo, como la Spirillum volutans de unos 16-28 μm y otras mucho más pequeñas suelen medir .1-.2 μm. Pertenecen al dominio Bacteria y al reino mónera; se caracterizan por ser microorganismos procariontes, es decir, carentes de un núcleo celular delimitado por una membrana, en vez de ello, contienen en su citoplasma a su material genético. Tampoco poseen otras estructuras celulares membranosas especializadas pero la gran mayoría posee una pared celular. Se reproducen por fisión binaria. Y generalmente son haploides, aunque se ha documentado la existencia de bacterias parcialmente diploides. Todos estos detalles los estudiaremos con más detenimiento a continuación.
Las bacterias se desarrollaron en la Tierra desde antes que cualquier otro ser vivo; incluso se han encontrado restos fósiles de bacterias en rocas que datan de hace unos 3.800 millones de años. Esas primeras bacterias habitaron un mundo inhóspito: sin oxígeno, con temperaturas extremadamente elevadas y niveles altos de radiación ultravioleta procedente del Sol, puesto que la tierra aun carencia de una atmósfera propiamente dicha. Pero además de adaptarse a estas condiciones, evolucionaron muchas veces, sobreviviendo todo este tiempo sin variar demasiado. 




TAXOMOMÍA Y NOMENCLATURA:

Aunque los científicos aun no se ponen de acuerdo en cuanto a una sistematización taxonómica reconocida mundialmente, hay algunas como la de D. Bergey:
Según esta clasificación el taxón superior sería el reino mónera y contiene 4 divisiones:

División 1. Gracilicutes
Clase I. Scotobacterias (Bacterias Gram negativas)  
Clase II. Anoxifotobacterias  
Clase III. Oxifotobacterias

División 2. Firmicutes
Clase I. Firmibacterias (Gram positivas)  
Clase II. Thallobacterias (Actinomicetos y grupos relacionados)

División 3. Tenericutes (Mycoplasmas)
Clase Mollicutes

División 4.Mendosicutes (Arqueobacterias)
Clase Arqueobacterias

Pero como podemos apreciar aun no se contaba con que el taxón superior debería ser el dominio Bacteria y que la clase Archea pasaría a ser otro de los tres dominios. Sin embargo una modificación a esta clasificación aun podría ser de gran utilidad:



Filogenia está basada en la comparación de secuencias representativas del RNA 16S de  organismos seleccionados en los tres reinos. Si seguimos esta línea y la aplicamos sólo a bacterias de relevancia clínica, entonces nos queda:







La especiación de las bacterias es algo más difícil de tratar porque se ocupan muchos aspectos, pero se podría decir partimos de que son organismos congéneres (mismo género) y por lo tanto tienen algunos de los siguientes aspectos en común:

·        Raíz de origen
·        Han sido aislados como resultado de la selección
·        Adaptados a un medio determinado de existencia
·        Metabolismo semejante
·        Morfofisiología semejante
·        Aspectos genéticos semejantes
·        Capacidad de provocar respuesta inmune en el hospedero (anticuerpos)

Después de establecer sus caracteres comunes, es posible designar una especie debido a ciertas diferencias como lo es la relación matemática que existe entre pares de bases nitrogenadas púricas y pirimídicas puesto que es única para cada especie:


Como ejemplo la relación aproximada del Clostridium perfringens es de .45, en Escherichia coli de 1.09, en Corynebacterium diphtheriae de 1.20, en Mycobacterium tuberculosis de 2.08, solo por mencionar algunos.


En cuanto a la nomenclatura, se sigue usando un patrón binomial, es decir, cada especie lleva un nombre latinizado (en latín) que consta de dos palabras. La primera palabra (nombre genérico) se refiere al género que las agrupa y la segunda a la espacie. La primera letra del nombre genérico se escribe con mayúscula y la totalidad del nombre de la especie debe ir en letra minúscula. El nombre completo deberá escribirse con letra cursiva o itálica. Si queremos agregar más detalles podemos mencionar a la familia y orden al que pertenecen.
A manera de ejemplo veamos esta tabla, que corresponde a algunas bacterias patógenas:


