martes, 11 de octubre de 2011

Las Bacterias


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.




La forma de las bacterias es muy variada y, a menudo, una misma especie adopta distintos tipos morfológicos, lo que se conoce como pleomorfismo. De todas formas, podemos distinguir tres tipos fundamentales de bacterias:
  • Coco (del griego kókkos, grano): de forma esférica.
    • Diplococo: cocos en grupos de dos.
    • Tetracoco: cocos en grupos de cuatro.
    • Estreptococo: cocos en cadenas.
    • Estafilococo: cocos en agrupaciones irregulares o en racimo.
  • Bacilo (del latín baculus, varilla): en forma de bastoncillo.
  • Formas helicoidales:
  • Vibrio: ligeramente curvados y en forma de coma, judía o cacahuete.
  • Espirilo: en forma helicoidal rígida o en forma de tirabuzón.
  • Espiroqueta: en forma de tirabuzón (helicoidal flexible).

Algunas especies presentan incluso formas tetraédricas o cúbicas.Esta amplia variedad de formas es determinada en última instancia por la composición de la pared celular y el citoesqueleto, siendo de vital importancia, ya que puede influir en la capacidad de la bacteria para adquirir nutrientes, unirse a superficies o moverse en presencia de estímulos.

A continuación se citan diferentes especies con diversos patrones de asociación:

  • Neisseria gonorrhoeae en forma diploide (por pares).
  • Streptococcus en forma de cadenas.
  • Staphylococcus en forma de racimos.
  • Actinobacteria en forma de filamentos. Dichos filamentos suelen rodearse de una vaina que contiene multitud de células individuales, pudiendo llegar a ramificarse, como el género Nocardia, adquiriendo así el aspecto del micelio de un hongo. 




ESTRUCTURA DE UNA BACTERIA :

Las bacterias son organismos relativamente sencillos. Sus dimensiones son muy reducidas, unos 2 μm de ancho por 7-8 μm de longitud en la forma cilíndrica (bacilo) de tamaño medio; aunque son muy frecuentes las especies de 0,5-1,5 μm.

Carecen de un núcleo delimitado por una membrana aunque presentan un nucleoide, una estructura elemental que contiene una gran molécula circular de ADN. El citoplasma carece de orgánulos delimitados por membranas y de las formaciones protoplasmáticas propias de las células eucariotas. En el citoplasma se pueden apreciar plásmidos, pequeñas moléculas circulares de ADN que coexisten con el nucleoide, contienen genes y son comúnmente usados por las bacterias en la conjugación. El citoplasma también contiene vacuolas (gránulos que contienen sustancias de reserva) y ribosomas (utilizados en la síntesis de proteínas).

Una membrana citoplasmática compuesta de lípidos rodea el citoplasma y, al igual que las células de las plantas, la mayoría posee una pared celular, que en este caso está compuesta por peptidoglicano (mureína). Algunas bacterias, además, presentan una segunda membrana lipídica (membrana externa) rodeando a la pared celular. El espacio comprendido entre la membrana citoplasmática y la pared celular (o la membrana externa si esta existe) se denomina espacio periplásmico. Algunas bacterias presentan una cápsula y otras son capaces de desarrollarse como endosporas, estados latentes capaces de resistir condiciones extremas. Entre las formaciones exteriores propias de la célula bacteriana destacan los flagelos y los pili.






A-Pili; 
B-Ribosomas; 
C-Cápsula; 
D-Pared celular; 
E-Flagelo; 
F-Citoplasma; 
G-Vacuola;
 H-Plásmido; 
I-Nucleoide; 
J-Membrana citoplasmática.




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.

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:




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




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












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