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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 el
Ministerio 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) o
bacterias antiguas.
Imagen 1. A utor: Desconocido . Licencia Creative Commons
Los organismos que forman este grupo presentan muchas características comunes con las bacterias : tienen ambas un
tamaño 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 es
peculiar, ya que su pared celular es diferente , pues no presenta peptidoglicano, sino un pseudopeptidoglicano o unas
proteínas, y en su membrana plasmática aparecen enlaces éter.
Imagen 2. A utor:
Jim Peaco . Dominio público
Pre-conocimiento
Las arqueobacterias se consideran fósiles vivientes , ya que viven
en ambientes que presentan características similares a las que se
cree que existieron en la Tierra primitiva.
Un ejemplo es el de Pyrococcus furiosus , que crece a una
temperatura óptima de 104 ºC, o Halobacterium , que crece en
medios muy salados. Otras viven en medios muy ácidos —en la
imagen se ve el río Tinto, con un pH muy ácido, sobre el que viven
arqueobacterias— o muy básicos.
Imagen 3. A utor: SeanMack . Dominio Público
Caso de estudio
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 todos
los seres vivos dejan de funcionar en tales condiciones?
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1. ¿Cómo son las bacterias?
La célula bacteriana fue la primera pobladora del planeta y seguramente son las formas más pequeñas de vida, pero son las
que 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 cloroplastos
bacterias primitivas que fueron endocitadas por otros microorganismos, con los que establecieron una relación de simbiosis.
Recuérdalo con esta animación:
Actividad
Las bacterias son organismos unicelulares procariotas que se dividen por fisión binaria y con un
tamaño que oscila entre 1 y 10 micras. Están adaptadas a vivir en cualquier ambiente.
Imagen 4. A utor: J.R: de Lothlorien . Licencia
Creative Commons
He estado mirando las literaturas de los antibióticos que tenía en casa y ponen algunas cosas que realmente no
entiendo.
¿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 las
condiciones del medio en el que viven.
Si presentan forma redondeada se llaman cocos , que pueden agruparse de dos en dos ( diplococo ), en grupos de
cuatro ( 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. A utor: Desconocido . Licencia Creative Commons
Son unicelulares, pero pueden aparecer agrupadas, manteniéndose unidas tras la bipartición y formando colonias .
Reflexión
1. ¿Sabrías describir los modelos morfológicos más comunes que presentan las bacterias?
2. ¿Podrías identificar por su morfología las siguientes imágenes de bacterias?
1
Imagen 6. A utor: The cat
público
2
. Dominio
Imagen 7.
3
A utor: J. Carr .
público
Dominio
4
Imagen 9.
A utor: W.A .Clark .
público
Imagen 8. A utor: D. Cox .
Dominio público
5
Dominio
Imagen 10.
A utor: DEMF .
público
Dominio
Pulse aquí
Si quieres repasar la morfología bacteriana, realiza este ejercicio:
Ejercicio 1.
Objetivos
Para poder estudiar las bacterias se utilizan preparados alimenticios artificiales líquidos o sólidos, medios de
cultivo , en los que pueden crecer. Estos medios de cultivo deben presentar una serie de condiciones, tales
como temperatura, grado de humedad y presión de oxígeno, grado correcto de acidez o alcalinidad, que
permitan una actividad bacteriana óptima.
Si quieres conocer más sobre las características que deben presentar los medios de cultivo visita este
enlace . En el vídeo que aparece a continuación podrás observar como se crean un medio de cultivo.
1.1. ¿Cómo se alimentan las bacterias?
Actividad
Las bacterias, al igual que el resto de los seres vivos, realizan tres funciones básicas: nutrición, relación y
reproducción .
Gracias a la función de nutrición son posibles las reacciones metabólicas que permiten a la bacteria
obtener 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. A utor: Lourdes Luengo . Licencia Creative
Commons
Fotoheterótrofas ; la fuente de energía es la luz y utilizan biomoléculas como fuente de carbono. Ejemplos como
Rodospirillum y Cloroflexus.
Imagen 12.
A utor:
Lourdes Luengo . Licencia Creative
Commons
Si la energía se desprende a partir de moléculas químicas en reacciones biológicas de óxido-reducción se las llama
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.
A utor:
Lourdes Luengo . Licencia Creative
Commons
Quimioheterótrofas ; captación de energía química a partir de sustancias orgánicas. La fuente de carbono es una
molécula orgánica.
Imagen 14.
A utor:
Lourdes Luengo . Licencia Creative
Commons
Pregunta de Selección Múltiple
¿Cómo serán la mayoría de las bacterias en cuanto a su nutrición?
Autótrofas.
Heterótrofas.
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¿Cómo pueden ser las bacterias autótrofas?
Fotoautótrofas.
Fotohermiotrofas.