Género y Especie
Familia
Orden
1
Salmonella typhi
Enterobacteriaceae
Enterobacteriales
2
Salmonella choleraesuis
3
Salmonella enteriditis
4
Clostridium tetani
Clostridiaceae
Clostridiales
5
Clostridium botulinum
6
Clostridium difficile
7
Neisseria gonorrhoeae
Neisseriaceae
Neisseriales
8
Neisseria meningitidis
9
Listeria monocytogenes
Listeriaceae
Bacillales
10
Corynebacterium diphtheriae
Crynebacteriaceae
Actinomycetales
11
Mycobacterium leprae
Mycobacteriaceae
Actinomycetales
12
Mycobacterium tuberculosis
13
Streptococcus pneumoniae
Streptococcaceae
Lactobacillales
14
Streptococcus pyogenes
15
Vibrio cholerae 01
Vibrionaceae
Vibrionales
17
Vibrio cholerae no-01
18
Vibrio parahemolyticus
19
Vibrio vulnificus
20
Bacillus anthracis
Bacillaceae
Bacillales
21
Bacillus cereus
22
Clostridium botulinum
Clostridiaceae
Clostridiales
23
Clostridium perfringens
24
Clostridium tetani
25
Legionella pneumophila
Legionellaceae
Legionellales
26
Shigella dysenteriae
Enterobacteriaceae
Enterobacteriales
27
Yersinia enterocolitica
Enterobacteriaceae
Enterobacteriales
28
Yersinia pestis
29
Yersinia pseudotuberculosis
30
Rickettsia rickettsii
Rickettsiaceae
Rickettsiales
31
Rickettsia typhi
32
Treponema pallidum
Treponemataceae
Spirochaetales
33
Klebsiella pneumoniae
Enterobacteriaceae
Enterobacteriales


Después de esto, si se sospecha que un determinado caracter puesto de manifiesto en un cultivo es hereditario entonces estaremos hablando de una variedad. Las variedades están constituidas por microorganismos que se diferencían de la especie fundamental tan solo por un carácter de poca importancia. En cambio el término cepa es utilizado para designar un cultivo de un microorganismo aislado de un humano, animal o del medio.



ESTRUCTURA BÁSICA:

En la estructura básica de las bacterias pueden ser distinguidas varias estructuras comunes como el citoplasma y el material genético, aunque debo mencionar que algunas bacterias poseen estructuras variables, mencionadas a continuación, es decir, con una conformación en particular que las diferencía de otras bacterias; a partir de estas diferencias podemos saber si son o no patógenas. Por ejemplo las bacterias que tienen pigmentos no son patógenas y las esporuladas si lo son.

·        MATERIAL GENÉTICO: La bacterias, al igual que el resto de los seres vivos, poseen ácidos nucleícos los cuales contienen su información genética. El material genético, generalmente, está compuesto por una doble hélice de DNA circular dispuesto en un  cromosoma, aunque se ha documentado a bacterias con un cromosoma lineal como Borrelia spp. y algunas más que aparentan tener dos cromosomas como Vibrio cholerae  y Haemophilus influenzae. El Cromosoma se encuentra inmerso en una región densa, que no está separada del resto del citoplasma por membrana alguna, el nucleoide. No está asociado a histonas, y como ya he dicho, en casi todas las bacterias está cerrado covalentemente; excepto en los extraños casos antes mencionados y durante la replicación, etapa en la cual se une a la membrana celular.

·        CITOPLASMA: A pesar de que no poseen estructuras celulares membranosas, en su interior aparecen grandes repliegues, denominados mesosomas, que pueden intervenir en la división celular o en diversas reacciones químicas que liberan energía (como la cadena respiratoria); si se llevan  a cabo en un medio cerrado y apartado del resto de la célula bacteriana, ésto se traduce en una mayor eficiencia de las reacciones. El citoplasma bacteriano está compuesto por una mezcla dispersa de coloides que contiene agua, proteínas, hidratos de carbono, lípidos, compuestos minerales y por su puesto hay ribosomas e inclusiones granulares.

o   RIBOSOMAS: se encuentran libres en el citoplasma, están compuestos por proteínas y ácido ribonucleico (RNA).  Los ribosomas bacterianos son diferentes a los ribosomas de las células eucariotas pues su coeficiente de sedimentación es de 70S (a diferencia de la célula eucariota que es de 80S) y consta de dos subunidades de 50S y de 30S. Pueden presentarse aislados o como polirribosomas, asociados a RNA mensajero (RNAm) y a DNA cromosómico. Su función es la síntesis proteica y su cantidad aumenta cuando la bacteria crece en medios ricos
o   CUERPOS DE INCLUSIÓN: Son cuerpos compuestos por materia orgánica o inorgánica que funcionan como almacenamiento de compuestos energéticos que son usados como fuente de energía (polisacáridos, lípidos, polifosfatos).
o   PIGMENTOS: Son  moléculas químicas que reflejan o transmiten la luz visible, o hacen ambas cosas a la vez. Son propios algunas bacterias (cianobacterias), y no se encuentran en plastos como ocurre con las células eucariotas y sino que se encuentran en las numerosas membranas fotosintéticas o tilacoides en el interior del citoplasma.

