La vida que no vemos: Las bacterias

Mira que si decido tomarme por mi cuenta antibióticos para la gripe, hubiese cometido un error.¿De verdad no sabías que para una infección vírica no se pueden tomar antibióticos? Con los antibióticos hay que ser

responsable, deben tomarse por prescripción médica, y frente a infecciones bacterianas; mira la campaña que hizo elMinisterio de Sanidad.

Lo cierto es que me gustaría conocer como actúan los antibióticos con las bacterias patógenas.Sí, haces bien en decir patógenas , a lo largo del curso hemos visto que estos microorganismos no son siempre

malos, recuerda las múltiples utilidades de las bacterias: alimentos, productos químicos, productos farmacéuticos...

En algunas clasificaciones aparecen, como dominio separado de las bacterias, las arqueobacterias (dominio Archea) obacterias antiguas.

Imagen 1. Autor: Desconocido . Licencia Creative Commons

Los organismos que forman este grupo presentan muchas características comunes con las bacterias : tienen ambas untamaño muy pequeño, entre 0,5 y 5 micras y su forma es similar. Además, se reproducen de la misma manera.

A diferencia de las bacterias, las arqueas aparecen en condiciones ambientales extremas . Su estructura también especuliar, ya que su pared celular es diferente , pues no presenta peptidoglicano, sino un pseudopeptidoglicano o unasproteínas, y en su membrana plasmática aparecen enlaces éter.

1. ¿Cómo son las bacterias?

Imagen 2. Autor: Jim Peaco . Dominio público

Imagen 3. Autor: SeanMack . Dominio Público

Las arqueobacterias se consideran fósiles vivientes , ya que vivenen ambientes que presentan características similares a las que secree que existieron en la Tierra primitiva.

Un ejemplo es el de Pyrococcus furiosus , que crece a unatemperatura óptima de 104 ºC, o Halobacterium , que crece enmedios muy salados. Otras viven en medios muy ácidos —en laimagen se ve el río Tinto, con un pH muy ácido, sobre el que vivenarqueobacterias— o muy básicos.

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Una vez que conoces las principales características de las arqueobacterias:

1. ¿Cómo crees que se denominarían según el medio en el que viven?2. ¿Cómo piensas que consiguen sobrevivir en estos ambientes tan extremos, si las enzimas de todoslos seres vivos dejan de funcionar en tales condiciones?

La célula bacteriana fue la primera pobladora del planeta y seguramente son las formas más pequeñas de vida, pero son lasque más han evolucionado, dando lugar a distintos organismos, entre ellos la célula eucariota, y por tanto a nosotros mismos.Recuerda la teoría endosimbiótica de la Unidad 2, en ella se explicaba como posible origen de mitocondrias y cloroplastosbacterias primitivas que fueron endocitadas por otros microorganismos, con los que establecieron una relación de simbiosis.

Recuérdalo con esta animación:

Pre-conocimiento

Caso de estudio

Las bacterias son organismos unicelulares procariotas que se dividen por fisión binaria y con untamaño que oscila entre 1 y 10 micras. Están adaptadas a vivir en cualquier ambiente.

Imagen 4. Autor: J.R: de Lothlorien . LicenciaCreative Commons

He estado mirando las literaturas de los antibióticos que tenía en casa y ponen algunas cosas que realmente noentiendo.

¿Sobre qué, Bea?Pues, hablan de diferentes cosas, mira por ejemplo este antibiótico dicen que es eficaz contra los cocos, éste ataca a

streptococos, éste a bacilos...Ah! Esos términos se refieren a la forma bacteriana. La bacterias presentan variabilidad de tamaños y formas, he leido

que hay algunas bacterias que pueden variar incluso de forma, y que esto se conoce como pleomorfismo .

En cuanto a la morfología , las bacterias presentan formas características que a veces pueden estar influidas por lascondiciones del medio en el que viven.

Si presentan forma redondeada se llaman cocos , que pueden agruparse de dos en dos ( diplococo ), en grupos decuatro ( tetracoco ), formar cadenas lineales ( estreptococo ) o estructuras con forma de racimo ( estafilococo ).

Si su formas es alargada, de bastón, reciben el nombre de bacilos .Si presentan forma de coma se llaman vibrios ,Si tienen forma helicoidal rígida, espirilos , y si es flexible, espiroquetas .

Imagen 5. Autor: Desconocido . Licencia Creative Commons

Son unicelulares, pero pueden aparecer agrupadas, manteniéndose unidas tras la bipartición y formando colonias .

