MORFOLOGÍA DE LAS BACTERIAS

CLASIFICACIÓN DE LOS MICROORGANISMOS. REINO MONERAS
La microbiología estudia un diverso grupo de seres microscópicos incluidos en los reinos Moneras, las bacterias;
reino Protoctistas, los protozoos y las algas microscópicas; y reino Hongos, además de los virus y otras formas
acelulares. Quedan excluidos de ella especies microscópicas del reino Animales o sus formas larvarias, así como
algunas plantas.
LAS BACTERIAS
1º.- Clasificación
Este reino agrupa todas las bacterias -de organización procariótica- cuyo tamaño oscila entre 0,1 y 50 µm. Pueden ser
autótrofas o heterótrofas, y aerobias, anaerobias o anaerobias facultativas.
Las bacterias son los organismos más antiguos, más extendidos y más numerosos de la naturaleza. Se encuentran
desde en los hielos polares, donde soportan condiciones de congelación, hasta en chimeneas asociadas a las dorsales
oceánicas, donde el agua que las rodea alcanza los 350°C; y desde habitáts salinos a manantiales de aguas acidas,
donde pueden crecer a temperaturas superiores a los 90 °C.
Las bacterias aparecen individualizadas o pueden formar colonias. Atendiendo a su
forma se diferencian:
• Los copos, cuando son redondeados, como Staphylococcus aureus., b .
• Los bacilos, de forma alargada y extremos romos, como EscheriGhia coli.
• Los vibrios, cuando tienen forma de coma, como el Vibrio cholerae.
• Los espirilos, en forma espiral, como la espiroqueta Treponerna pallidum.
No todas las bacterias forman colonias, pero cuando esto ocurre es siempre el resultado
de división celular y la no separación posterior de las células hijas. Las agrupaciones de
dos cocos o dos bacilos se llaman diplococos o diplobacilos. Las hileras de bacterias
son estreptococos o estreptobacilos. Solo los cocos pueden formar colonias dispuestas
en dos dimensiones, estafilococos, o en tres, sarcinas.
Actualmente, se clasifica a las bacterias comparando las secuencias del ARN ribosómico
dado que son imprescindibles para la síntesis de proteínas y que no pueden sufrir
muchas mutaciones sin resultar inviables. Cuantas más diferencias existan entre los
ARN ribosómico de dos bacterias, más separadas estarán evolutivamente. La primera
gran divergencia se produce poco tiempo después de la aparición de la vida sobre la
tierra. Se formaron así las eubacterias, grupo del que descienden las células
procarióticas actuales, y las arqueobacterias semejantes a los primitivos coacervados y que aún hoy siguen ligadas a
condiciones de bastante inhóspitas, semejantes a las de hace 3500 M.a.
1.1 Eubacterias
Este grupo incluye varias ramas evolutivas. Su enorme capacidad adaptativa las ha llevado a adquirir grandes y
variados grados de especialización. Algunas pueden vivir en ambientes aerobios, y otras en ambientes
anaerobios. Las llamadas facultativas viven indistintamente en los dos. Los grupos más antiguos agrupan
bacterias termófilas, descendientes de aquellas que sobrevivían en las primeras fases de la aparición de la
vida en la Tierra.
Son un amplio grupo en el que se encuentran la mayoría de las bacterias conocidas:
• Bacterias purpúreas y verdes. Son fotosintéticas y aerobias. Pueden ser sulfurosas o no sulfurosas, en
función de su capacidad para utilizar al ácido sulfídrico como dador de hidrógenos.
• Cianobacterias. Llamadas también algas verde-azuladas. Se presentan como células aisladas o
formando colonias. Se les atribuye un papel importante en la aparición de la atmósfera oxidante, ya que
los estromatolitos -estructuras fotosintéticas con más de 3000 M.a. de antigüedad- son masas de
Cianobacterias. También se asocian en simbiosis con hongos para formar líquenes.
• Proclorofitas. Son bacterias con aspecto de cloroplastos. Viven como endosimbiontes en el interior de
las ascidias.
• Bacterias nitrificantes. Sintetizan moléculas orgánicas gracias a la oxidación de compuestos
nitrogenados inorgánicos del suelo o de los fondos marinos, convirtiéndolos en sustancias asimilables
para las plantas.
