Las bacterias son microorganismos unicelulares que se reproducen por fisión binaria

Vista previa del material en texto

DIVERSIDAD DE MICROORGANISMOS
Las bacterias son microorganismos unicelulares que se reproducen por fisión binaria. La mayoría son de vida libre, a excepción de algunas que son de vida intracelular obligada, como Chlamydias y Rickettsias. Tienen los mecanismos productores de energía y el material genético necesarios para su desarrollo y crecimiento. 
Las bacterias integran el reino procariota (pro de primitivo y cariota de núcleo). Todos los organismos vivos se pueden dividir en dos tipos celulares: eucariotas y procariotas
ORGANISMOS EUCARIÓTICOS.-Son aquellos en cuyas células puede diferenciarse un núcleo que contiene el material genético separado de un citoplasma en el que se encuentran diferentes orgánulos celulares. Los microorganismos eucarióticos más relevantes en clínica incluyen ciertos anima-les de pequeño tamaño productores de enfermedades parasitarias, protozoos y hongos unicelulares o pluricelulares. 
 ORGANISMOS PROCARIÓTICOS.- Son aquellos en los que no existe la separación entre núcleo y citoplasma. Dentro de este grupo se incluyen las bacterias, a las que dedicaremos la mayor parte del curso. Las bacterias integran el reino procariota (pro de primitivo y cariota de núcleo). Todos los organismos vivos se pueden dividir en dos tipos celulares: eucariotas y procariotas.
En general, las células procarióticas son más simples que las eucarioticas ya que estas contienen membranas internas que diferencian órganos celulares (aparato de Golgi, retículo endoplásmico, vacuolas, etc.) no presentes en las células procariotas. En estas el citoplasma es continuo y se encuentra lleno de ribosomas encargados de llevar a cabo la traducción del mensaje genético en proteínas. Las células eucarióticas son el resultado de una simbiosis establecida hace muchos millones de años entre células procarióticas (que han dado lugar a las mitocondrias) y un núcleo eucariótico (el núcleo de nuestras células). A causa de esta simbiosis, ciertos agentes químicos que son activos frente a procariotas pueden resultar tóxicos para euca-riotas al actuar sobre sus mitocondrias. Estas simbiosis estables entre organismos de diferentes orígenes son relativamente frecuentes y se dan en organismos patógenos como, por ejemplo, el Plasmodium productor de la malaria o paludismo.
TAMAÑO.- La mayoría de las bacterias tienen un rango de tamaño que va de 0,2 a 2,0 μm de diá-metro y de 0,4 a 14 μm de longitud. En 1985, se descubrió una bacteria gram positiva atípica, Epulopiscium fishelsoni, con un tamaño de 80 x 600 μm. de diámetro. No son visibles por supuesto al ojo humano y se visualizan con microscopio óptico (MO) o electrónico (ME)
MORFOLOGÍA DE LAS BACTERIAS.- La forma de las bacterias puede ser esférica (cocos), cilíndrica (bacilos), de coma (vibrios) o helicoidal (espirilos). La forma de las bacterias viene determinada principalmente por la estructura de su pared celular y es una de las características que sirven para identificarlas.
Clasificación de bacterias según su forma.- Las bacterias pueden presentarse como células aisladas o formando grupos. Esta característica es también importante para poder identificarlas. En algunas casos la aparición de las bacterias formando agrupaciones no es una característica de estas in vivo sino un efecto de ciertas técnicas de tinción (como en el caso del género Staphylococcus que aparece formando racimos en preparaciones fijadas y teñidas; pero no en muestras vivas). Las principales formas de agrupamiento de las bacterias son las que se observan en estreptococos y estreptobacilos (cadenas de cocos o de bacilos, respectivamente), estafilococos (agrupaciones en forma de racimos de cocos), diplococos (parejas de cocos) sarcinas (agrupaciones en tétradas o en grupos de ocho cocos dispuestos en forma de cubo).
1.-Cocos.- Los cocos son las bacterias que tienen forma esférica. Pueden vivir como células individuales o bien agruparse entre ellas formando cadenas.
Diplococos: que son los cocos que permanecen en pares luego de la división. 
Estreptococos: luego de la división permanecen en cadenas de cuatro o más células. Tanto los diplococos como los estreptococos, se dividen en un solo plano quedando las células hijas adheridas entre sí.
