MUNDO DE LAS BACTERIAS
15/Octubre/2021
REPRODUCCIÓN, NUTRICIÓN Y MOVIMIENTO
VOL. 1 EDITORA: DORANTES BONILLA
Temática: Ciencia
Editora: Dorantes Bonilla Merari Mayte
UNIVERSIDAD VERACRUZANA XALAPA
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INDICE
BACTERIAS………....………………………...4 ESTRUCTURA……...…………………………5 CLASIFICACIÓN…...…….…………………6 REPRODUCCIÓN….……..………………..7 CRECIMIENTO….…..…….………………...8 NUTRICIÓN….…………….………….........10 CLASES DE NUTRIENTES……….…..12 TIPOS DE BACTERIAS………..……….13
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BACTERIAS Las bacterias son unos organismos microscópicos procariotas formadas por células (desprovistos de núcleo celular) de diversas formas y tamaños, que hasta donde conocemos y sabemos poseen mala fama, por la razón de que algunas de ellas nos llegan a causar mal, sin embargo, la mayoría son inofensivas. Literalmente, las bacterias están en todas partes: en el suelo, en el agua, aire incluso hasta en nuestro cuerpo, sencillamente estas, ¡DOMINARÍAN EL MUNDO!
La vida bacteriana es indispensable en los procesos de descomposición de la materia orgánica, necesarios para el reciclaje de elementos como el carbono o el nitrógeno, y constituyen el piso de las cadenas tróficas microscópicas en diversos ambientes.
TAMAÑO Es un parámetro que está determinado genéticamente, pero los valores concretos para cada raza o cepa de bacterias vienen influidos por una serie de condiciones ambientales (nutrientes, sales, temperatura, tensión superficial) y oscilan entre las 0.5 y 3 µm, pudiendo llegar en algunos tipos a 10 µm. Solo son visibles entonces, al microscopio óptico o microscopio electrónico.
•
Microscopio óptico: objetivo de inmersión (100X), sumergiendo esta lente en una gota de aceite (aceite de inmersión) en el preparado a observar.
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ESTRUCTURA •
Las bacterias están formadas por una única célula sin núcleo celular y casi sin orgánulos definidos, pero con un nucleoide (donde se halla el ADN) y una pared celular de peptidoglicano que recubre la célula por fuera de la membrana plasmática.
•
Poseen pili: estructuras involucradas en el intercambio de material genético entre bacterias) o flagelos para desplazarse (en el caso de que sean móviles).
•
Algunas bacterias también presentan cápsula, una estructura rígida de protección que se encuentra por fuera de la pared celular.
•
Dispersos en el citoplasma bacteriano:
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✓
Ribosomas: en donde se lleva a cabo la síntesis de proteínas también suele haber
✓
Plásmidos: pequeñas moléculas de ADN no cromosómico. y pequeñas
✓
Vacuolas: funcionan como depósitos de sustancias de reserva.
CLASIFICACIÓN 1.
Morfológicamente, las bacterias pueden ser:
✓
Cocos: de forma esférica o redonda.
Diplococos: en pares.
Tetracocos: cuatro
Estreptococos: cadena
Estafilococos: en agrupaciones irregulares o racimos.
en
grupos
de
cocos
en
✓
Bacilos: son aquellas bacterias de forma alargadas, como bastón.
✓
Helicoidales:
Vibrios: forma de coma ligeramente curvados.
Espirilos: forma de helicoide
Espiroquetas: tirabuzón.
forma
y
de
Dato interesante Es frecuente entre las bacterias de una misma especie que adopten distintos tipos morfológicos, lo que se denomina pleomorfismo.
PARED CELULAR Composición de su pared celular: ✓ Gram positivas: estas bacterias adquieren un color azulado cuando se utiliza el tinte, ya que poseen una pared celular más gruesa. ✓ Gram negativas: se colorean de rosa o rojo, debido a que tienen una pared celular delgada.
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REPRODUCCIÓN Si bien, uno de los motivos por el que las bacterias tienen una gran capacidad de adaptación es que sufren mutaciones con mayor frecuencia que otros organismos, pero disponen de una estrategia mayor: el sexo. Tienen distintas formas de sexo, entendiendo como tal la generación de individuos genéticamente distintos a partir de la combinación de material genético de organismos diferentes. Por lo que, a menudo a la sexualidad bacteriana se le llama parasexualidad de forma sexual y asexual.