• Bacterias fijadoras de nitrógeno. Captan nitrógeno atmosférico para las plantas leguminosas con las
que viven en simbiosis.
• Espiroquetas. Son .espirilos muy frecuentes en medios acuáticos. También hay especies parásitas.
• Bacterias del ácido láctico. Son bacterias anaerobias, pero tolerantes al oxígeno; causan la fermentación
láctica.
• Micoplasmas. Son bacterias sin pared celular, como cocos pequeños o filamentosas. La mayoría son
parásitos.
1.2. Arqueobacterias
La mayoría de ellas son anaerobias. Son células procarióticas con una, membrana s.rn ácidos grasas y una
pared sin péptidoglucanos. Poseen lípidos especiales integrados por glieeñna, y dos cadenas isoprenoides que
forman monocapas sumamente rígidas. Son autótrofas o hete-rótrofas. Las hay halofílicas, que viven en las
aguas saladas del mar Muerto; termofílicas, de las aguas termales, y medios ricos en azufre; y metanógenas,
que viven en ambientes anaerobios -el estómago de los rumiantes-, donde producen metano a partir de
sustratos como el COg, y contribuyen a la digestión de los vegetales junto a bacterias que degradan celulosa.
Hace 1600 M.a. surgen las primeras células eucárióticas por la unión simbiótica de varios tipos de bacterias.
2º.- Morfología
Las bacterias son seres, vivos unicelulares y de organización procariótica, capaces da nutrirse, reproducirse y
relacionarse con su medio por sí mismos.
Varios aspectos de la morfología de las bacterias las diferencian de las células eucarióticas, como son la ausencia de
membrana nuclear y una ausencia casi total de orgánulos en el citoplasma. Pero aunque este aparece como un
compartimento simple, otras estructuras como las envueltas celulares muestran una gran complejidad.
Las principales estructuras presentes en las bacterias son:
• Cápsula bacteriana. Es una capa externa presente en casi todas las bacterias patógenas. Tiene entre 100 y 400
Á de grosor, y no presenta estructura definida. Está compuesta por polímeros de glucosa, glucoproteínas,
acetilglucosamina y ácidos urónico y glucurónico. Entre sus funciones, destacan la regulación de intercambio
de agua, iones y nutrientes con el medio, ser un reservorio de agua en situaciones de desecación, permitir la
adherencia a los tejidos del huésped y dificultar la acción de anticuerpos, bacteriófagos y células fagocíticas.
La cápsula permite también la formación de colonias.
• Pared bacteriana. Es una envuelta rígida de entre 50 y 100 Á de grosor; es característica de todos los tipos de
bacterias, excepto de los micoplasmas. Mantiene la forma de la célula frente a los cambios de presión
osmótica, y regula el paso de iones. Una vez constituida la pared, resiste la acción de los antibióticos.
La estructura de la pared se pone en evidencia gracias a la tinción Gram, que permite diferenciar dos grupos de
bacterias. La tinción Gram consiste en exponer a las bacterias a la acción de dos colorantes, el cristal violeta y la
safranina. Cuando se lava la muestra con alcohol, las bacterias Gram positiva aparecen con la pared de color violeta
porque han retenido el colorante. Las Gram negativa que lo han perdido aparecen de color rosado.
•
•
Las bacterias Gram positiva tienen una pared constituida por una gruesa capa de
mureína, que es un peptidoglucano formado por cadenas de moléculas de Nacetilglucosamina (NAG) unidas por enlaces 0-glucosídicos β(1-4) con
moléculas de N-acetilmurámico (NAM). Estas últimas, gracias a las cadenas de
cuatro aminoácidos que presentan, se encuentran a su vez unidas entre sí. La
capa de mureína se asocia con proteínas, polisacáridos y ácidos teicoicos.
Las bacterias Gram negativa también están compuestas por mureína, que forma
una capa más fina que en las anteriores. Sobre ella se sitúa la membrana externa,
que es una bicapa lipídica con lipopolisacáridos y muchas proteínas asociadas, la
mayoría con función enzimática. Presenta cierta permeabilidad debido a las
proteínas porinas, que permiten el paso de moléculas de bajo peso molecular.
La pared celular cumple las siguientes funciones: mantiene la forma de la célula y previene la lisis osmótica; posee
componentes con capacidad antigénica(ácidos teicoicos, lípido A)-, regula el intercambio con el exterior.
