B2.tema20 Bacterias

TEMA 20. MICROBIOLOGÍA. BACTERIAS.
1. CARÁCTERÍSTICAS GENERALES. ESTRUCTURA BACTERIANA.
- Las bacterias son un grupo abundante y heterogéneo de microorganismos
unicelulares procariotas, con un tamaño entre 1 y10  y unas formas que se reunen
en 4 grupos cocos, bacilos, espirilos y vibrios.
1.1. ESTRUCTURA BACTERIANA (visto menos amplio en el tema 11)
a) Membrana Plasmática
- Responde al modelo de bicapa lipídica, pero sin colesterol.
- Se caracteriza por poseer invaginaciones de forma variable llamadas “mesosomas”
que pueden contener sistemas enzimáticos que les permiten realizar funciones como:
*Intercambio de sustancias con el medio interno
*Crecimiento y regeneración de la membrana celular
*”Respiración celular”
*”Fotosíntesis” si son fotosintéticas
*Asimilación de nitrógeno, nitratos o nitritos
*Duplicación del ADN
b) Pared Bacteriana
- Envoltura rígida exterior a la membrana plasmática. Da forma a la bacteria y sobre
todo soporta la presión osmótica interna.
- Según la composición de la pared bacteriana, las bacterias se clasifican en 2 grandes
grupos: gram positivas (G+) y gram negativas (G -).
- Ambas tienen una capa rígida de mureina, en forma de red en la que se repite un
peptidoglicano.
- Las G – tienen sobre los peptidoglicanos una capa exterior de lipopolisacáridos y
proteínas que se conoce con el nombre de “membrana externa”;les da un aspecto
biestratificado y mayor resistencia a los agentes antibactericidas.
- Las G+ son más sencillas; carecen de membrana externa y tienen aspecto
monoestratificado. (Sobre los peptidoglicanos tienen una capa con ácidos teicóicos).
- Las paredes celulares son las responsables de sus carácter antigénico.
c) Cápsula Bacteriana
- Estructura que presentan muchas bacterias, pero no todas, en el exterior de la pared.
- Tiene un aspecto viscoso, está compuesta de gran cantidad de polisacáridos
diferentes.
- Desempeña funciones relacionadas con al resistencia a la desecación, al ataque de la
células fagocíticas y Ac. Interviene en la fijación de estos organismos a sus
hospedadores.
d)Flagelo bacteriano
- Prolongación filiforme de longitud variable (normalmente superior al de la bacteria).
Sirve para el movimiento de la bacteria en medio líquido.
- Su nº y disposición es variable. Son más sencillos que los de células eucariotas.
- Posee una estructura helicoidal de flagelina
- Se une a la cubierta bacteriana por una zona basal
- Tiene capacidad de giro y este impulsa a la bacteria.
e)Pelos bacterianos
- Filamentos superficiales abundantes y huecos.
- Tienen composición protéica.
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Su misión es: de fijación a los sustratos, intercambio de moléculas, intercambio de
información genética pues participan en la conjugación. También pueden ser
utilizados como vía de penetración específica de algunos bacteriofagos.
- No se presenta en las G+ .
- También se pueden denominar fimbri o pili.
**La cápsula, flagelo y pelos bacterianos NO los poseen toda las bacterias sólo
algunos tipos.
f) Citosol
- De composición semejante a cualquier célula
- En el de los ribosomas son 70S (menores que los de eucariotas)
- Hay también gran cantidad de gránulos de reserva o “inclusiones” de almidón o
glucogeno, lípidos....
g) Cromosoma Bacteriano
- Es la mayor parte del ADN bacteriano, en forma de 1 molécula circular
superenrrollada asociada a muy pocas proteínas.
- Se conoce como “nucleoide” la zona del citosol menos densa, donde se encuentra. A
veces puede estar unido a un mesosoma.
- El ADN de mitocondrias y cloroplastos es muy semejante lo que apoya la teoría de
que tienen origen común.
h) Plasmidos
- En algunas bacterias puede haber una o más moléculas pequeñas de ADN circular
doble hélice, que se replican independientemente del cromosoma bacteriano. Se
utilizan en biotecnologí como vector de clonación
2. FUNCIONES DE LAS BACTERIAS
2.1. Función de Relación
- Las bacterias son sensibles a su medio, al que responden con:
movimientos de separación o aproximación (flagelos , reptación)
Variaciones metabólicas
Forma de resistencia ante condiciones desfavorables (quistes o endosporas)
2.2.Función de Reproducción
a)Reproducción Asexual
- Se realiza por BIPARTICIÖN. Tras la duplicación se forma un tabique
transversal que originará las 2 cels hijas.