ASEXUAL
FISIÓN BINARIA: Las bacterias se reproducen por fisión binaria, esto significa que en el momento de reproducirse cada célula bacteriana replica su DNA y después se divide en dos células idénticas entre sí y respecto a la célula progenitora esta “desaparece”. Este es el proceso más común y sin duda el más importante en el crecimiento de las poblaciones bacterianas, pero antes de realizarlo, la bacteria realizó un proceso previo en donde duplicó sus contenidos internos como los cromosomas, proteínas, ribosomas, entre otros organelos, asimismo, aumentando un poco menos de su contenido citosólico.
SEXUAL Ahora bien, en las bacterias no se producen ni células sexuales especializadas, en algunas ocasiones dos células diferentes intercambian material genético entre sí, en donde ocurren tres procesos diferentes.: conjugación, transformación y transducción.
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Conjugación: es el mecanismo mediante el cual una bacteria hace la transferencia directa de material genético de una célula a otra a través de una estructura especializada llamada “pili sexual” y lo recibe otra bacteria receptora. Transformación: consiste en un evento de intercambio genético donde la bacteria adquiere fragmentos de ADN de otra bacteria que los ha liberado al medio en el que viven o que ha muerto y se ha desintegrado. Fue descrita por Griffith y Avery. Por ejemplo, la Streptococcus pneumoniae, de la transformación de cepas bacterianas no virulentas en virulentas. Transducción: este proceso tiene relación con la combinación de ADN bacteriano gracias a la participación de un virus bacteriófago “fagos” que atacan bacterias y que por azar lleva un trozo de ADN.
CRECIMIENTO Cuando hablamos de “crecimiento” pensamos inmediatamente que se trata de un sistema biológico, y efectivamente, lo es, como el incremento ordenado de todos los elementos componentes de ese sistema, lo cual implica un aumento de la masa celular que eventualmente conduce a la multiplicación celular en el aumento de tamaño y peso de la célula. Es importante distinguir entre el crecimiento de células individuales y el crecimiento de poblaciones, ya que en los microorganismos debido a su pequeño tamaño no se hacen estudios de crecimiento individual sino estudios de crecimiento de poblaciones. El crecimiento de una población es el aumento del número de células como consecuencia de un crecimiento individual y posterior división. El crecimiento de una población ocurre de una manera exponencial. El crecimiento exponencial es una consecuencia del hecho de que cada célula se divide dando dos células hijas, las cuales al dividirse darán cada una dos células hijas, así es que en cada período de división la población se duplica. Tiempo de generación: es el tiempo que tarda una población en duplicarse. Estos tiempos varían ampliamente entre los microorganismos, algunos crecen rápidamente y presentan tiempos de generación de unos 30 minutos y otros tienen tiempos de generación de varias horas o incluso días.
¡FORMA MATEMÁTICA! Cuando se inocula una bacteria en un medio y ha transcurrido el tiempo de generación de este microorganismo, se forman dos células, después de otra generación cuatro células después de la tercera generación ocho células. En cada generación sucesiva se duplica la población. La relación que existe entre el número de células y las generaciones de un cultivo creciendo en forma exponencial, puede deducirse matemáticamente de la manera siguiente: Se designa como: x = Nº de bacterias al tiempo 0
SeNº designa como: = Nº de de bacterias al x tiempo t bacterias al tiempo 0 Nº de bacterias al tiempo t
t = tiempo en crecimiento exponencial
t = tiempo en crecimiento exponencial
Al tiempo 0 y = x Después de: 1 generación y = x.2 Al tiempo =22 x 0 y = x Después de: 1 generación y = x.2
2 generaciones y = (x.2) 2
2 generaciones y = (x.2) 2 =22 x
3 generaciones y = (22 x) 2= 23 x n generaciones y =2n x (1) 3 generaciones y = (22 x) 2= 23 x n generaciones y =2n x (1)
Para calcular
Para calcular
n = (número de generaciones) n = (número la deecuación generaciones) Resolviendo (1) para n se tiene: log y = log x + n log 2 Resolviendo la ecuación (1) para n se tiene: log y = log x + n log 2
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CURVA DE CRECIMIENTO Las curvas son distintas de cada microorganismo y varían en las condiciones del cultivo, sin embargo, tienen en común una serie de fases: •
Fase de latencia: representa un periodo de transición para los microorganismos, es la fase de adaptación. Producen enzimas y aumenta el contenido proteico, ADN y peso de la célula.
