LAS BACTERIAS Y SU
Son seres generalmente
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 bacteriana.
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 gérmenesgramnegativos 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.
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