Actividad

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1. ¿Sabrías describir los modelos morfológicos más comunes que presentan las bacterias?2. ¿Podrías identificar por su morfología las siguientes imágenes de bacterias?

1 2 3Imagen 6. Autor: The cat . Dominio

públicoImagen 7. Autor: J. Carr . Dominio

públicoImagen 8. Autor: D. Cox .

Dominio público

4 5Imagen 9. Autor: W.A.Clark . Dominio

públicoImagen 10. Autor: DEMF . Dominio

público

Si quieres repasar la morfología bacteriana, realiza este ejercicio:Ejercicio 1.

Para poder estudiar las bacterias se utilizan preparados alimenticios artificiales líquidos o sólidos, medios decultivo , en los que pueden crecer. Estos medios de cultivo deben presentar una serie de condiciones, talescomo temperatura, grado de humedad y presión de oxígeno, grado correcto de acidez o alcalinidad, quepermitan una actividad bacteriana óptima.

Si quieres conocer más sobre las características que deben presentar los medios de cultivo visita esteenlace . En el vídeo que aparece a continuación podrás observar como se crean un medio de cultivo.

Reflexión

Objetivos

1.1. ¿Cómo se alimentan las bacterias?

Las bacterias, al igual que el resto de los seres vivos, realizan tres funciones básicas: nutrición, relación yreproducción . Gracias a la función de nutrición son posibles las reacciones metabólicas que permiten a la bacteriaobtener energía y el suministro de materiales para la síntesis celular.

En función de la fuente de energía que utilice la bacteria puede realizarse esta clasificación:Si la energía procede de radiaciones luminosas se las llama bacterias fototrofas , que a su vez pueden ser:

Fotoautótrofas ; utilizan la luz como fuente de energía y el CO 2 como fuente de carbono. Ejemplo; bacterias purpúreas.

Imagen 11. Autor: Lourdes Luengo . Licencia CreativeCommons

Fotoheterótrofas ; la fuente de energía es la luz y utilizan biomoléculas como fuente de carbono. Ejemplos comoRodospirillum y Cloroflexus.

Imagen 12. Autor: Lourdes Luengo . Licencia CreativeCommons

Si la energía se desprende a partir de moléculas químicas en reacciones biológicas de óxido-reducción se las llama

Actividad

bacterias quimiotrofas , que a su vez pueden ser:Quimioautótrofas ; si la captación de energía química es a partir de sustancias inorgánicas y la fuente de carbono es

CO 2 .

Imagen 13. Autor: Lourdes Luengo . Licencia CreativeCommons

Quimioheterótrofas ; captación de energía química a partir de sustancias orgánicas. La fuente de carbono es unamolécula orgánica.

Imagen 14. Autor: Lourdes Luengo . Licencia CreativeCommons

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¿Cómo serán la mayoría de las bacterias en cuanto a su nutrición?

Autótrofas.

Heterótrofas.

¿Cómo pueden ser las bacterias autótrofas?

Fotoautótrofas.

Fotohermiotrofas.

Un tipo de bacteria fotoautótrofa es:

Bacterias purpúreas.

Nitrobacter .

Pregunta de Selección Múltiple

2. Capas que envuelven a las bacterias

2.1. Pared bacteriana

La ultraestructura de las bacterias , al ser procariotas, es más simple que la de células eucariotas, para su estudio serequiere el microscopio electrónico. Dentro de las capas que envuelven a las bacterias se distinguen tres estructurasprincipales: la cáspsula, la pared bacteriana , y la membrana plasmática . Obsérvalo en la siguiente imagen .

Las bacterias presentan una estructura fuera de la pared celular que sirven para protegerla, esta es lacápsula bacteriana o glucocálix .

Imagen 15. Autor: Y tambe . Licencia Creative Commons

La cápsula bacteriana (1) —si es rígido—o glucocálix (2) —si tiene consistencia mucosa— es una capaque se forma en la parte externa de la pared de la mayoría de las bacterias. Está compuesta por azúcares,protege de la desecación, del ataque de los anticuerpos del hospedador y de la fagocitosis por los góbulosblancos, lo que aumenta la virulencia de las bacterias encapsuladas.

Cuando leía la literatura de los antibióticos aparecía, además de la forma de la bacteria, unos términos que no conozcoy no se a qué se refieren: nombran bacterias Gram, ¿sabes tú que quieren decir con ésto?

