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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
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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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