Estafilococos: Se agrupan en forma de racimos, no siguen un patrón regular de orientación en divisiones sucesivas.
Tétradas: Son agrupaciones de cuatro cocos en una disposición cuadrada. Se dividen en dos direcciones perpendiculares.
Sarcinas: Paquetes cúbicos de ocho células. Resultan de la división en tres direcciones perpendiculares. 
2.- Bacilos: Bacterias de forma cilíndrica, que también pueden encontrarse aislados o agrupados, cuando permanecen juntos luego del proceso de división. 
Cocobacilos: Ciertas especies se presentan como bacilos pequeños, redondos difíciles de distinguir de los cocos. 
Diplobacilos: Pares de bacilos. 
Estreptobacilos: Bacilos agrupados en cadenas. 
Formas filamentosas: Bacilos que crecen en forma de fibras. 
Bacilos fusiformes: Bacilos que tienen los extremos más delgados. 
3.-Bacterias en forma de espiral: Son aquellas bacterias que presentan más de una o más curvaturas y nunca son rectas. 
Vibriones: Bacterias curvas (en forma de coma). 
Espirilos: Bacterias que poseen una configuración helicoidal, semejante a la de un tirabuzón, cuyos cuerpos son relativamente rígidos. Se desplazan con la ayuda de apéndices externos llamados flagelos. 
Espiroquetas: son microorganismos helicoidales y flexibles. Se desplazan mediante filamentos axiales que se asemejan a los flagelos, pero están rodea-dos por una vaina externa flexible
Otras morfologías: 
Bacterias en forma de estrella, genero Stella. 
Células planas y rectangulares (Archaea Halofilas), genero Haloarcula 
 Células triangulares. Microorganismos en forma alargada o de pera, producen una yema al final de la hifa, genero Hyphomicrobium.
 Bacterias que forman pedúnculos no celulares como Galllionela
ESRUCTURA BACTERIANA.- Las diferentes estructuras bacterianas que observamos las podemos dividir, según sean constantes en las células o no, en estructuras permanentes o variables: 
Estructuras Obligadas o Permanentes: Pared celular, la membrana celular, citoplasma y el material genético o aparato nuclear. 
Estructuras Variables o Facultativas: Cápsula, Flagelos, las fimbrias o pilis.
PARED CELULAR.-Uno de los rasgos estructurales más importantes de las bacterias es su pared celular, que está constituida por sustancias poliméricas complejas conocidas como peptidoglucanos, los cuales son los responsables de su naturaleza rígida. La pared celular les confiere la forma a las bacterias y les proporciona protección mecánica, ya que ellas se encuentran en ambientes que pueden tener diferentes concentraciones de soluto. La mayoría de estos ambientes tienen concentraciones más bajas (hipotónicos) que el interior de la célula bacteriana, siendo aproximadamente 10 milimolar (mM). En este caso el agua pasa de los sitios de baja concentración de solutos, a los de alta concentración y ocurre el proceso de ósmosis. Así pues, existe una constante tendencia en toda la vida de la célula bacteriana a que el agua entre y de no ser por la fuerza de la pared celular, estas se hincharían y explotarían (lisis). Dentro de las bacterias podemos distinguir dos grandes grupos, las gram positivas y las gram negativas, basados en la diferente coloración que ellas presentan al ser teñidas por el proceso de tinción de Gram, estas diferencias de coloración en los dos grupos de bacterias son debidas a diferencias en las estructuras de sus paredes celulares. 
La pared celular bacteriana esta compuesta por una red macromolecular denominada pep-tidoglucano o mureína. El peptidoglucano es un gran polímero formado pormuchas sub-unidades idénticas de dos azúcares, el N-acetilglucosamina (NAG) y el ácido N-acetilmuramíco (NAM, éter láctico de N-acetilglucosamina)y un pequeño grupo de ami-noácidos.
Pared celular de las Bacterias Gram Positivas .-En la mayoría de las células gram positivas, la pared celular está compuesta por varias capas de peptidoglucano (hasta 25 capas) que conforman una estructura gruesa y rígida, representando hasta el 90% de la pared celular, aunque también presentan embebidos en dicha estructura a los ácidos teicoicos, los cuales son polímeros de la pared celular, formados por unidades de ribitolfosfato o glicerolfosfato, siendo estos responsables de la carga negativa de la superficie de las bacterias y pueden intervenir en el paso de iones a través de la pared celular.
