Crecimiento, nutrición y reproducción de bacterias

CRECIMIENTO, NUTRICIÓN Y REPRODUCCIÓN DE BACTERIAS

POR: SARA RAQUEL MARTÍNEZ VIGUERAS

Diciembre 2020

ÍNDICE:

‘’Las bacterias son microorganismos que

pueden tener distintas formas. Pueden ser esféricas, alargadas o espirales.

Existen bacterias perjudiciales, llamadas patogénicas, las cuales causan enfermedades; pero también hay bacterias buenas. Por ejemplo, en nuestro sistema digestivo, en el intestino, tenemos bacterias que son muy necesarias para que nuestro cuerpo funcione correctamente. Lo más sorprendente sobre las bacterias es que en nuestro cuerpo tenemos 10 veces más células bacterianas que células humanas. Las bacterias también son muy importantes para la biotecnología.’’

Bettie J. Graham, Ph.D.

¿QUÉ SON LAS BACTERIAS? Las bacterias son organismos procariotas unicelulares que se encuentran en casi todas partes de la Tierra. Son vitales para los ecosistemas del planeta. Algunas especies pueden vivir en condiciones de temperatura y presión realmente extremas. El cuerpo humano está lleno de bacterias, de hecho se estima que contiene más bacterias que células humanas. La mayoría de las bacterias que se encuentran en el cuerpo no causan ningún daño, al contrario, algunas son beneficiosas. Un número relativamente pequeño de especies son las que causan enfermedades.

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CRECIMIENTO BACTERIANO El crecimiento de cualquier sistema biológico se suele definir como el aumento ordenado de todos los elementos componentes de ese sistema, lo que implica un aumento de la masa celular que eventualmente conduce a la multiplicación celular.

En los organismos multicelulares, esta multiplicación da como resultado un aumento del tamaño del individuo, mientras que en los organismos unicelulares que se dividen por fisión o gemación, lo que ocurre es un aumento de la población. En los microorganismos cenocíticos (en los que la duplicación del genoma no va acompañada de división celular), el crecimiento da como resultado un aumento del tamaño de la “colonia” cenocítica. El crecimiento bacteriano se puede estudiar desde dos puntos de vista: -En escala individual -Una escala de población

células a partir de una célula. Durante este ciclo de división celular, todos los componentes estructurales de la célula se duplican. Por tanto, el crecimiento microbiano se define como el aumento del número de células microbianas en una población.

La tasa de crecimiento es el aumento del número de células o de la masa celular por unidad de tiempo. La tasa de crecimiento específica es característica para cada tipo de microorganismo y medio de cultivo (sustrato).

El tiempo de generación es el tiempo necesario para que dos células se formen a partir de una célula, es decir, es el tiempo que tarda una población microbiana en duplicarse. Este tiempo varía considerablemente con los microorganismos y las condiciones ambientales como la temperatura.

En cuanto al crecimiento microbiano, debemos recordar que es sinónimo de multiplicación, y se refiere al aumento del número de células. El crecimiento de la mayoría de los microorganismos procarióticos se produce por fisión binaria, es decir, se forman dos

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NUTRICIÓN BACTERIANA Cualquier ser vivo, por su actividad vital (crecimiento, mantenimiento y reproducción) requiere aportes continuos de energía para suplir las pérdidas y para que todo el sistema pueda funcionar. La nutrición es el proceso por el cual los seres vivos toman del medio ambiente donde habitan las sustancias químicas que necesitan para crecer. Estas sustancias se denominan nutrientes y son necesarias para los dos propósitos del metabolismo: - propósitos energéticos o catabolismo (reacciones de mantenimiento) - fines biosintéticos o anabolizantes (reacciones plásticas).

La biosíntesis de nuevos componentes celulares son procesos que requieren energía del medio ambiente. Anteriormente señalamos las principales formas de captación y obtención de energía existentes en las bacterias.

El estudio de la nutrición microbiana se puede desglosar en varios apartados: así, podemos considerar los tipos de nutrientes requeridos, aspectos cuantitativos, e incluso podemos abordar aspectos ambientales (en cuyo caso caemos dentro del campo de la Ecofisiología). También podemos estudiar la aplicación práctica de la nutrición bacteriana, que se refleja sobre todo en el diseño de medios de cultivo para el manejo de microorganismos en el laboratorio.

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NUTRICIÓN BACTERIANA Es importante tener claro desde el principio una serie de conceptos y nomenclaturas relacionados con los principales tipos de nutrición bacteriana. Dado que, como acabamos de ver, la nutrición tiene un aspecto de suministro de energía y otro de suministro de materiales para la síntesis celular, podemos hablar de dos "clasificaciones" de tipos de nutrición: Desde el punto de vista de los propósitos de suministro de energía, las bacterias se pueden dividir en: - litotrofas (del griego lithos = piedra): son aquellas que sólo requieren sustancias inorgánicas sencillas (SH2 , S0, NH3, NO2-, Fe, etc.).

- organotrofas: compuestos (hidratos de hidrocarburos, proteínas).

requieren orgánicos carbono, lípidos,

Desde un punto de vista biosintético (es decir, por sus necesidades plásticas o de crecimiento), las bacterias se pueden dividir en: autótrofos: crecen sintetizando sus materiales a partir de sustancias inorgánicas simples.

Sin embargo, el concepto de autotrofia suele limitarse a la capacidad de utilizar una fuente inorgánica de carbono, a saber, el CO2.