·        MEMBRANA: La membrana es una estructura externa, que rodea al citoplasma, separando la célula del medio que la rodea y que además controla el transporte de las sustancias que ingresan o que salen de la bacteria. Está compuesta de una bicapa de fosfolípidos que tienen inmersas proteínas.

·        PARED BACTERIANA: Por fuera de la membrana de casi todas las bacterias (excepto algunas como los mycoplasmas), se localiza una estructura protectora llamada pared bacteriana, rígida y resistente. Tiene un espesor de entre 10 y 35 nm. Y aunque el material básico que compone la pared celular de las bacterias lo constituye la capa glucopéptida (peptidoglicano, mureína y mucopéptido), las paredes celulares de las eubacterias se presentan en dos configuraciones diferentes:
o   En ciertas bacterias, la capa de los glucopéptidos constituye la estructura básica de la pared celular.
o   En otras bacterias, sobre la capa de los glucopéptidos se hallan grandes moléculas de lipopolisacáridos.

·        FLAGELOS: Algunas bacterias poseen filamentos con los que se desplazan, al parecer mediante una actividad ondulatoria longitudinal, es decir, los flagelos son estructuras que permiten la locomoción de la bacteria en el medio. Están constituidos químicamente de una proteína llamada flagelina, que es del tipo contráctil. Las subunidades de flagelina que forman al flagelo están ensambladas a un rotor fusionado a la membrana de manera que atraviesa a la pared celular. Tienen forma de finos hilillos con un espesor que varía entre 0,02 y 0,06 μm y una longitud entre 3 a 12 μm, aunque en algunos espirilos alcanza los 80 y 90 μm. Su número parece variar desde uno hasta cientos. Su localización los agrupa en monotricos, anfitricos, lofotricos y peritricos. Los monotricos tienen un único flagelo ubicado en un extremo de la bacteria. Los anfitricos son dos flagelos ubicados cada uno en un extremo de la bacteria. Los lofotricos y peritricos son varios flagelos agrupados; solo que los lofotricos se ubican en un solo polo de la célula bacteriana mientras que los peritricos se encuentran dispersos por toda la superficie. Las bacterias flageladas pueden buscar nutrientes o evitar los tóxicos siguiendo los gradientes de concentración; la función flagelar se debe a respuestas quimiotácticas y la energía para el movimiento proviene de una corriente de protones. La presencia de flagelos, constituye un factor de virulencia. El antígeno flagelar recibe el nombre de antígeno H que induce respuesta de aglutinación al estar en contacto con antisueros específicos.

·        PILLI: Son estructuras que se proyectan desde la membrana de la bacteria hasta el exterior, generalmente, a otra bacteria. Están constituidas por una proteína denominada pilina. Los pilli comunes cumplen funciones de adherencia a receptores específicos y superficiales, esto es importante en las especies de relevancia clínica porque median la adherencia de muchas bacterias a determinados epitelios, jugando un papel fundamental en la colonización. En el proceso llamado conjugación bacteriana funcionan a manera de canal entre dos bacterias, a través del cual pasa material genético (plásmidos) de una bacteria donante a otra receptora, en este caso el pilli será llamado pilli F. La célula receptora está estrechamente emparentada con la donadora y posee un receptor específico para los pillis F.

·        CÁPSULA: Algunas bacterias, además de pared celular poseen otra capa llamada cápsula, que tiene la función de proporcionar protección extra a la bacteria, ya que en algunos casos la protege de la fagocitosis, además está relacionada directamente con su capacidad patógena. Esta cápsula está constituida por un material viscoso que se adhiere al exterior de la pared celular y recubre en su totalidad a la bacteria. Su composición difiere entre especies bacterianas, pero se dice que el principal componente capsular son polisacáridos (excepto en Bacillus anthracis pues la naturaleza de su cápsula es peptídica). Su producción está regulada genéticamente, de forma que las bacterias la presentan cuando es necesaria para la supervivencia dentro del huésped.

·        PLÁSMIDOS: Son pequeños segmentos de DNA bicatenario y extracromosómico, por lo general circulares; en algunos casos lineales, y con capacidad de autorreplicación. No son necesarios en el desarrollo normal de la bacteria. Algunos se duplican en sincronía con el cromosoma, de manera que las bacterias  presentarán siempre una sola copia del plásmido, algunos mas se replican de forma asincrónica; si lo hacen a velocidad más lenta que la del cromosoma, algunos de las células descendientes de esa bacteria no recibirán ninguna copia del plásmido, mientras que los que se duplican más frecuentemente provocarán que una misma bacteria contenga múltiples copias del mismo. Una misma bacteria puede tener varios plásmidos diferentes. Estas secuencias cortas de DNA proveen a la bacteria de  una ventaja selectiva, porque le ayudan a aumentar su capacidad de adaptación gracias a que le confieren resistencia a los antibióticos, nuevas capacidades metabólicas, patogénicas (cuando codifican para factores de virulencia como toxinas, etc.) u otras numerosas propiedades. Pueden transferirse de bacteria a bacteria mediante un proceso denominado conjugación bacteriana. Otra característica común de los plásmidos es que algunos también pueden incorporarse temporalmente al cromosoma y luego salir de él.