•
Fase logarítmica o exponencial: es el lapso en donde el microorganismo se multiplica con rapidez. Se producen nuevas células.
•
Fase estacionaria: periodo en el cual cesa el crecimiento y ocurren limitaciones por el agotamiento de un nutriente esencial o la acumulación de productos tóxicos.
•
Fase de muerte: se debe al agotamiento de reservas de energía y les es imposible llevar a cabo las reacciones básicas para el mantenimiento de la célula, entonces se dice que la población ha entrado en dicha fase. En esta curva se representa el log10 de "unidades formadoras de colonias" (UFC) por gramo o por mL de medio de cultivo o de alimento, frente al tiempo de incubación, bajo una serie dada de condiciones.
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NUTRICIÓN Cualquier ser vivo, por su actividad vital (crecimiento, mantenimiento y reproducción) requiere continuos aportes de energía para reponer las pérdidas y, para que todo el sistema pueda funcionar. La nutrición es el proceso por el que los seres vivos toman del medio donde habitan las sustancias químicas que necesitan para crecer, dichas sustancias las conocemos como “nutrientes”, y se requieren para los dos objetivos que comprende el metabolismo •
Fines energéticos o catabolismo (reacciones de mantenimiento)
•
Fines biosintéticos o anabolismo (reacciones plásticas). El estudio de la nutrición microbiana se puede desglosar en varios apartados para así considerar los tipos de nutrientes requeridos, los aspectos cuantitativos, e incluso abordar los aspectos ambientales.
Desde el punto de vista de energía, las bacterias se pueden dividir en:
Litotrofas: son aquellas que sólo requieren sustancias inorgánicas sencillas (NH3, NO2,Fe).
Organotrofas: requieren compuestos orgánicos (hidratos de carbono, hidrocarburos, lípidos, proteínas).
Desde el punto de vista biosintético bacterias se pueden dividir en:
Autótrofas: crecen sintetizando sus materiales a partir de sustancias inorgánicas sencillas. Capacidad de utilizar una fuente inorgánica de carbono, el CO2.
Heterótrofas: su fuente de carbono es orgánica (si bien otros elementos distintos del C pueden ser captados en forma inorgánica).
Autótrofas estrictas: son aquellas bacterias incapaces de crecer usando materia orgánica como fuente de carbono.
Mixótrofas: son aquellas bacterias con metabolismo energético litótrofo, pero requieren sustancias orgánicas como nutrientes para su metabolismo biosintético.
Sean autótrofas o heterótrofas, todas las bacterias necesitan captar una serie de elementos químicos: ✓
Macronutrientes (C, H, O, N, P, S, K, Mg)
✓
Micronutrientes o elementos traza (Co, Cu, Zn, Mo...)
De hecho, existen tipos metabólicos que sólo han evolucionado en procariotas. Como los microorganismos quimioautótrofos (o quimiolitoautótrofos): Utilizan compuestos inorgánicos reducidos como fuente de energía y dióxido de carbono como fuente de carbono.
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CLASES DE NUTRIENTES CLASES DE NUTRIENTES Podemos clasificar a los nutrientes en dos categorías: 1.
Universales: agua, CO2, fosfatos y las sales minerales.
2.
Factores de crecimiento.
1.
UNIVERSALES
Las bacterias necesitan grandes cantidades de agua, incluso se les considera como organismos acuáticos. Requieren cierto grado de humedad para crecer. Esencial para:
AGUA
• • •
constituyente del protoplasto bacteriano; el medio universal donde ocurren las reacciones biológicas; un reactante en exceso (es decir, un producto resultante de algunas reacciones bioquímicas).
El dióxido de carbono es requerido por TODO tipo de bacterias, por ejemplo: •
CO2
Las autótrofas lo requieren como fuente de carbono, y lo reducen usando como fuente de energía la luz.
El origen del CO2 puede ser:
• •
endógeno: procedente de descarboxilaciones que ocurren al degradar la fuente orgánica de carbono; exógeno: el CO2 de la atmósfera o disuelto en las soluciones acuosas.
El fósforo se usa principalmente para la síntesis de los ácidos nucleicos y los fosfolípidos, pero aparece también en coenzimas y en proteínas.