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Un tipo de bacteria fotoautótrofa es:
Bacterias purpúreas.
Nitrobacter .
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2. Capas que envuelven a las bacterias
L a ultraestructura de las bacterias , al ser procariotas, es más simple que la de células eucariotas, para su estudio se
requiere el microscopio electrónico. Dentro de las capas que envuelven a las bacterias se distinguen tres estructuras
principales: la cáspsula, la pared bacteriana , y la membrana plasmática . Obsérvalo en la siguiente imagen .
Actividad
Las bacterias presentan una estructura fuera de la pared celular que sirven para protegerla, esta es la
cápsula bacteriana o glucocálix .
Imagen 15. A utor: Y tambe . Licencia Creative Commons
La cápsula bacteriana (1) —si es rígido—o glucocálix (2) —si tiene consistencia mucosa— es una capa
que 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 góbulos
blancos, 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 conozco
y 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, había
desarrollado una técnica de tinción que lleva su nombre, tinción de Gram , y que ha permitido clasificar a las bacterias en
dos grandes grupos que se diferencian según la capa que las envuelve: Gram positivas y Gram negativas.
Pregunta Verdadero-Falso
Gram inventó esta tinción al tratar de diferenciar dos tipos de bacterias que eran causantes de la
neumonía. Una vez que has observado el vídeo en el que se realiza una tinción de Gram, ¿puedes decir si son
ciertas estas afirmaciones?
La tinción de Gram distingue tres tipos de bacterias: Gram positivas, Gram negativas y bacterias neutras:
Verdadero
Falso
Entre los colorantes que se usan está el verde de metilo:
Verdadero
Falso
Hasta que no se añade el segundo colorante, la safranina o fuxina, no se observa ninguna bacteria:
Verdadero
Falso
2.1. Pared bacteriana
Actividad
La pared bacteriana es la envoltura responsable de la estructura rígida de la bacteria a la que protege de
fenómenos osmóticos. Puede llegar a constituir hasta el 40% del peso seco de la bacteria y, dependiendo del
tipo de bacteria, puede presentar diferentes capas.
En función de la estructura y composición de la pared bacteriana diferenciamos a las bacterias Gram
positivas de las Gram negativas .
Reflexión
Una de las características que diferencia a las bacterias Gram positivas de las Gram negativas es el espesor
de la pared bacteriana: en las bacterias Gram negativas es más delgada (10-15 nm) que la de las Gram
positivas (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 siguiendo
estos dibujos?
Imagen 19. A utor: Desconocido . Licencia Creative Commons
Pulse aquí
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 y
ácidos lipoteicoicos, que se unen al peptidoglucano o a la membrana citoplasmática.
En las Gram negativas aparecen diferentes capas:
Membrana externa.
Lipoproteínas.
Espacio periplásmico.
Peptidoglicano.
Membrana Interna.
Tienen una capa delgada de peptidoglicano, que se encuentra unida a una membrana externa através de unas lipoproteínas. La
membrana externa es una bicapa de fosfolípidos, proteínas y lipopolisacárido.
Imagen 21. A utor: Desconocido . Licencia Creative Commons
En el lipopolisacárido se diferencian tres partes: el lípido A que está embebido en el fosfolípido, el polisacárido del
centro (KDO) y el antígeno O polisacárido está en la superficie.
Imagen 22. A utor: Mike Jones .
Licencia Creative Commons
Actividad
La membrana plasmática rodea la célula, actuando como una barrera selectiva. Es una bicapa similar a la
membrana 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 enzimas
que intervienen en diferentes procesos, como la duplicación del ADN, en la respiración o fermentación, en la
fotosíntesis...
Imagen 23. A utor: TimV ickers . Dominio público
Caso de estudio
En esta imagen aparece una bacteria:
Imagen 24. A utor: Lourdes luengo . Licencia Creative Commons
¿Puedes nombrar las estructuras celulares numeradas en la imagen?
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2.2. Flagelos, fimbrias o pilis
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 por
ósmosis. Otros antibióticos alteran la estructura de la membrana plasmática, otros impiden la síntesis del ácido
nucleico o la síntesis de proteínas bacterianas...
Reflexión
La pared bacteriana realiza, como sabes, funciones tales como dar forma a la bacteria, prevenir la lisis
osmótica, regular el intercambio de sustancias entre el interior y el exterior de la bacteria o conferir capacidad
antigénica.
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?
Pulse aquí
Actividad
Los flagelos son apéndices que permiten el movimiento de la bacteria. Se encuentran formado por tres
partes: 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 de
peptidoglicano).
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 membrana
celular.
Por encima de la pared celular aparece el codo y tras él un filamento, que está compuesto de moléculas de una proteína
llamada flagelina.