Sí, el otro día vi un documental sobre las bacterias y decían que el científico Christian Gram , hacia 1884, habíadesarrollado una técnica de tinción que lleva su nombre, tinción de Gram , y que ha permitido clasificar a las bacterias endos grandes grupos que se diferencian según la capa que las envuelve: Gram positivas y Gram negativas.

Verdadero Falso

Verdadero Falso

Verdadero Falso

Gram inventó esta tinción al tratar de diferenciar dos tipos de bacterias que eran causantes de laneumonía. Una vez que has observado el vídeo en el que se realiza una tinción de Gram, ¿puedes decir si sonciertas estas afirmaciones?

La tinción de Gram distingue tres tipos de bacterias: Gram positivas, Gram negativas y bacterias neutras:

Entre los colorantes que se usan está el verde de metilo:

Hasta que no se añade el segundo colorante, la safranina o fuxina, no se observa ninguna bacteria:

La pared bacteriana es la envoltura responsable de la estructura rígida de la bacteria a la que protege defenómenos osmóticos. Puede llegar a constituir hasta el 40% del peso seco de la bacteria y, dependiendo deltipo de bacteria, puede presentar diferentes capas.

Actividad

Pregunta Verdadero-Falso

Actividad

En función de la estructura y composición de la pared bacteriana diferenciamos a las bacterias Grampositivas de las Gram negativas .

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Una de las características que diferencia a las bacterias Gram positivas de las Gram negativas es el espesorde la pared bacteriana: en las bacterias Gram negativas es más delgada (10-15 nm) que la de las Grampositivas (20-25 nm). Además existen otras diferencias esenciales en cuanto a su composición.

¿Serías capaz de establecer las diferencias entre las bacterias Gram positivas y negativas siguiendoestos dibujos?

Imagen 19. Autor: Desconocido . Licencia Creative Commons

Como has visto, la pared bacteriana de Gram positivas y negativas presentan en común el peptidoglicano .

Las Gram positivas , contienen una sola capa y además llevan ácidos teicoicos que contienen glicerol o ribitol fosfatos yácidos lipoteicoicos, que se unen al peptidoglucano o a la membrana citoplasmática.

En las Gram negativas aparecen diferentes capas:Membrana externa.Lipoproteínas.Espacio periplásmico.Peptidoglicano.

Reflexión

Membrana Interna.

Tienen una capa delgada de peptidoglicano, que se encuentra unida a una membrana externa através de unas lipoproteínas. Lamembrana externa es una bicapa de fosfolípidos, proteínas y lipopolisacárido.

Imagen 21. Autor: Desconocido . Licencia Creative Commons

En el lipopolisacárido se diferencian tres partes: el lípido A que está embebido en el fosfolípido, el polisacárido delcentro (KDO) y el antígeno O polisacárido está en la superficie.

Imagen 22. Autor: Mike Jones .Licencia Creative Commons

La membrana plasmática rodea la célula, actuando como una barrera selectiva. Es una bicapa similar a lamembrana de eucariotas, pero no presenta colesterol. Esta membrana presenta hacia el interior de la célula una serie de plegamientos de diferentes formas —esféricas, tubulares, laminares y ramificadas— conocidos como mesosomas . En ellos abundan las enzimasque intervienen en diferentes procesos, como la duplicación del ADN, en la respiración o fermentación, en lafotosíntesis...

Imagen 23. Autor: TimVickers . Dominio público

En esta imagen aparece una bacteria:

Actividad

Caso de estudio

2.2. Flagelos, fimbrias o pilis

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Imagen 24. Autor: Lourdes luengo . Licencia Creative Commons

¿Puedes nombrar las estructuras celulares numeradas en la imagen?

Ya entiendo la acción de muchos antibióticos, está relacionada con la pared bacteriana.¿Con la pared? ¿No atacan a toda la bacteria de golpe y la matan?Bueno, antibióticos como la penicilina o la cefalosporina se unen a la pared bacteriana e impiden que esta se

sintetice de manera adecuada. Al no tener la pared bacteriana su estructura correcta, es poco rígida y estalla porósmosis. Otros antibióticos alteran la estructura de la membrana plasmática, otros impiden la síntesis del ácidonucleico o la síntesis de proteínas bacterianas...

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La pared bacteriana realiza, como sabes, funciones tales como dar forma a la bacteria, prevenir la lisisosmótica, regular el intercambio de sustancias entre el interior y el exterior de la bacteria o conferir capacidadantigénica.

