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Tema 3. Las bacterias
Unidad 5: La vida que no vemos
Tema 3. 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 ha sacado el Ministerio de Sanidad.
- Lo cierto es que me gustaría conocer cómo actúan los antibióticos contra las bacterias patógenas.
- Sí, haces bien en decir patógenas, a lo largo del curso hemos visto que estos microorganismos no
son siempre perjudiciales. Recuerda las múltiples utilidades de las bacterias: fabricación de alimentos,
productos químicos, productos farmacéuticos...
Algunas clasificaciones de los seres vivos distinguen entre las bacterias y las arqueobacterias (dominio
Archea), que son las bacterias de origen más antiguo.
Imagen 1. Autor: 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.
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A diferencia de las bacterias, las arqueobacterias aparecen en condiciones ambientales extremas. Su
estructuratambién es peculiar, ya que su pared celular es diferente. Esta no presenta peptidoglicano, sino un
pseudopeptidoglicano y polisacáridos en algunas especies y proteínas en otras. Además, su membrana
plasmática está constituida por hidrocarburos isoprenoides, en lugar de ácidos grasos, unidos por enlaces éter.
Imagen 2. Autor: Jim Peaco. Dominio público
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— o
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muy básicos.
Imagen 3. Autor: SeanMack.
Dominio Público
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 en los que si las
enzimas de todos los seres vivos dejan de funcionar?
¿Crees que puedes diferenciar a una arqueobacteria de una eubacteria?
Compruébalo con este ejercicio.
Repasa también tus conocimientos sobre arqueobacterias.
Las arqueobacterias se encuentran restringidas a hábitats muy extremos como lagos salinos (incluso en
el mar Muerto), fumarolas marinas, fuentes termales y depósitos profundos de petróleo caliente. Existen
tres tipos de arqueobacterias:
1. Metanogénicas: viven en condiciones anaeróbicas y producen metano. Para ello utilizan el CO2
como oxidante y lo reducen a metano (CH4). Las bacterias metanogénicas son abundantes
donde existe materia orgánica y condiciones de anaerobiosis como zonas pantanosas y
encharcadas y en el estómago de las vacas.
2. Halófilas: viven en ambientes salinos y requieren una concentración de al menos un 10% de
cloruro de sodio para su crecimiento. Un ejemplo de este hábitat es el Mar Muerto.
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3. Termófilas: viven en aguas termales o en hábitats volcánicos ricos en azufre. Para su desarrollo
requieren alta temperaturas (de hasta 80oC) y pH extremadamente bajos.
En este enlace (http://www.biologia.edu.ar/bacterias/arqueobacterias.htm) puedes encontrar información
detallada sobre las arqueobacterias.
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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 la célula eucariota y por tanto a los distintos
organismos que han existido hasta hoy, incluido el ser humano. Recuerda la teoría endosimbiótica de la
Unidad 2, en ella se explicaba como posible origen de mitocondrias y cloroplastos bacterias primitivas que
fueron fagocitadas por otros microorganismos, con los que establecieron una relación de simbiosis.
Recuérdalo con esta animación:
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.
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Imagen 4. Autor: J.R: de Lothlorien. Licencia Creative
Commons
- He estado leyendo algunos textos sobre antibióticos que tenía en casa y dicen algunas cosas que
realmente no entiendo.
- ¿Sobre qué, Bea?
- Pues, hablan de diferentes cosas. Mira por ejemplo dicen que este antibiótico es eficaz contra los
cocos, éste ataca a estreptococos, éste a bacilos...
- ¡Ah! Esos términos se refieren a la forma bacteriana. Las bacterias presentan variabilidad de tamaños
y formas. He leido que hay algunas bacterias que pueden modificar 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) o cúbicas (sarcinas).
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.
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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?
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Imagen 6. Autor: The cat.
Dominio público
Imagen 7. Autor: J. Carr.
Dominio público
Imagen 8. Autor: D. Cox. Dominio
público
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Imagen 9. Autor: W.A.Clark.
Dominio público
Imagen 10. Autor: DEMF.
Dominio público
Si quieres repasar la morfología bacteriana, realiza estos ejercicios:
Ejercicio 1.
Ejercicio 2.
Para poder estudiar las bacterias se utilizan preparados alimenticios artificiales líquidos o sólidos,
llamados medios de cultivo, en los que pueden crecer. Estos medios de cultivo deben encontrarse en
condiciones, adecuadas de 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 cómo se prepara un medio de cultivo.