En resumen, podemos decir que los ácidos teicoicos, son polímeros de glicerol y ribitol unidos por grupos fosfatos y a menudo presentan unidos aminoácidos como la d-alanina o azúcares como la glucosa. Lo ácidos teicoicos están unidos al peptidoglucano mediante un enlace covalente con el ácido N-acetilmurámico, o a los lípidos de la membrana plasmática, en cuyo caso se denomina lipo-teicoico. Los ácidos teicoicos no están presentes en las células gram negativas
Pared Celular de las Bacterias Gram Negativas.- La pared celular de las bacterias gram negativas está compuesta por una capa o por muy pocas capas de peptidoglucano y una membrana externa. El peptidoglucano está unido a lipoproteínas (lípi-dos unidos a proteínas mediante enlaces covalentes) de la membrana externa y se encuentra en el periplasma (espacio periplásmico), una sustancia gelatinosa localizada entre la membrana externa y la membrana plasmática. El periplasma contiene una concentración elevada de enzimas degradan-tes y proteínas de transporte. La pared celular de las bacterias gram negativas no contiene ácidos teicoicos y el hecho de que contenga una escasa cantidad de peptidoglucano aumenta su susceptibilidad a la ruptura mecánica.
Funciones de la pared celular:
Soporte: La pared celular proporciona resistencia mecánica y soporte. También controla la dirección del crecimiento celular.
Soportar la presión de turgencia: la presión de turgencia es la fuerza ejercida contra la pared celular como el contenido de la célula empujan la membrana plasmática en contra de la pared celular. Esta presión ayuda a una planta de permanecer rígido y erecto, pero también puede hacer que una célula se rompa.
 Regular el crecimiento: La pared celular envía señales para la célula a entrar en el ciclo celular con el fin de dividirse y crecer.
 Regular difusión: La pared celular es poroso permitiendo algunas sustancias, incluyendo proteínas para pasar en la célula, manteniendo otras sustancias a cabo.
 De comunicación: Las células se comunican entre sí a través plasmodesmos (poros o canales entre las paredes celulares de las plantas que permiten que las moléculas y las señales de comunicación pasen entre las células individuales de la planta).
 Protección: La pared celular proporciona una barrera para proteger contra virus de plantas y otros patógenos. También ayuda a prevenir la pérdida de agua.
 Almacenamiento: La pared celular de las tiendas hidratos de carbono para uso en el crecimiento de plantas, especialmente en semillas.
Por modificación de los factores ambientales algunas bacterias pueden perder la pared transformándose en forma L. En medicina es de enorme importancia la aparición de formas L inducidas por antibióticos en el huésped, explicándose los fracasos terapéuticos ya que el antibiótico deja de actuar al eleminarse el sitio de acción y el microorganismo persite en el tejido infectado.
Membrana celular: Estructura delgada que rodea a la célula de 8 nm de espesor. Es una estructura vital, si se altera, la célula pierde su vitalidad.
Composición: Es similar a al mayor parte de las membranas biológicas. Una doble capa fosfolipídica en donde el ácido graso hidrofóbico se orienta hacia el interior y el glicerol hidrofílico hacia el exterior de la célula. A diferencia de la célula eucariota no posee esteroles (excepto los micoplasmas).
Algunos antibióticos, cuyo blanco de ataque en la célula bacteriana es la membrana celular, actúan inmediatamente que la célula se pone en contacto con éstos. Los antibióticos de este tipo, son por su mecanismo de acción, tóxicos para los tejidos humanos y poco utilizados en medicina clínica.
Función: Delimita el interior del exterior celular, es una barrera osmótica muy importante, interponiéndose a la libre difusión entre el medio ambiente interno y externo.
Es una membrana con permeabilidad selectiva, a través de la cual ingresan los nutrientes y salen los productos de desecho. El transporte de solutos se realiza muchas veces por un sistema de transporte activo, como se analizará al estudiar el metabolismo bacteriano.
En la membrana celular están los sistemas de fosforilación, oxidación y transporte de electrones (citocromos) para la producción de energía.