o   PLÁSMIDO F O CONJUGATIVO: Es el que se transfiere de una bacteria a otro microorganismo mediante la conjugación y que tiene la capacidad de codificar todos los elementos necesarios para que este proceso ocurra.
o   PLÁSMIDO MOVILIZABLE: Es el que puede ser movilizado por conjugación pero que no codifica el proceso pues depende de la corresidencia de un plásmido F para ser movilizado.

Si una bacteria es receptora de un plásmido, será diploide parcial para los genes correspondientes a dicho plásmido, y será haploide para el resto de su genoma.


ENDOESPORAS: Las endoesporas son estructuras que se forman en el interior de la célula bacteriana. Es una forma de reposo, con función de resistencia, es decir, que la bacteria sobreviva a las condiciones adversas del medio: debido a su bajo contenido en agua, son resistentes a situaciones estresantes como el calor, la desecación, la radiación ultravioleta, los ácidos y los desinfectantes químicos. Dentro de una célula vegetativa se produce una espora única con ausencia de actividad metabólica evidente. El proceso incluye un estadío preparatorio, uno de formación de la preespora (el citoplasma de uno de los sectores de la célula se endurece junto con una parte del nucleoide formándose la membrana de la preespora) y otro donde se forma una envoltura de numerosas cubiertas y la captación de calcio con síntesis de ácido dipicolínico; dentro contiene una molécula de DNA idéntico al de la forma vegetativa de la bacteria. Pueden permanecer en esta forma por años para iniciar de nueva cuenta la expresión de genes y así convertirse nuevamente en la forma vegetativa idéntica a la que les dio origen; este proceso se denomina maduración o germinación. En la germinación, las esporas recuperan su forma vegetativa, esto se produce por el calentamiento suave o la presencia de nutrientes determinados; la espora capta agua y se hincha, se incrementa su actividad metabólica y se desprenden sus cubiertas y se forma la célula vegetativa idéntica a la original. La formación de esporas es propiedad de algunos microorganismos preferentemente de los bastonados; sólo dos géneros de bacterias tienen esta capacidad y es un factor determinante en su capacidad patógena.



IMÁGENES

(Estructura Bacteriana Básica)






















IMÁGENES

(Formación de Endoesporas y Géneros que las poseen)



Endoesporas en Bacillus y Clostridium





REPRODUCCIÓN BACTERIANA:

Las bacterias se reproducen por fisión binaria, esto quiere decir que las células van aumentando en longitud, hasta dos veces la inicial y, al final, se dividen en dos. Se duplica el material genético, se inicia la citocinesis (división del citoplasma) y la escisión de la membrana y la pared celular, éstas crecen hacia el interior y acaban dividiendo a la célula en dos. Cuando la nueva pared celular no se divide, o cuando lo hace incompletamente, se forman cadenas de bacterias. Algunas especies de bacterias se reproducen con rapidez y la replicación en condiciones óptimas se lleva a cabo tan solo en unos 15 minutos mientras que en otras podría tardar hasta 18 horas. Si el suministro de nutrientes fuese ilimitado, crecerían indefinidamente a velocidad constante, pero afortunadamente su crecimiento se encuentra restringido por la escasez de nutrientes y otros factores del medio ya sea natural o artificial.

Los microbiólogos hacen cultivos en los que estudian este fenómeno mediante curvas de crecimiento bacteriano, en las cuales se distinguen ocho fases:

I.- FASE DE INICIAL O ESTACIONARIA: En esta fase figura el tiempo transcurrido desde el momento de la inoculación hasta que inicia siguiente fase. Dura aproximadamente una o dos horas.  En esta fase, las bacterias se adaptan al medio que las rodea y comienzan la síntesis de proteínas para replicarse.

II.- FASE DE RETARDO DE LA MULTIPLICACIÓN: En esta fase inicia la multiplicación de las bacterias pero en menor intensidad que en la fase siguiente. Dura alrededor de dos horas.

III.- FASE DE CRECIMIENTO LOGARÍTMICO: En esta fase su velocidad de desarrollo es mayor. Las bacterias comienzan a replicarse a máxima velocidad y el crecimiento de su población, como su nombre lo dice, está dado por una función matemática llamada logaritmo. Dura entre 5 y 6 horas.