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b)Transformación Bacteriana
- Captura de ADN de otra bacteria y su incorporación al cromosoma bacteriano.
c)Transducción Bacteriana
- Un bacteriofago transfiere material genético a la bacteria
d)Conjugación Bacteriana
- La transferencia de ADN se realiza a través de los pili de la bacteria dadora a la
receptora.
- Se pueden transferir grandes porciones de genoma.
- Una bacteria es dadora si tiene el factor F (plásmido) el cual se puede encontrar:
- Libre en el citoplasma : bacterias F+
- Incorporado en el cromosomas bacteriano: bacteria Hfr
Las bacterias F+ y Hfr pueden interconvertirse.
Las bacterias F+ pueden tener varias copias del factor F
Las bacterias receptoras carecen de factor F y se denominan FEn la conjugación las bacterias se unen a través de los pili de la dadora y puede
haber 2 tipos de intercambio:
1.
2.
La F+ transfiere una copia del factor F a la receptora que pasa a ser F+.
Las Hfr al tener el factor integrado en el cromosoma bacteriano, al transferir a la
receptora el factor F este arrastra consigo una parte variable del cromosoma
bacteriano, de manera que la receptora al incorporar genes de otra bacteria tiene
un genoma distinto.
2.3.Función de Nutrición
- Presentan todas las formas de nutrición conocidas.
- Según su forma de conseguir materia orgánica se dividen en 2 grupos: autótrofos
y heterótrofos.
a)Autótrofos
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Producen materia orgánica a partir de la materia inorgánica ingerida y la energía
captada del ambiente, por ello también se denomina “Litótrofos”
Según la naturaleza de la energía captada pueden ser:
Fotolitótrofos:
- Captan la energía lumínica.
- Entre estos se encuentran:
- Las Sulfobacterias verdes y purpúreas (los más primitivos):
- que presentan unos corpúsculos con un único fotosistema y
un tipo especial de clorofila.
- Realizan una fotosíntesis anoxigénica (anaerobia, sin oxígeno)
ya que como dador de e- y protones se utilizan moléculas
inorgánicas como H2S y H2 en lugar de H2O.
- Las Cianobacterias :
- la fotosíntesis es muy parecida a eucariotas con 2 fotosistemas
y clorofila y otro pigmento.
- La fotosíntesis es oxigénica (aerobia, en presencia de
oxígeno), el H2O actúa como dador de e- y protones. Presentan
estructuras membranosas (mesosomas especializados)
semejantes a los tilacoides de los cloroplastos.
- Tanto las bacterias fotosintéticas como las cianobacterias son capaces de
fijar el N2 .
Quimiolitótrofos:
- Utilizan energía química.
- Reducen el CO2 , N2 o nitratos ... a materia orgánica utilizando el ATP y el
poder reductor (NADPH) obtenidos, en la oxidación de moléculas inorgánicas
como H2S, H2 y NH3 ...etc.Pueden ser:
- Las que utilizan N2 atmosférico como fuente de nitrógeno pueden ser:
- bacterias de vida libre (Azotobacter)
- bacterias simbióticas con las raices de las leguminosas (Rhizobium).
-
Destacan como quimiolitótrofos las bacterias del suelo (visto en tema 17) por su
intervención en los ciclos Biogeoquímicos mineralizando la materia orgánica.
Pueden ser:
- Las bacterias Nitrificantes oxidan el amoníaco a nitratos en dos procesos:
- Amoníaco se oxida a nitritos por la bacteria Nitrosomonas.
- Los nitritos se oxidan a nitratos por la bacteria Nitrosobacter.
- Las bacterias del Azufre oxidan sulfuro de hidrógeno y azufre a ac. sulfúrico.
- Las bacterias del metano oxidan este a dioxido de carbono y agua.
- Las bacterias del hierro oxidan los iones ferrosos a férricos.
b)Heterótrofos
- Ingieren materia orgánica extrayendo de ella parte de su energía química, por lo que
también se llaman quimioorganótrofos.