FOSFORO
Suele requerirse en orgánico e inorgánico: •
Los fosfatos orgánicos son hidrolizados por fosfatasas extracelulares o (en las Gram-negativas).
Las sales minerales son la fuente de aniones, y se necesitan grandes cantidades de cationes:
SALES MINERALES
• • •
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Ion K+: interviene en la activación de una variedad de enzimas, incluyendo las que participan en la síntesis de proteínas Ion M++: estabiliza ribosomas, membranas y ácidos nucleicos. Participa de las clorofilas y bacterioclorofilas de bacterias fotosintéticas. Zinc: interviene en la estabilización de complejos enzimáticos como las ADN- y ARNpolimerasas.
FACTORES DE CRECIMIENTO Los factores de crecimiento son moléculas orgánicas específicas que, en muy pequeña cantidad, algunas bacterias necesitan para crecer. Suelen ser coenzimas o sus precursores, vitaminas, que determinadas bacterias no pueden fabricar por sí mismas, al carecer de parte o toda de una ruta biosintética. Medios de cultivo y condiciones de crecimiento:
Un medio de cultivo es una solución acuosa en la que están presentes todas las sustancias necesarias para el crecimiento de determinados microorganismos. Los medios de cultivo se pueden clasificar, en primera instancia, en tres grandes tipos: 1.
Medios complejos o indefinidos: su composición química exacta se desconoce, ya que son el producto de realizar infusiones y extractos de materiales naturales complejos:
Ejemplos: Extracto de carne
Extracto de levadura
Autolizado de levadura
Peptona de carne o de soja
1.
Medios sintéticos o definidos: se obtienen disolviendo en agua destilada cantidades concretas de distintas sustancias químicas puras, orgánicas o inorgánicas. La composición concreta de un medio sintético dependerá de la bacteria que queramos cultivar.
2.
Medio semisintético: llevan algunas sustancias químicas cuya naturaleza y cantidad conocemos, junto con sustancias de naturaleza y composición indefinidas. Cualquiera que sea el tipo de medio, podemos encontrar su estado aparente:
medios líquidos
medios sólidos: derivan de los líquidos simplemente añadiendo a la solución nutritiva un coloide en estado de gel, que solidifica (dando consistencia) a esta solución.
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TIPOS DE BACTERIAS Si bien algunas de ellas son perjudiciales, existen muchas otras que son inofensivas o incluso beneficiosas. Por ejemplo:
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•
Escherichia coli. Es una bacteria gram negativa frecuente en los tractos gastrointestinales del ser humano y otros animales de sangre caliente.
•
Neisseria gonorrhoeae. Es un gonococo que ocasiona la gonorrea, una infección de transmisión sexual en los seres humanos.
•
Bacillus anthracis. Es una bacteria inmóvil y gram positiva que produce lesiones negras reconocibles en la piel.
•
Sorangium cellulosum. Es una myxobacteria gram negativa sumamente frecuente en los suelos y de metabolismo inocuo.
•
Clostridium botulinum. Su crecimiento es conocido en enlatados (las latas henchidas y que sueltan gas al abrirse son un claro síntoma) y otras conservas de alimentos.
•
Lactobacillus acidophilus. Es una bacteria ácido-láctica, habitante mutualista del intestino humano y otros mamíferos
REFERENCIAS Burillo, A., & Bouza, E. (2008). Papel de las bacterias grampositivas en la infección intraabdominal. Enfermedades Infecciosas y Microbiología Clínica, 26, 61–68. https://doi.org/10.1157/13123567 Daudén, E. (2007). Introducción a las infecciones bacterianas cutáneas. Actas Dermo-Sifiliográficas, 98, 1–3. https://doi.org/10.1016/s0001-7310(07)701758 http://www.ucv.ve/fileadmin/user_upload/fa cultad_farmacia/catedraMicro/08_Tema_6_cr ecimiento.pdf https://www.fbioyf.unr.edu.ar/evirtual/plugi nfile.php/184697/mod_resource/content/1/2 019%20TP4%20Farmacia.pdf http://coli.usal.es/web/demos/demo_alteraci on/FactoresCrecimiento/FactoresCrecimiento. html#1 https://core.ac.uk/download/pdf/35166259.p df https://concepto.de/bacterias/
http://www.higiene.edu.uy/cefa/2008/Morfol ogiayEstructuraBacteriana.pdf
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