•
Membrana plasmática. Es una membrana de tipo unitario que limita al citoplasma y regula el paso de
sustancias. La ausencia en ella de la molécula de colesterol y la presencia de Mesosomas (una serie de
invaginaciones que se proyectan hacia el interior de la célula) son los únicos aspectos distintivos de su estructura
en relación con las células eucarióticas.
Los mesosomas suponen un gran incremento en la superficie de membrana, y suplen la ausencia de orgánulos
membranosos en el citoplasma bacteriano. En ellos se sitúan los enzimas que llevan a cabo numerosos procesos,
que en las células eucarióticas realizan las mitocondrias o los cloroplastos, como son la respiración celular y la
fotosíntesis. También contienen las enzimas, que permiten a algunas bacterias fijar nitrógeno atmosférico o
asimilar nitritos y nitratos. Otra de sus funciones es mantener suspendido al cromosoma bacteriano en el seno
del citoplasma. En ellos se sitúa también la ADN polimerasa, es decir, la enzima que dirige su replicación.
• Citoplasma. Está constituido, por una disolución gelatinosa, de agua y proteínas de aspecto granuloso, que
rodea al llamado nucleoide y donde se sitúa el material genético, que tiene aspecto fibrilar En el seno del
citoplasma aparecen:
Los ribosomas, muy numerosos y los únicos orgánulos. Son masas de ARN y proteínas, más
pequeños que los de la célula eucariótica y que aparecen siempre libres. Están formados por dos
subunidades, que se unen cuando va a tener lugar la síntesis de proteínas.
Las inclusiones, sustancias que la bacteria acumula en momentos de abundancia o residuos
metabólicos sin membrana que las rodee.
Las vesículas, pequeños espacios delimitados por proteínas que acumulan masas de sustancias
gaseosas. Pueden ser muy numerosas y aseguran la flotabilidad en algunas bacterias fotosintéticas.
• Material genético. Es una larga y única molécula de ADN, circular y bicatenario. Está sumamente plegada y
asociada a proteínas no histónicas. Dirige toda la actividad de la célula y conserva su mensaje genético. Además
del cromosoma bacteriano, existe un número indeterminado de pequeñas moléculas circulares de ADN
extracromosómico, los plásmidos, que las bacterias, a menudo intercambian.
• Pili y fimbrias. Son estructuras tubulares que aparecen en la superficie de algunas bacterias Gram negativas
como un sistema de anclaje. Las fimbrias son cortas y numerosas, y solo se insertan, a la paced y a la capsula.
Los pili atraviesan también la membrana plasmática y son vías mediante las que las bacterias: llevan a cabo,
intercambios de material genético.
•Flagelos. Son estructuras de locomoción que aparecen en número
variable. Salen de las envueltas bacterianas, lo que genera, según su
número y localización, bacterias monótricas (un solo flagelo), lofótricas
(varios flagelos distribuidos en toda la superficie bacteriana) y perítricas
(varios flagelos formando un penacho).
Los flagelos constan de un cuerpo basal y de un largo filamento. El
cuerpo basal es una especie de bastón en el que se engarzan cuatro
discos: los dos primeros están incluidos en la membrana plasmática,
pueden girar y transmiten así su movimiento al filamento. Los otros dos
discos son fijos y se sitúan en la capa de mureína y en la membrana
externa.
Plásmido
Inclusiones
3º.- Fisiología
La estructura procariótica permite a las bacterias, llevar a cabo las funciones inherentes a cualquier ser vivo:
nutrición, relación y reproducción.
3.1. Nutrición
Las bacterias son el grupo de seres vivos más ampliamente distribuido en la naturaleza, por lo que
presentan también la más amplia gama conocida de formas de nutrición y metabolismo Una misma
especie puede presentar dos tipos de metabolismo diferentes en función de las condiciones del medio y la
disponibilidad de alimento. Respecto al metabolismo, la fuente de carbono necesaria para sintetizar
moléculas orgánicas, así como el origen de la energía empleda determinan cuatro tipos de bacterias:
• Bacterias fotoautótrofas. Son bacterias capaces de captar la energía de la luz, gracias a que realizan la
fotosíntesis anoxigénica (o bacteriana), es el caso de las bacterias verdes y púrpuras del azufre; u
oxigénica (o vegetal), como las cíanobacterias. Ambas utilizan CO2 como fuente de carbono. Las
cíanobacterias presentan mesosomas muy desarrollados, que hacen una labor similar a la de los
tilacoides de los cloroplastos, y liberan oxígeno. De hecho son los primeros organismos fotosintéticos
de la biosfera, y se les considera responsables del cambio desde una atmósfera primitiva reductora a la
atmósfera, oxidante, actual.