IV.- FASE DE ACELERACIÓN NEGATIVA: En esta fase inicia un decremento de la velocidad de replicación o crecimiento de las bacterias, es decir, deja de ser máxima. El número de bacterias que se dividen disminuye. Esta fase dura unas dos horas.

V.- FASE DEL MÁXIMO ESTACIONARIO: En esta fase inicia la lisis o muerte de las bacterias debido a la falta de nutrientes  y el número de bacterias que se producen es casi igual al número de bacterias que mueren. Aquí es cuando el vire del indicador de pH presente en el medio de cultivo cambia de color. Dura casi dos horas.

VI.- FASE DE MUERTE ACELERADA: En esta fase se produce un desequilibrio y  la tasa de muerte de las bacterias es mucho mayor a la de las bacterias viables. Dura tres horas aproximadamente.
VII.- FASE DE MUERTE LOGARÍTMICA: Esta fase inicia en cuanto la velocidad de muerte de las bacterias es constante y dura cerca de 5 horas.


VIII.- FASE DE REDUCCIÓN DE LA VELOCIDAD DE MUERTE: En esta fase, las bacterias que han sobrevivido pasan a un estado de reposo.



Esquema de una típica curva de crecimiento bacteriano dividida en sus ocho fases,
expresada por el logaritmo del número de bacterias vivas por
cada mililitro de medio.


CLASIFICACIÓN:

La clasificación de las bacterias se hace  de acuerdo a datos objetivos de las propiedades de estos microorganismos.
Una de las primeras clasificaciones que se hizo fue de acuerdo a su morfología, ésta clasificación aun es muy útil en el estudio de las bacterias. Básicamente se diferencian, según su forma, en cocos (esféricas u ovaladas), bacilos (cilíndrica o de bastones; rectos o curvos) y espirilos (espiral). Con un diagrama quedara más claro este concepto de clasificación:























Los cocos tienen forma casi esférica y según su plano de división pueden estar agrupados en: diplococos y estreptococos(o cocos en cadenas), si el plano de división es único o si es múltiple estarán agrupados en tétradas o en racimos, estos últimos son estafilococos.
A las bacterias con forma de bastoncillo se les denomina bacilos. Los cocobacilos son bacilos muy cortos. Los bacilos pueden tener extremos curvos o puntiagudos, estar curvados e incluso tener forma de coma (vibriones), también pueden estar aislados o formar cadenas, e incluso parecer que forman letras chinas. Otras bacterias son más largas y delgadas, y con forma de espiral, estas bacterias se llaman espirilos y varía el número de vueltas que tienen.


IMÁGENES
(Morfología general)


Espirilos:




Cocos:





Bacilos:






Otra clasificación bastante general, es la clasificación en cuanto las condiciones térmicas que las bacterias necesitan para su crecimiento.
De acuerdo con el rango de temperatura que soportan se dividen en:

·        PSICRÓFILOS: Habitan principalmente en mares y regiones polares o de hielos perpetuos. Su rango de temperatura oscila entre los -10 y los 30 grados centígrados como máximo.

·        MESÓFILOS: Habitan en un medio que tenga el rango de temperatura indicado y principalmente en organismos mayores como el hombre o animales. Su rango de temperatura oscila entre los 10 y los 45 grados centígrados.

·        TERMÓFILOS: Habitan el lugares cálidos como manantiales de agua caliente, estiércol y residuos de algodón. Su rango de temperatura oscila entre unos 25°C como mínimo y los 80 °C.

Veamos la siguiente tabla:


GRUPO AL QUE PERTENECEN
Rango de temperatura en la que se reproducen los microorganismos
Mínima
Óptima
Máxima
PSICRÓFILOS
-10 °C  a  10°C
10 °C  a  20 °C
25 °C  a  30 °C
MESÓFILOS
10 °C  a  25 °C
20 °C  a  40 °C
40 °C  a  45 °C
TERMÓFILOS
25 °C  a  45 °C
50 °C  a  60 °C
70 °C  a  80 °C





También es posible clasificarlas de acuerdo a su metabolismo. Al igual que todos los organismos, las bacterias tienen la propiedad de realizar un cambio continuo de sustancias con el medio que les rodea. Para llevar a cabo los procesos de nutrición y de reproducción se requiere la presencia de materiales nutritivos a partir de los cuales los microorganismos sintetizan los componentes de su cuerpo y obtienen distintas sustancias. La luz y la materia orgánica sirven de fuente de energía a las bacterias.
De acuerdo con el carácter del aprovechamiento de los hidratos de carbono y la fuente energética, las bacterias se dividen en cuatro grupos:

·        BACTERIAS FOTOSINTETIZADORAS: Son microorganismos que utilizan la luz como fuente de energía.