- Dentro de este grupo hay bacterias saprófitas, parásitas y simbióticas.
- Saprofitas: bacterias fermentadoras que viven sobre materia orgánica que
descomponen. Otras producen putrefacción.
- Simbióticas: se asocian con otro ser vivo del que obtienen su alimento,
beneficiando a este ser vivo. P.e. las bacterias intestinales, las que
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se localizan en las raices de las leguminosas fijando nitrógeno
atmosférico. Ver anexo.
- Parásitas: Viven a expensa de otro ser vivo al que perjudican pudiendo
llegar a causar su muerte. (catarro, difteria...)
Algunas bacterias heterótrofas viven sólo en ambientes aerobios y otros sólo en
anaerobios.
También hay bacterias facultativas que pueden vivir indistintamente en los dos
medios.
Las bacterias parásitas producen en los organismos que parasitan una enfermedad
infecciosa y por esta razón se denominan patógenas.
3. MICROORGANISMOS Y ENFERMEDADES INFECCIOSAS.
- A las enfermedades que causan los microorganismos se les denomina enfermedades
infecciosas.
- La capacidad de un microorganismo para producir una enfermedad se le denomina
patogenidad.
- A las poblaciones de microbios (cepas) que son patógenas se les denomina
virulentas y a las que son inocuas no virulentas.
- La virulencia de los patógenos se debe habitualmente a su capacidad para
reproducirse en los tejidos del hospedador, su poder invasor o su facilidad para
colonizar superficies.
- La forma en que un microorganismo se introduce en el cuerpo se denomina “vía de
transmisión”. Esta puede ser:
Vía oral-fecal: se produce la infección mediante la ingesta de alimentos o agua
contaminados con heces. P.e. diarreas.
Vía respiratoria: se produce por absorción en el tracto respiratorio de gotitas que
contengan secreciones respiratorias infectadas. P.e. neumonías, tos ferina,
tuberculosis, gripe..
Contacto directo: entre personas (lepra, gonorrea) con un animal infectado, o por
mordedura o picadura (al animal se le considera vector). P.e. peste bubónica,
tifus
- Una vez en el interior del organismo, los microbios tardan algún tiempo en alcanzar
un número que les permita manifestar su patogenidad. Al tiempo que transcurre
entre la invasión y la manifestación de la enfermedad se le llama “periodo de
incubación” y es fijo para cada especie microbiana.
- El crecimiento de los microorganismos en el seno de los tejidos del hospedador se
denomina “infección”.
- El organismo reacciona ante la infección por medio de su sistema inmune,
provocando, inflamación, fiebre enrojecimiento local u otras manifestaciones que se
denominan “síntomas”.
-
La Epidemiología estudia la incidencia de las enfermedades infecciosas, es decir el
número de enfermos de cada enfermedad infecciosa en cada población. Se
considera:
- Epidemia : cuando una enfermedad infecciosa se produce al mismo tiempo en un
número muy alto de individuos de una región.
- Pandemia : es una epidemia ampliamente distribuida.
- Endemia: cuando una enfermedad infecciosa está continuamente presente en una
población, pero con poca incidencia.
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3.1. Las Toxinas bacterianas
- La patogenidad puede ir ligada a la toxicogenicidad , que es la capacidad para
producir unas sustancias denominadas toxinas.
- Las toxinas son proteínas o lipopolisacáridos que causan daños concretos en el
huesped.
- Las toxinas en función de sus propiedades química se dividen en 2 grupos:
exotoxinas y endotoxinas.
a) Exotoxinas
*Son proteínas solubles que fabrica y segrega la bacteria.
*Se destruyen fácilmente con el calor.
*Se reconocen:
-Enterotoxinas que estimulan anormalmente a la mucosa gastrointestinal
-Citotoxinas que matan enzimáticamente a las cels huesped.
-Neurotoxinas que bloquean la transmisión sináptica de los impulsos nerviosos.
b) Endotoxinas
*Son lipopolisacáridos de las membranas bacterianas G*Son resistentes al calor
*Provocan diarreas, shock y en ocasiones hemorragias internas.
3.2.Antibióticos
- Son sustancias antimicrobianas, principalmente antibactericidas, sintetizadas y
excretadas por microorganismos.
- Son selectivamente tóxicos. Pueden ser muy específicos o ser efectivos frente a un
amplio número de agentes infecciosos.