Dentro de las diversas actividades enzimáticas vinculadas a las proteínas de la membrana citoplasmática, podemos señalar su participación en la biosíntesis del ADN, de los constituyentes de la pared, etc.
Ya hemos hecho mención más arriba de los mesosomas que son organelos que se asocian a la membrana. Se observan al ME como sacos citoplasmáticos que contienen estructuras verticiladas, laminares, tubulares o vesiculares, y a menudo se asocian con tabiques de septación. Se ha demostrado que los mesosomas fijan el ADN cromosómico a la membrana citoplasmática.
Material genético.-Ácido desoxirribonucleico cromosómico .-El ADN tanto procariota como eucariota se compone de dos cadenas helicoidales de nucleótidos de purina y de pirimidina, unidos entre sí por enlaces de hidrógeno, formando una doble hélice según el modelo de Watson y Crick.
Las bacterias no poseen membrana nuclear, nucléolo ni aparato mitótico y nunca configuran una masa cromosómica definida. Esto las diferencia de las células eucariotas. Aunque no existe un núcleo delimitado, hay una zona nuclear o nucleoide. Su material genético está constituido por una molécula de ADN circular enrollado sobre sí mismo, asociado a proteínas básicas que no constituyen verdaderas histonas.
Citoplasma.- El citoplasma es el medio interno celular comprendido entre la membrana plasmática y la membrana nuclear. Está formado por el citosol y los orgánulos.
 1.Citosol.- También llamado hialoplasma. Es el citoplasma sin orgánulos o la fracción soluble del citoplasma. Es un medio acuoso o solución coloidal, que puede estar en estado sol (fluido) o gel (viscoso), y constituido por un 85% de agua en la cual están disueltas moléculas como glúcidos, lípidos, aminoácidos, proteínas (sobre todo enzimas), ácidos nucleicos, sales minerales, iones.
Funciones del citosol 
•Contiene numerosos orgánulos celulares.
 •Constituye el citoesqueleto, que da forma a la célula. 
•Regula el pH intracelular. 
•En el citosol se desarrollan numerosas e importantes reacciones metabólicas, como la síntesis de proteínas, la glucólisis (1ª etapa de la respiración celular)
Componentes del citosol .-Los componentes del citosol son los ribosomas, inclusiones citoplasmáticas y el citoesqueleto.
Ribosomas.-Son complejos macromoleculares visibles al microscopio electrónico, formados por dos subunidades y compuestos por ARNr y proteínas. Existen dos tipos de ribosomas según su velocidad de sedimentación:
 •En células procariotas, en mitocondrias y cloroplastos, los ribosomas son 70S y se encuentran libres.
•En células eucariotas, los ribosomas son 80S y pueden encontrarse libres en el citosol o asociados a la membrana externa del retículo endoplasmático formando el retículo endoplasmático rugoso. 
Función de los ribosomas.- Los ribosomas intervienen en lasíntesis de proteínas. Para ello el ribosoma se asocia a una molécula de ARNm por su subunidad menor. Generalmente, varios ribosomas traducen simultáneamente una misma molécula de ARNm dando lugar a un polisoma a polirribosoma (5-40 ribosomas unidos por un fragmento de ARNm traduciendo los nucleótidos a una secuencia de aminoácidos). Al final de la síntesis proteica, las dos subunidades del ribosoma se disocian.
Inclusiones citoplasmáticas.-Son acumulaciones de sustancias de carácter hidrófobo, que no se disuelven en el hialoplasma y que no están rodeadas de membrana. Suelen ser sustancias con función de reserva energética, pigmentos con función protectora o sin ninguna función ya que son los productos finales de la degradación de otros pigmentos, o proteínas precipitadas debido a su excesiva concentración.
 a) Inclusiones de reserva: En células animales las principales son de glucógeno, melanina y lípidos. En células vegetales destacan las gotas de grasa en semillas, aceites esenciales, como el geraniol, mentol, el látex.
 b) Pigmentos: Sustancias coloradas presentes en tejidos animales 
c) Proteínas precipitadas: Generalmente son productos de desecho.