Si observas la imagen, esta bacteria presenta algo más que la pared celular. ¿Puedes deducir de qué se trata?¿Podrías, además, decir qué función realizan?

Reflexión

Los flagelos son apéndices que permiten el movimiento de la bacteria. Se encuentran formado por trespartes: cuerpo basal —con un disco central y cuatro anillos—, gancho y filamento .

Aquí tienes un vídeo con una animación muy completa de cómo se mueve un flagelo bacteriano y las partes que posee.

Como has visto en el vídeo, en la parte del cuerpo basal aparecen un disco central y cuatro anillos.

En el caso de que sea una bacteria Gram negativa:

Dos de ellos aparecen unidos a la pared celular y se denominan anillo L (en la membrana externa) y P (en la capa depeptidoglicano).

Los otros dos se denominan S y M y van unidos a la membrana plasmática.Junto con estos dos anillos aparecen dos proteínas que permiten el movimiento del flagelo y se llaman proteínas

motoras, responsables de la transmisión del movimiento.

En Gram positivas:

Sólo aparecen dos anillos, que corresponden al que une el flagelo al peptidoglicano y el que lo une a la membranacelular.

Por encima de la pared celular aparece el codo y tras él un filamento, que está compuesto de moléculas de una proteínallamada flagelina.

Actividad

Objetivos

3. En el interior de una bacteria

El flagelo se mueve gracias a la función de las proteínas motoras. Éstas transmiten el movimiento a los anillosS y M; uno gira en dirección opuesta al otro. Las proteínas motoras transmiten el movimiento gracias a laenergía procedente del gradiente transmembrana que generan los protones.

Verdadero Falso

Verdadero Falso

Si reflexionas sobre el movimiento bacteriano mediante flagelos te darás cuenta que este movimiento permiteacercarse o alejarse de determinadas sustancias o estímulos que se producen en el medio. Piensa en estehecho y trata de responder si son verdaderas o no estas afirmaciones.

Los estímulos que pueden producir el movimiento de una bacteria son la concentración de oxígeno, luz,nutrientes o incluso venenos:

El máximo número de flagelos que puede tener una bacteria es uno:

Las fimbrias o pilis —se llaman así por parecer pelos— son más finos, cortos y numerosos que los flagelos, yno son responsables del movimiento.

Están formados por subunidades de una proteína llamada pilina .

Sus funciones son varias; las más importante es permitir la unión de la bacteria a distintas superficies yfacilitar los procesos de intercambio de material genético entre bacterias.

Imagen 27. Autor: Manu Forero . LicenciaCreative Commons

Imagen 28. Autor: CrazyPhunk . LicenciaCreative Commons

Esto parece un rompecabezas, ya conocemos las capas más externas de la bacteria y ahora habrá que conocer quépresentan por dentro.

Pregunta Verdadero-Falso

Actividad

4. Formas de reproducción bacteriana

Sí, tenemos que continuar conociendo la anatomía bacteriana. Son muy interesantes y complejas en sus capasexternas, veamos si en el interior son semejantes a las eucariotas o por el contrario son más simples.

Algo recuerdo de lo que estudiamos; por ejemplo, las bacterias no van a tener membrana nuclear, no tienen unnúcleo verdadero.

E l citoplasma o matriz citoplasmática es la sustancia englobada por la membrana plasmática, seencuentra formada fundamentalmente por agua (80%), enzimas, glúcidos, lípidos e iones, y en el se dan lamayor parte de las reacciones vitales para la célula. Carece de citoesqueleto, pero contiene:

Ribosomas 70S (Formados por ARN y proteínas); aparecen libres en el citoplasma o unidos a laparte interna de la membrana plasmática.

Región nuclear o nucleoide ;Cromosoma bacteriano de ácido nucleico.Plásmidos: moléculas pequeñas de ADN en círculos cerrados.

Inclusiones ;Granos de volutina.Gotas lipídicas.Polisacáridos.Magnetosomas.

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En la siguiente imagen aparece la estructura de una bacteria. Revísala y contesta a las cuestiones que seplantean.

Imagen 29. Autor: Genomasur . Licencia Creative Commons

1. ¿Qué tipo de ribosomas presentan las bacterias?2. Define el término inclusiones y pon ejemplos.3. ¿Qué parte de la célula procariota-bacteriana funciona como núcleo?