- Hay 3 grupos principales de microorganismos productores de antibióticos: mohos,
eubacterias y actinomicetes. De estos grupos sólo unas pocas especies los producen.
- Químicamente pueden ser glucósidos, polipéptidos o compuestos aromáticos
complejos.
- Forma de actuación:
*Bloqueando casi todas las fases del ciclo celular.
*Bloqueando sólo un proceso concreto.
- Se utilizan para atacar la infección una vez que se ha producido.
3.3. Vacunas (Visto en tema 10)
4. LOS CICLOS DE LA MATERIA
- El reciclaje de los elementos que componen la materia viva constituyen los ciclos de
la materia o biogeoquímicos.
- Todos los organismos intervienen, pero son los microorganismos los que tienen un
papel importante, ya que algunas transformaciones son realizadas exclusivamente
por ellos.
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4.1. Ciclo del Carbono (Ver esquema)
4.2. Ciclo del Nitrógeno (Ver esquema)
5. CLASIFICACIÓN BACTERIANA
- La clasificación actual de las bacterias es la del “Manual de Bergey” y se basa en la
morfología, fisiología y ecología de las mismas.
- Pertenecen al “Reino Monera”
- Los individuos pertenecientes a este reino son procariontes que comprenden formas
aerobias, anaerobias facultativas y aerobias.
- Se diferencian 3 grupos: arqueobacterias, micoplasmas y eubacterias.
5.1. Arqueobacterias
- Constituyen un dominio separado tanto de las eubacterias como de los eucariontes.
- En la actualidad NO se les considera bacterias.
- Son anaerobias
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Tienen diversos tipos de pared celular, pero nunca del tipo de las eubacterias.
Su membrana es semejante a las del resto de los seres vivos en estructura , pero
carecen de ácidos grasos.
- Poseen extremo-enzimas que no se desnaturalizan en condiciones ambientales
extremas.
- Son extremófilos. Se dividen en:
*Metanógenas: anaerobias, producen metano reduciendo CO2
*Halófitas extremas: resisten ambientes de salinidad extrema
*Termoacidófilas. viven en aguas termales ácidas, creciendo a temperaturas
superiores a 90ºC.
- Se considera que eran los organismos dominantes en la atmósfera primitiva.
5.2. Eubacterias
- Son organismos más abundantes y ampliamente difundido del planeta.
- Colonizan todo tipo de medios.
- Según su metabolismo se distinguen: fotótrofas, quimiótrofas y heterótrofas (Ver
página 3 y4 del tema).
ANEXO
6. RELACIONES ECOLÓGICAS
6.1. Simbiosis
- Los microorganismos pueden asociarse íntima y permanentemente, con otra forma
de vida, es el fenómeno de la simbiosis.
- En función de los participantes en la simbiosis pueden distinguirse:
a) Simbiosis entre microorganismos no fotosintéticos y plantas superiores
- Asociaciones de plantas y hongos (micorrizas) en las que el hongo recibe glúcidos y
la planta aumenta la absorción de sales minerales y agua a través del hongo.
b) Simbiosis entre microorganismos no fotosintéticos y animales
- La típica es la que realizan las bacterias en la panza de los rumiantes (vacas, ovejas,
cabras..).
- Su misión es digerir la celulosa de la madera, ya que el huesped es incapaz de
hacerlo por si mismo.
- Estos mamíferos no segregan celulasa y son las bacterias las que realizan la
fermentación de la celulosa de las paredes vegetales.
c) Simbiosis en las que el microorganismo es fotosintético
- Esta asociación permite la realización completa de los ciclos del Carbono y el
Oxígeno.
- Los compuestos orgánicos fotosintetizados son utilizados por el otro ser vivo, que
aporta oxígeno y un ambiente propicio.
- La simbiosis entre un hongo y un alga verde (microorganismo) para obtener un
liquen.
d) Simbiosis entre dos microorganismos
- La presentan los protozoos y las bacterias.
- Las bacterias aportan nutrientes a cambio de protección.
6.2. Parasistismo
- Los microorganismos que se relacionan con otro ser para sobrevivir y desarrollarse,
perjudicando al huesped pudiendo llegar a causarle la muerte.
- Provocan en los seres que parasitan las denominadas enfermedades infecciosas.
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