Objetivos
El flagelo se mueve gracias a la función de las proteínas motoras. Éstas transmiten el movimiento a los anillos
S y M; uno gira en dirección opuesta al otro. Las proteínas motoras transmiten el movimiento gracias a la
energía procedente del gradiente transmembrana que generan los protones.
Pregunta Verdadero-Falso
Si reflexionas sobre el movimiento bacteriano mediante flagelos te darás cuenta que este movimiento permite
acercarse o alejarse de determinadas sustancias o estímulos que se producen en el medio. Piensa en este
hecho 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:
Verdadero
Falso
El máximo número de flagelos que puede tener una bacteria es uno:
Verdadero
Falso
Actividad
Las fimbrias o pilis —se llaman así por parecer pelos— son más finos, cortos y numerosos que los flagelos, y
no 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 y
facilitar los procesos de intercambio de material genético entre bacterias.
Imagen 27. A utor: Manu Forero . Licencia
Creative Commons
3. En el interior de una bacteria
Imagen 28. A utor: CrazyPhunk
Creative Commons
. Licencia
Esto parece un rompecabezas, ya conocemos las capas más externas de la bacteria y ahora habrá que conocer qué
presentan por dentro.
Sí, tenemos que continuar conociendo la anatomía bacteriana. Son muy interesantes y complejas en sus capas
externas, 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 un
núcleo verdadero.
Actividad
E l citoplasma o matriz citoplasmática es la sustancia englobada por la membrana plasmática, se
encuentra formada fundamentalmente por agua (80%), enzimas, glúcidos, lípidos e iones, y en el se dan la
mayor 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 la
parte 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.
Caso de estudio
En la siguiente imagen aparece la estructura de una bacteria. Revísala y contesta a las cuestiones que se
plantean.
Imagen 29. A utor: 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?
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4. Formas de reproducción bacteriana
Oye, las bacterias, como seres vivos que son, realizan las tres funciones que identifican la vida: sabemos que los
procesos de nutrición pueden ser muy variados, y que hay tantos tipos de bacteria como formas de obtener materia y
energía.
Por otro lado, las bacterias pueden desplazarse por medio de los flagelos o por medio de otros mecanismos, como la
reptación, 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 una
bacteria se obtienen dos, fácil, ¿no?
Imagen 31. A utor: ZabMilenko . Licencia
Creative Commons
Reflexión
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?
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Actividad
Las bacterias pueden reproducirse asexualmente por bipartición pero también pueden intercambiar
genes entre ellas, adquiriendo nuevos rasgos heredables; a este intercambio genético se le denomina
procesos 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.
Imagen 32. A utor: Desconocido . A utorizado su uso educativo no comercial
Pregunta Verdadero-Falso
Con la información que dispones sobre los mecanismos reproductivos de las bacterias, intenta identificar los
procesos que se presentan a continuación, e indica si las afirmaciones son verdaderas o falsas.
1. El siguiente proceso representa un mecanismo parasexual:
Imagen 33. A utor: J.L.Sánchez . Licencia Creative Commons
Verdadero
Falso
2. La conjugación se produce con la mediación de un virus bacteriófago:
Verdadero
Falso
3. En la transformación , las bacterias captan fragmentos de ADN al azar del medio en el que viven:
Verdadero
Falso
4. Cualquier virus puede participar en el proceso de la transducción:
Verdadero
Falso
Actividad
El período que necesitan las células de una población de microorganismos para crecer, dividirse y originar dos
células nuevas por cada una de las células que existían anteriormente se denomina tiempo de generación
o tiempo de duplicación . El crecimiento microbiano es exponencial , pues cada cierto tiempo el
número de células se dobla.
Imagen 34. A utor: Gonn . Licencia Creative Commons
Pregunta de Selección Múltiple
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.
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En la fase exponencial:
El tiempo de generación se duplica.
Los microorganismos crecen y se dividen al máximo.
Los microorganismos mueren.
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En la fase estacionaria:
La población crece indefinidamente.
Se acumulan productos tóxicos resultantes del metabolismo de los microorganismos.
Se producen nutrientes.
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En la fase de muerte:
Las células microbianas dejan de metabolizar.
Desaparecen todos los microorganismos.
Aumenta la cantidad de nutrientes.
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Actividad de Lectura
Imagen 35. A utor: Retama .
Licencia Creative Commons
Imagen 36. A utor: PPH . Dominio público
En el laboratorio, los microorganismos se cultivan en medios de cultivo , que son preparados líquidos o
semisólidos 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?
Pulse aquí
Objetivos
¿Te gustaría poder realizar en casa un caldo de cultivo en el que pudieran crecer las bacterias? No es
demasiado difícil, ya que lo que necesitas se puede comprar en un supermercado: un sobre de gelatina sin
sabor y un cubito de caldo. Mira como hacerlo en esta página: Superciencia.com .