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2. Estructura externa de las bacterias
La ultraestructura de las bacterias, al ser procariotas, es más simple que la de células eucariotas. Para su
estudio se requiere el microscopio electrónico. Se distinguen tres estructuras principales que envuelven a las
bacterias: la cáspsula, la pared bacteriana, y la membrana plasmática. Obsérvalo en la siguente imagen.
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2.1. Cápsula bacteriana
Las bacterias presentan una estructura fuera de la pared celular que sirven para protegerla, cápsula
bacteriana si es rígida (1) o glucocálix si tiene consistencia mucosa(2).
Imagen 15. Autor: Y tambe. Licencia Creative Commons
La cápsula bacteriana o glucocálix 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.
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2.2. Pared bacteriana
- Cuando leía sobre los antibióticos aparecían unos términos que no conozco y no sé a qué sé 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.
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.
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En la tinción Gram, las bacterias Gram positivas (G+) aparecen coloreadas de púrpura, mientras que las Gram
negativas (G-) presentan color rojo.
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 n
j Falso n
k
l
m
j
k
l
m
Entre los colorantes que se usan está el verde de metilo:
Verdadero n
j Falso n
k
l
m
j
k
l
m
Hasta que no se añade el segundo colorante, la safranina o fucsina, no se observa ninguna bacteria:
Verdadero n
j Falso n
k
l
m
j
k
l
m
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 en 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?
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Imagen 19. Autor: Desconocido. Licencia Creative Commons
Como has visto, la pared bacteriana de Gram positivas y negativas presenta 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.
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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 del centro (KDO) y el antígeno O polisacárido está en la superficie.
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Imagen 22. Autor: Mike Jones. Licencia
Creative Commons
La pared celular de todas las bacterias presenta una estructura llamada peptidoglucano, con un espesor
menor en las Gram negativas que en las Gram positivas.
El peptidoglucano está formado por tres componentes: N-acetilglucosamina (NAG), ácido Nacetilmurámico (NAM) y un tetrapéptido.
La pared bacteriana realiza 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.
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2.3. La membrana plasmática
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, la respiración o la fermentación, la
fotosíntesis...
Imagen 23. Autor: TimVickers. Dominio público
En esta imagen aparece una bacteria:
Imagen 24. Autor: Lourdes luengo.
Licencia Creative Commons
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¿Puedes nombrar las estructuras celulares numeradas en la imagen?
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2.4. 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...
Si observas el video, esta bacteria presenta algo más que la pared celular. ¿Puedes deducir de qué se
trata? ¿Podrías, además, decir qué función realizan?
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Los flagelos son apéndices que permiten el movimiento de la bacteria. Se encuentran formados por
tres partes: cuerpo basal, gancho y filamento. Observa su movimiento en la siguiente animación.
Como has visto en la animación, 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, llamadas
proteínas motoras, responsables de la transmisión del movimiento.
En Gram positivas:
Sólo aparecen dos anillos, el 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.
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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.
Si deseas conocer más de este movimiento, lee este artículo.
Si reflexionas sobre el movimiento bacteriano mediante flagelos te darás cuenta de que este
movimiento permite a la bacteria 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 n
j Falso n
k
l
m
j
k
l
m
El máximo número de flagelos que puede tener una bacteria es uno:
Verdadero n
j Falso n
k
l
m
j
k
l
m
En este ejercicio podrás repasar los tipos de flagelos bacterianos.
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 importantes son permitir la unión de la bacteria a distintas superficies
y facilitar los procesos de intercambio de material genético entre bacterias.
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Imagen 27. Autor: Manu Forero. Licencia Creative
Commons
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3. Estructura interna de las bacterias
Imagen 28. Autor: CrazyPhunk. Licencia Creative
Commons
- 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 tienen membrana nuclear, no tienen
un núcleo verdadero.
El 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:
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Ribosomas 70S: están formados por ARN y proteínas. Aparecen libres en el citoplasma o
unidos a la parte interna de la membrana plasmática.
Región nuclear o nucleoide: en ella se encuentra el cromosoma bacteriano, que contiene el
material genético de la bacteria.
Plásmidos: moléculas pequeñas y circulares de ADN con capacidad de replicación autónoma.
Inclusiones
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Granos de volutina: contienen polifosfato.
Gotas lipídicas: suelen ser de triacilglicéridos.
Polisacáridos: almidón o glucógeno.
Magnetosomas: contienen magnetita.
En la siguiente imagen aparece la estructura de una bacteria. Revísala y contesta a las cuestiones que
se plantean.