·        BACTERIAS QUIMIOTRÓFICAS: Son aquellas que emplean sustancias químicas como fuente energética.

·        BACTERIAS AUTOTRÓFICAS: Son microorganismos que aprovechan el anhídrido carbónico (CO2) como fuente de carbono. Algunas bacterias autotróficas tienen la propiedad de asimilar el polietileno, ácido bórico, fenol y otras sustancias inorgánicas.

·        BACTERIAS HETEROTRÓFICAS: Son bacterias que usan el carbono orgánico (hidratos de carbono y ácidos grasos) para su nutrición. Las bacterias patógenas para el hombre son de este tipo.

A continuación les presento el artículo de una enciclopedia, a su vez basado en un libro de microbiología, donde se detalla más esta clasificación.

BACTERIAS FOTOSINTETIZADORAS:
Hay tres grupos de bacterias fotosintetizadoras: las bacterias verdes del azufre, las bacterias rojas del azufre y las bacterias rojas no ligadas al azufre. Las cianobacterias llevan a cabo fotosíntesis oxigénica y poseen un sistema de pigmentos similar en los aspectos básicos al de los eucariontes fotosintéticos. Las bacterias rojas y las bacterias verdes realizan fotosíntesis anoxigénica y poseen sistemas de pigmentos exclusivos, que les confieren propiedades espectrales diferentes de las de todos los demás fotótrofos.
La clorofila que se encuentra en las bacterias verdes es parecida químicamente a la clorofila a. La clorofila que se encuentra en los dos grupos de bacterias rojas es la bacterio-clorofila, que se diferencia químicamente en varios aspectos de la clorofila a y tiene un color gris azulado pálido. Los colores de las bacterias rojas son debidos a la presencia de diversos carotenoides amarillos y rojos, que funcionan como pigmentos accesorios para la fotosíntesis.
En las bacterias del azufre fotosintetizadoras los compuestos de azufre desempeñan en la fotosíntesis el mismo papel que el agua en las plantas verdes. Es decir:


CO2 + 2 H2S    ------    (CH2O) + H2O + 2S


En las bacterias fotosintetizadoras no relacionadas con el azufre, otros compuestos, entre los cuales se encuentran alcoholes, ácidos grasos y cetoácidos, actúan como donadores de hidrógeno para la reacción fotosintética.
Las bacterias fotosintetizadoras ligadas al azufre, debido a su necesidad de ácido sulfhídrico, sólo son capaces de crecer en lugares en donde existan grandes cantidades de materia orgánica en descomposición. En estas bacterias puede depositarse azufre en forma elemental en el interior de la célula.


BACTERIAS QUIMIOAUTOTÓTROFAS:

A diferencia de las bacterias fotosintetizadores, las bacterias quimiotróficas y autotróficas necesitan de la presencia de oxígeno y no necesitan energía procedente de la luz solar. La energía empleada para hacer posible sus reacciones de síntesis se obtiene mediante oxidación de moléculas inorgánicas tales como compuestos de hidrógeno, azufre y hierro, o a partir de la oxidación de hidrógeno gaseoso.
Un quimioautótrofo es un organismo que puede crecer en un medio estrictamente mineral en la oscuridad, obteniendo carbono a partir del CO2, y su ATP (adenosín trifosfato) y poder reductor de la respiración de un sustrato inorgánico. Existen otras dos características de los quimioautótrofos: elevada especificidad respecto a la fuente de energía inorgánica y frecuente incapacidad para utilizar compuestos orgánicos como fuentes de carbono y energía; en ocasiones, la presencia de compuestos orgánicos afecta negativamente a su crecimiento.
La especificidad del sustrato de los quimioautótrofos permite establecer cinco subgrupos principales. Las bacterias nitrificantes utilizan compuestos reducidos de nitrógeno inorgánico como fuente de energía. Las bacterias oxidadoras de azufre emplean H2S, azufre elemental o sus óxidos parcialmente reducidos como fuente de energía. Las bacterias del hierro oxidan hierro y manganeso reducidos, pero no compuestos reducidos de azufre. Las bacterias del hidrógeno utilizan hidrógeno molecular como fuente de energía y las carboxidobacterias utilizan monóxido de carbono.