- heterótrofo: su fuente de carbono es orgánica (aunque se pueden capturar elementos distintos del C en forma inorgánica).

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, que se pueden clasificar (según las cantidades en que son requeridos) como: - macronutrientes (C, H, O, N, P, S, K, Mg) - micronutrientes o elementos traza (Co, Cu, Zn, Mo...)

Otros conceptos: - autótrofas estrictas: son aquellas bacterias incapaces de crecer usando materia orgánica como fuente de carbono.

- mixótrofas son aquellas bacterias con metabolismo

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NUTRICIÓN BACTERIANA En la naturaleza, estos elementos se combinan, formando parte de sustancias orgánicas y / o inorgánicas. Algunos de los nutrientes se incorporarán para construir macromoléculas y estructuras celulares; otros solo sirven para la producción de energía y no se incorporan directamente como material celular; finalmente, otros pueden desempeñar ambos roles.

El mundo bacteriano, en su conjunto, exhibe una versatilidad metabólica gigantesca en el uso de nutrientes: desde autótrofos que obtienen su carbono reduciendo el CO2 y los demás elementos de fuentes igualmente inorgánicas, hasta heterótrofos capaces de utilizar una amplia gama de fuentes de carbono orgánico.

A su vez, dentro de los heterótrofos podemos encontrar muchos tipos de nutrición muy diferentes, desde bacterias metilotróficas que solo utilizan metano o metanol como fuente de carbono y energía, hasta las muy versátiles Pseudomonas, que pueden degradar más de 100 tipos de fuentes de C, incluidas sustancias "exóticas" como los hidrocarburos alifáticos y cíclicos. En cualquier caso, entre los heterótrofos, una de las fuentes más típicas de carbono es la glucosa.

Aunque dentro del mundo de los procariotas hay tanta variedad de nutrición, las bacterias que pueden alimentarse solo de sustancias inorgánicas simples (H2O, CO2, N2, NO3--, NH3, SO4 =, fosfatos, etc.) son una minoría, pero sus procesos metabólicos son muy interesantes. De hecho, existen tipos metabólicos que solo han evolucionado en procariotas.

Como paradigma de esto, citaremos microorganismos quimioautótrofos (o quimiolitoautótrofos): obtienen su energía de la oxidación de sustancias inorgánicas simples, el carbono proviene del CO2, y el resto de elementos de sales inorgánicas, por lo que pueden vivir en soluciones salinas minerales .

Lo habitual, sin embargo, es que muchas bacterias recurren, siempre que pueden, a tomar ciertos compuestos más complejos del medio, ya que carecen de determinadas vías biosintéticas.

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REPRODUCCIÓN BACTERIANA BIPARTICIÓN: El mecanismo de reproducción habitual en las bacterias es la bipartición.

Mediante este mecanismo se obtienen dos células hijas, con idéntica información en el ADN circular, entre sí y con respecto a la célula madre, y con contenido citoplasmático celular similar. Las células hijas son clones del padre. Mediante este sistema reproductivo, se puede originar una colonia de células con material idéntico; sin embargo, esto no ocurre debido a la alta tasa de mutaciones que ocurren en las bacterias.

La bipartición ocurre cuando la célula ha aumentado de tamaño y ha duplicado su ADN. El ADN bacteriano se une a un mesosoma, que separa el citoplasma en dos y extiende cada copia del ADN duplicado a cada lado.

Al final del proceso, el mesosoma se ha unido al resto de la membrana plasmática y se han formado dos células hijas genéticamente idénticas.

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REPRODUCCIÓN BACTERIANA REPRODUCCIÓN PARASEXUAL A veces, la célula bacteriana tiene la oportunidad de intercambiar información genética mediante procesos de recombinación. Estos procesos son transformación, transducción y conjugación. En estos procesos no hay formación de ningún tipo de gametos, por lo que no se trata de reproducción sexual.

- Transformación: Los fragmentos de ADN que pertenecían a células lisadas (rotas) se introducen en células normales. El ADN fragmentado se recombina con el ADN de la célula receptora, provocando cambios en su información genética.

- Transducción: Cuando una célula es atacada por un virus bacteriófago, la bacteria genera nuevas copias del ADN vírico. En la fase de ensamblaje se pueden introducir fragmentos de ADN bacteriano en la cápsida del virus. Los nuevos virus ensamblados infectarán nuevas células. Mediante este mecanismo, una célula podrá recibir ADN de otra bacteria e incorporar nueva información.

• Conjugación: Este proceso se lleva a cabo si la célula presenta el plásmido F, que contiene la información genética para formar pili, puentes que sirven de unión citoplásmica entre dos bacterias. La célula que presenta el plásmido se denomina F+; la célula que no lo contiene se llama F-. La bacteria F+ (donadora de información) se une a una bacteria F- (receptora) mediante uno de sus pili.

A través de él introduce una hebra del plásmido F, de forma que la bacteria F se convierte en bacteria F+.

En ocasiones el plásmido se introduce en el anillo del ADN bacteriano.

Entonces, la bacteria donadora se denomina Hfr (High frequency of recombination). De esta forma la bacteria Hfr puede donar a otras células cualquier gen de su ADN.

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BIBLIOGRAFÍA: • Genome.gov. 2020. Bacterias | NHGRI . [en línea] Disponible en: https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Bacteria [Consultado el 27 de diciembre de 2020].

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