• Bacterias fotoorganótrofas. Son las bacterias purpúreas no sulfúreas que realizan la fotosíntesis, y la
fuente de carbono son moléculas orgánicas como el ácido láctico.
• Bacterias quimioautótrofas. Obtienen la energía que liberan reacciones de oxidación (moléculas
inorgánicas como el amoníaco (bacterias nitrosificantes), los nitritos (bacterias nitrificantes), el ácido
sulfídrico (bacterias incoloras del azufre), el hidrógeno (bacterias del hidrógeno) o los carbonatos de
hierro (bacterias del hierro). La fuente de carbono de toedas ellas es el CO2. Es primordial para la vida la
intervención de algunas de ellas en los ciclos biogeoquímicos o en la fijación de nitrógeno atmosférico.
• Bacterias quimioorganótrofas. La mayoría de las bacterias son quimioorganótrofas, como todos los
animales, los protozoos y los hongos. La energía procede, en este caso, de la oxidación de moléculas
orgánicas, que también constituyen su fuente de carbono. Realizan metabolismo oxidativo si son
aerobias, y fermentación cuando son anaerobias. También hay facultativas que presentan las dos
modalidades. Son, junto a los hongos, los seres de componedores de la biosfera.
3.2. Reproducción
Las bacterias son seres haploides que se reproducen asexualmente por bipartición. Previamente, se duplica el
único cromosoma que poseen, y un proceso de estrangulación posterior genera dos células hijas genéticamente
idénticas. Una colonia es un clon de bacterias. En condiciones óptimas, una bacteria puede dividirse cada 20
minutos.
Además de este tipo de reproducción, existen otros mecanismos, llamados parasexuales, en los que como en la
reproducción sexual, sí se produce intercambio de material genético entre individuos. Estos mecanismos, que
proporcionan variabilidad genética, son:
• Conjugación. Una bacteria donadora transmite ADN de sus plásmidos a través de pili sexuales a una
bacteria receptora. Si en ella, el plásmido se integra en el cromosoma bacteriano recibe el nombre de
episoma. En una transferencia posterior, esta bacteria puede pasar no solo el episoma, sino también parte
de su propio material genético. Se calcula que Escherichia colí ha adquirido de esta manera un 18°/o de
sus genes a lo largo de los últimos 100 M.a.
• Transformación. Las bacterias pueden captar del medio fragmentos de ADN procedentes de la lisis de
otras bacterias o de otras células, e integrarlos en su cromosoma.
• Transducción. En este caso, las bacterias intercambian material genético mediante; un virus transmisor,
un bacteriófago. El virus se integra en el cromosoma de la bacteria donadora iniciando un ciclo
lisogénico. Cuando se separa de él para iniciar un ciclo lítico arrastra algunos genes que transmite a la
bacteria receptora en la infección.
Los tres mecanismos implican recombinación genética entre el material genético propio y el añadido, lo que
explica la variabilidad que pueden presentar algunas bacterias cuando conviven con otras especies. Por ejemplo,
hay bacterias patógenas resistentes a los antibióticos, que han adquirido esta capacidad al convivir en el intestino
con bacterias simbiontes que resisten la acción de estos fármacos.
3.3. Relación
Las bacterias son sensibles a estímulos como la luz o las sustancias químicas del medio en el que viven. Si
disponen de ellos, se desplazan con los flagelos (fototactismos o quimiotactismos); en caso contrario, reptan
sobre sustratos sólidos con movimientos de contracción y dilatación.
Si no pueden moverse y ante condiciones adversas del medio, fabrican una endospora, que es una estructura de
resistencia que se forma en el interior de la bacteria. Protegen su ADN con una cubierta, y reducen su
metabolismo, pudiendo resistir durante mucho tiempo temperaturas de hasta 80 °C, sequedad, acción de agentes
químicos o radiaciones. Cuando las condiciones vuelven a ser favorables, las esporas germinan y generan
bacterias con todas sus funciones,