BACTERIAS HETERÓTROFAS:

La mayoría de las bacterias son organismos heterótrofos, es decir, que no pueden sintetizar sustancias orgánicas a partir de sustancias inorgánicas sencillas, sino que deben obtenerlas de otros organismos. Los microorganismos heterotróficos, como objetos de gran importancia para la microbiología médica, se pueden diferenciar en 5 subgrupos según el modo de asimilar el nitrógeno:

·         Bacterias heterotróficas que asimilan el nitrógeno del aire (bacterias fijadoras de nitrógeno).
·         Bacterias heterotróficas que extraen el nitrógeno a partir de sales amoniacales (nitratos y nitritos); la energía, mediante la oxidación de hidratos de carbono y ácidos orgánicos (saprófitas, ciertas especies de enterobacterias, etc.).
·         Bacterias heterotróficas, que asimilan el nitrógeno a partir de las sales amoniacales de nitratos y nitritos en presencia de aminoácidos y purinas (salmonellas, shigellas, vibriones, Proteus, etc.).
·         Bacterias heterotróficas que extraen el nitrógeno en presencia de los factores del crecimiento (corynebacterias, yersinias, mycobacterias, etc.).
·         Bacterias heterotróficas que precisan medios nutritivos complejos (listerias, bartonellas, bacterias tularémicas, hemofílicas, etc.).

Los microorganismos heterotróficos se subdividen, a su vez, en saprofitos y parásitos. Los saprofitos son organismos que obtienen su alimento a partir de materia orgánica muerta. Los parásitos son los que viven en la superficie o en el interior de otro organismo, hospedador, y se alimentan a expensas de este último.
Algunas especies bacterianas patógenas para el ser humano pueden existir en el medio exterior como bacterias saprofitas y viceversa, ciertas saprofitas, en condiciones desfavorables, suelen provocar diferentes enfermedades en el hombre o animales.






También existe otra clasificación muy importante que toma en cuenta el metabolismo. Esta clasificación se basa en la necesidad de oxígeno que presentan las bacterias para llevar a cabo la oxidación de los hidratos de carbono:

·        ANAEROBIO: Este tipo de bacterias realizan reacciones metabólicas en donde los carbohidratos no son oxidados completamente y no se requiere la presencia de oxígeno, si no que la bacteria utiliza otro oxidante. Estos procesos son conocidos como fermentación que puede ser de varios tipos aunque las principales son la láctica y alcohólica. Otras variedades de la fermentación son: Homoláctica, Heteroláctica, Ácido-mixta, Butanodiólica, Propiónica, y la Acetona-Butanol. Algunas bacterias como la Klebsiella, Serratia y Erwinia se caracterizan por su fermentación butanodiólica. El producto final de la fermentación láctica es el acido pirúvico. El producto final de la fermentación alcohólica es el etanol. La fermentación presenta un menor rendimiento energético  que la respiración aerobia, pues la mayor parte de la energía sigue almacenada en los productos finales. El concepto  de anaerobiosis aun agrupa  o se divide en dos:

o   ANAEROBIO ESTRICTO: Este tipo de microorganismo  no recurre al oxígeno, incluso puede resultarle tóxico.
o   ANAEROBIO FACULTATIVO: Este término es empleado tanto para microorganismos que toleran la presencia de oxigeno, aunque no lo necesitan para llevar a cabo su metabolismo (microaerobios). Como para microorganismos que pueden recurrir al metabolismo anaerobio cuando no encuentra oxígeno suficiente para realizar el metabolismo aerobio.

·        AEROBIO: Este tipo de bacterias realizan reacciones metabólicas que oxidan a los carbohidratos hasta anhídrido carbónico, usando oxígeno, y sin éste no pueden realizar ninguna de las tres etapas de su metabolismo.  Es por ello que no pueden sobrevivir sin la presencia de oxígeno.




Otro sistema de clasificación de las bacterias utiliza las diferencias en la composición de algunas estructuras como lo es de su pared celular.
Después de que danés Hans Christian Joachim Gram, en 1884 desarrollase la tinción que lleva su nombre, se comprobó que las bacterias podían clasificarse en dos grupos principales, según su respuesta a esta coloración, que está dada en función de los componentes de su pared celular.
Se clasifica a las bacterias en dos grupos: Gram-positivas (con pared celular gruesa pero carentes de membrana externa) y Gram-negativas (con pared celular delgada pero con membrana externa).


GRAMPOSITIVAS:

La gruesa pared celular de las bacterias grampositivas está formada por una única capa homogénea de 20 a 80 nm de grosor, compuesta de peptidoglicano, se sabe que tienen casi 20 veces más peptidoglicano que las bacterias gramnegativas. Entre la membrana plasmática y la pared celular de este tipo de bacterias hay un espacio denominado periplásmico y está ocupado por un gel, el periplasma.
Estas bacterias también contienen una gran cantidad de ácido teicoico: polisacáridos que se unen al ácido N-acetilmurámico o a los lípidos de la membrana plasmática. En este último caso se denomina ácido lipoteicoico. Tanto los ácidos teicoicos como los lipoteicoicos, tienen la función de estabilizar la pared celular. Además los ácidos teicoicos tienen un rol en la virulencia de estos microorganismos, porque actúan como antígenos de superficie que se unen a receptores específicos en las células del huésped. La superficie externa del peptidoglicano de las bacterias grampositivas está generalmente cubierta de proteínas.