Vacuolas.- Son orgánelos intracelulares que están separados del entorno citosólico por medio de una membrana. Son acumulaciones de líquidos o gases rodeados de una pseudomembrana aparecen con frecuencia en células viejas próximas a la lisis celular. Se encuentran en muchos tipos de células diferentes, tanto procariotas como eucariotas, así como en organismos unicelulares y multicelulares.
Las vacuolas pueden ejercer funciones en el almacenamiento de sustancias energéticas (alimentos) o de iones y otros solutos, en la eliminación de materiales de desecho, en la internalización de gases para la flotación, en el almacenamiento de líquidos, en el mantenimiento del pH, entre otras.
Plasmidos o DNA extracromosomico.- Son una serie de moléculas que se replican en forma independiente del cromosoma bacteriano, se transmite por herencia a las células hijas, responsable de la resistencia de algunas bacterias Gram negativas a los antibióticos.
Esporo.-Algunas bacterias grampositivas pueden formar una estructura especial inactiva de resistencia, denominada endospora o espora. Se desarrollan dentro de células bacterianas vegetativas (por eso la denominación de endospora) de los géneros Bacillus y Clostridum entre otros.
Estas estructuras son resistentes a situaciones vitales estresantes como el calor, la desecación,
la radiación ultravioleta, los ácidos y los desinfectantes químicos. Debido a su resistencia y
al hecho de que varias especies de bacterias formadoras de esporas son agentes patógenos
peligrosos, las esporas tienen gran importancia en microbiología alimentaria, industrial y
médica. El conocimiento de estas formas altamente resistentes al calor (pueden sobrevivir a
la cocción durante una o más horas) fue esencial para el desarrollo de métodos adecuados
de esterilización para medicamentos, alimentos, medios de cultivo microbiológicos, etc. En
el ambiente las endosporas permiten la supervivencia de las bacterias cuando la humedad o
los nutrientes son escasos.
Elementos variables o Facultativos.-
Cápsula: Es una envoltura externa, ubicada por fuera de la pared celular, mucosa, que forma un gel que se adhiere a al célula.
Como se señaló, es una estructura variable que la pueden producir tanto bacterias Gram positivas como Gram negativas. La gran mayoría son polisacarídicas
Glicocalix: Es la envoltura constituida por glicoproteínas, glicolípidos y ácido hialurónico, que sobresalen de la membrana celular. Esta sirve de protección mecánica de las células, permite la adhesión celular e interviene en procesos de identificación celular y recepción hormonal.
Flagelos: Algunas bacterias producen flagelos, estos son apéndices largos y delgados que sirven como organelos de locomoción, se originan en el citoplasma de la célula en una estructuraconocida como cuerpo basal. El movimiento de las bacterias flageladas se cree que está asociado a cambios mecánicos en el cuerpo basal y a la continua generación deATP. La rotación de cada flagelo empuja a la célula bacteriana en una dirección específica.
Los flagelos están constituidos por una proteína llamada flagelina y no pueden ser vistos con un microscopio ordinario sin ser teñidos por algún procedimiento especial. Los flagelos también pueden observarse con el microscopio electrónico por medio de la técnica de sombreado.
Los flagelos se pueden encontrar dispuestos de maneras diferentes sobre la superficiebacteriana, de acuerdo a esto pueden haber bacterias con:
Flagelación monotrica: Cuando tienen un solo flagelo polar.
 
Flagelación lofotrica: Cuando tienen un penacho de flagelos en uno de los extremos.
 
Flagelación anfitrica: Cuando tienen un flagelo o un penacho de flagelos en ambos extremos.
 
Flagelación peritrica: Cuando los flagelos están más o menos uniformemente distribuidos sobre toda la superficie de la célula bacteriana.
 
Fímbrias.-Las fímbrias son estructuras similares a los flagelos pero más cortas y más numerosas y no están involucradas en la motilidad. Su composición química es similar a la de los flagelos.
Las fímbrias capacitan a las bacterias para adherirse a superficies inertes o para formar películas sobre la superficie de los líquidos.
 
Pili.-Estructuralmente son similares a las fímbrias pero generalmente son más largos y estánconstituidos por una proteína específica denominada pilina. Los pelos están involucradosen los procesos de conjugación bacteriana y sirven de receptores específicos a ciertosvirus bacterianos (bacteriófagos).También participan en la adherencia de algunas bacterias patógenas a los tejidos humanos.