Imagen 29. Autor: Genomasur. Licencia Creative Commons
1. ¿Qué tipo de ribosomas presentan las bacterias?
2. Define el término inclusión y pon ejemplos.
3. ¿Qué parte de la célula procariota-bacteriana funciona como núcleo?
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4. Fisiología de las bacteriana
Las bacterias, al igual que el resto de los seres vivos, realizan tres funciones básicas: nutrición, relación y
reproducción.
Vamos a estudiar a continuación dos de estas funciones: la nutrición y la reproducción de las bacterias.
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4.1. ¿Cómo se alimentan las bacterias?
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 CO2 como fuente de
carbono, como por ejemplo las bacterias purpúreas.
Imagen 11. Autor: Lourdes Luengo.
Licencia Creative Commons
Fotoheterótrofas; la fuente de energía es la luz y utilizan biomoléculas como
fuente de carbono. Por ejemplo Rodospirillum y Cloroflexus.
Imagen 12. Autor: Lourdes Luengo.
Licencia Creative Commons
Biología
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:
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Quimioautótrofas; si utilizan energía química obtenida a partir de sustancias
inorgánicas y la fuente de carbono es CO2.
Imagen 13. Autor: Lourdes Luengo.
Licencia Creative Commons
Quimioheterótrofas; si utilizan energía química obtenida a partir de sustancias
orgánicas. La fuente de carbono es una molécula orgánica.
Imagen 14. Autor: Lourdes Luengo.
Licencia Creative Commons
¿Cómo serán la mayoría de las bacterias en cuanto a su nutrición?
c Autótrofas.
d
e
f
g
c Heterótrofas.
d
e
f
g
Ver solución
¿Cómo pueden ser las bacterias autótrofas?
c Fotoautótrofas.
d
e
f
g
c Fotohermiotrofas.
d
e
f
g
Ver solución
Un tipo de bacteria fotoautótrofa es:
c Bacterias purpúreas.
d
e
f
g
c Nitrobacter.
d
e
f
g
Ver solución
Biología
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Biología
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4.2. 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. Autor: ZabMilenko. Licencia Creative
Commons
Si, como afirma Bea, el proceso de reproducción bacteriana es por bipartición, ¿qué pasaría si...?
Biología
¿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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Las bacterias pueden reproducirse asexualmente por bipartición, pero también pueden intercambiar
genes entre ellas, adquiriendo nuevos rasgos heredables. A estos intercambios genéticos se les
denomina procesos parasexuales.
Existen tres mecanismos parasexuales en las bacterias:
Biología
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.
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Imagen 32. Autor: Desconocido. Autorizado su uso educativo no comercial
Con la información de la 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. Autor: J.L.Sánchez. Licencia Creative Commons
Verdadero n
j Falso n
k
l
m
j
k
l
m
Biología
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2. La conjugación se produce con la mediación de un virus bacteriófago:
Verdadero n
j Falso n
k
l
m
j
k
l
m
3. En la transformación, las bacterias captan fragmentos de ADN al azar del medio en el que viven:
Verdadero n
j Falso n
k
l
m
j
k
l
m
4. Cualquier virus puede participar en el proceso de la transducción:
Verdadero n
j Falso n
k
l
m
j
k
l
m
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, cada cierto
tiempo el número de células se dobla.
Imagen 34. Autor: Gonn. Licencia Creative Commons
Biología
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Elige las respuestas correctas sobre las fases del crecimiento microbiano.
En la fase de adaptación o latencia:
c Comienza el crecimiento.
d
e
f
g
c Se acaba el crecimiento.
d
e
f
g
c Se emplea mucho tiempo.
d
e
f
g
Ver solución
En la fase exponencial:
c El tiempo de generación se duplica.
d
e
f
g
c Los microorganismos crecen y se dividen al máximo.
d
e
f
g
c Los microorganismos mueren.
d
e
f
g
Ver solución
En la fase estacionaria:
c La población crece indefinidamente.
d
e
f
g
c Se acumulan productos tóxicos resultantes del metabolismo de los microorganismos.
d
e
f
g
c Se producen nutrientes.
d
e
f
g
Ver solución
En la fase de muerte:
c Las células microbianas dejan de metabolizar.
d
e
f
g
c Desaparecen todos los microorganismos.
d
e
f
g
c Aumenta la cantidad de nutrientes.
d
e
f
g
Ver solución
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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 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?
¿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 cómo hacerlo en esta página: Superciencia.com.
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