IMÁGENES
(Pared celular de bacterias Grampositivas)




GRAMNEGATIVAS:

La delgada pared celular de las bacterias gramnegativas es más compleja; posee una capa de 2 a 7 nm de grosor compuesta peptidoglicano y rodeada por una membrana externa.
Si observamos la pared de las bacterias gramnegativas al microscopio electrónico podemos
Observar que está formada por tres zonas: la membrana plasmática, el espacio periplásmico que incluye una fina capa de peptidoglicano y la membrana externa. Esta última, exclusiva de las bacterias gramnegativas, está constituida por una molécula anfipática: el lipopolisacárido (LPS) o endotoxina. Además del LPS, la membrana externa contiene fosfolípidos y proteínas que la unen al peptidoglicano. En este caso, el espacio periplásmico se encuentra entre la membrana plasmática y membrana la externa.
El espacio periplásmico de las bacterias gramnegativas contiene muchas proteínas que participan en la captación de nutrientes, por ejemplo enzimas hidrolíticas (proteasas, lipasas, fosfatasas, β-lactamasas) que convierten las macromoléculas en productos más pequeños que pueden ser metabolizados por la bacteria. Contiene también enzimas que participan en la síntesis del peptidoglicano y en la modificación de compuestos tóxicos que podrían dañar a la bacteria. En especies patógenas, también encontramos a ese nivel factores de virulencia como colagenasas, hialuronidasas y proteasas.
El LPS está constituido por tres partes: el lípido A, el polisacárido central y la cadena lateral O. La región del lípido A está inmersa en la membrana externa y el resto de la molécula del LPS sobresale de la superficie celular. El polisacárido central está unido al lípido A. La cadena O u antígeno O, consiste en unidades repetidas de una subunidad tetrasacárida y es muy variable en su composición entre las diferentes familias, especies y aún dentro de la misma especie de bacterias gramnegativas; en cambio, el polisacárido central constante para un mismo género bacteriano. La mayoría de las bacterias sintetizan moléculas de LPS con un antígeno O de longitud completa, algunas especies fabrican moléculas cortas de antígeno O y otras casi no lo sintetizan.

Una de las funciones más importantes de la membrana externa es servir como barrera protectora. Evita o disminuye la entrada de sales biliares, antibióticos y otras sustancias tóxicas que podrían destruir o lesionar la bacteria. La membrana externa es más permeable que la plasmática y permite el pasaje de pequeñas moléculas como glucosa y otros monosacáridos. Dicho pasaje se debe a la presencia de porinas, proteínas integrales o transmembranosas que forman canales estrechos por los cuales pasar moléculas menores de 600 a 700 dalton. Moléculas mayores como la vitamina B12 pueden atravesar la membrana externa por transportadores específicos. Esta membrana externa previene la pérdida de constituyentes como las enzimas periplásmicas.



IMÁGENES
(Pared celular de bacterias Gramnegativas)





ÁCIDO-ALCOHOL RESISTENTES:

No obstante a que casi todas las bacterias pueden clasificarse en estos grupos mediante la tinción Gram existen algunas bacterias con gran cantidad de lípidos en su pared celular y esto hace que las bacterias no se tiñan o lo hagan mal con la coloración de Gram. A estas bacterias les funciona mejor la clasificación mediante otra técnica de tinción en la cual se agrupa a las bacterias en ácido-alcohol resistentes. Además del peptidoglicano, la pared celular de las bacterias ácido-alcohol resistentes tiene muchos glicolípidos como el complejo lipídico-arabinogalactano y los ácidos micólicos, éstos últimos sólo son encontrados en las Mycobacterium y las Corynebacterium spp. Esta gran cantidad de lípidos de la pared, representa un 10% del total del peso de la bacteria y la protege de la acción de los componentes del fagolisoma y, probablemente, sea la razón por la que estas bacterias pueden sobrevivir dentro de los macrófagos.













2 comentarios:

  1. HOLA;
    Oye está bien lo que publicas pero yo recuerdo que las fases de la curva de crecimiento son 4 y no ocho. ¿SE PUEDE DE LAS DOS FORMAS?

    ResponderEliminar
  2. esto esta muuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuy bueno ,me re sirve para el colegio

    ResponderEliminar