Oye, las bacterias, como seres vivos que son, realizan las tres funciones que identifican la vida: sabemos que losprocesos de nutrición pueden ser muy variados, y que hay tantos tipos de bacteria como formas de obtener materia yenergía.

Actividad

Caso de estudio

Por otro lado, las bacterias pueden desplazarse por medio de los flagelos o por medio de otros mecanismos, como lareptación, que les permite acercarse o alejarse de un estímulo.

Y, ¿qué pasa con la reproducción? ¿Te acuerdas de Unidades anteriores? El mecanismo era por bipartición: de unabacteria se obtienen dos, fácil, ¿no?

Imagen 31. Autor: ZabMilenko . LicenciaCreative Commons

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Si como afirma Bea, el proceso de reproducción bacteriana es por bipartición , ¿qué pasaría si...?¿Cambiasen las condiciones en las que viven las bacterias? ¿Se morirían todas las bacterias?Por otro lado, ¿crees posible que una bacteria que no es patógena se convierta y lo sea, y pueda

causar por tanto enfermedades?

Las bacterias pueden reproducirse asexualmente por bipartición pero también pueden intercambiargenes entre ellas, adquiriendo nuevos rasgos heredables; a este intercambio genético se le denominaprocesos parasexuales .

Existen tres mecanismos parasexuales en las bacterias:Conjugación; , el paso de material genético se realiza, a través de los pilis, de una bacteria

donadora a otra aceptora.Transformación ; una bacteria receptora capta una molécula o un fragmento de ADN desnudo que

se encuentra libre en el medio donde vive, y lo incorpora a su cromosoma de forma heredable.Transducción ; la transferencia de material genético de una bacteria a otra se realiza a través de

un virus bacteriófago.

Reflexión

Actividad

Imagen 32. Autor: Desconocido . Autorizado su uso educativo no comercial

Verdadero Falso

Verdadero Falso

Verdadero Falso

Verdadero Falso

Con la información que dispones sobre los mecanismos reproductivos de las bacterias, intenta identificar losprocesos que se presentan a continuación, e indica si las afirmaciones son verdaderas o falsas.

1. El siguiente proceso representa un mecanismo parasexual:

Imagen 33. Autor: J.L.Sánchez . Licencia Creative Commons

2. La conjugación se produce con la mediación de un virus bacteriófago:

3. En la transformación , las bacterias captan fragmentos de ADN al azar del medio en el que viven:

4. Cualquier virus puede participar en el proceso de la transducción:

Pregunta Verdadero-Falso

Actividad

El período que necesitan las células de una población de microorganismos para crecer, dividirse y originar doscélulas nuevas por cada una de las células que existían anteriormente se denomina tiempo de generacióno tiempo de duplicación . El crecimiento microbiano es exponencial , pues cada cierto tiempo elnúmero de células se dobla.

Imagen 34. Autor: Gonn . Licencia Creative Commons

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Elige las respuestas correctas sobre las fases del crecimiento microbiano.

En la fase de latencia:

Comienza el crecimiento.

Se acaba el crecimiento.

Se emplea mucho tiempo.

En la fase exponencial:

El tiempo de generación se duplica.

Los microorganismos crecen y se dividen al máximo.

Los microorganismos mueren.

En la fase estacionaria:

La población crece indefinidamente.

Se acumulan productos tóxicos resultantes del metabolismo de los microorganismos.

Pregunta de Selección Múltiple

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Se producen nutrientes.

En la fase de muerte:

Las células microbianas dejan de metabolizar.

Desaparecen todos los microorganismos.

Aumenta la cantidad de nutrientes.

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Imagen 35. Autor: Retama .Licencia Creative Commons Imagen 36. Autor: PPH . Dominio público

En el laboratorio, los microorganismos se cultivan en medios de cultivo , que son preparados líquidos osemisólidos que contienen todos los nutrientes necesarios —bioelementos, glucosa, vitaminas, cloruro sódico—para el crecimiento de microorganismos. Lee este artículo y contesta a las preguntas siguientes.

¿Qué es un cultivo?¿Qué condiciones debe reunir para permitir el crecimiento bacteriano?

¿Te gustaría poder realizar en casa un caldo de cultivo en el que pudieran crecer las bacterias? No esdemasiado difícil, ya que lo que necesitas se puede comprar en un supermercado: un sobre de gelatina sinsabor y un cubito de caldo. Mira como hacerlo en esta página: Superciencia.com .

Actividad de Lectura

Objetivos