Características y Clasificación de las Bacterias

Estudio de los Microorganismos

Organización procariota.

Forma de las Bacterias

Cocos: forma redondeada. Staphylococcus aureus.
Bacilos: forma alargada y extremos romos. Escherichia coli.
Espirilos: forma en espiral. Treponema pallidum. Dentro de estos hay unos con forma de coma, los vibrios.

Clasificación de las Bacterias

Según el Ambiente en el que Viven (Según su Respiración)

Aerobias: necesitan O₂ para llevar a cabo su metabolismo porque es el aceptor final de electrones en la cadena respiratoria.
Anaerobias: no toleran el O₂, por lo que realizan fermentaciones o utilizan una molécula distinta al O₂, como aceptor final de electrones.
Facultativas: viven indistintamente en ambientes aerobios como anaerobios.

Según su Forma de Nutrición

Autótrofas: fijan el C a partir del CO₂ inorgánico.
Heterótrofas: fijan el C a partir de compuestos orgánicos de otros organismos.
Fototrofas: utilizan la luz como fuente de energía.
Quimiotrofas: utilizan sustancias químicas como fuente de energía.

Según sus Secuencias de ARNr

Cuantas más diferencias existan entre los ARN de dos bacterias, significará que más separadas están evolutivamente.

Eubacterias:
- Bacterias purpúreas y verdes: fotosintéticas, aerobias. Pueden ser o no sulfurosas (utilizan el ácido sulfhídrico como donador de H).
- Cianobacterias (algas verde-azuladas): se asocian en simbiosis con hongos para formar líquenes.
- Proclorofitas: viven en endosimbiosis en el interior de las ascidias (organismos marinos).
Arqueobacterias: bacterias consideradas «fósiles vivientes» pues viven en hábitats que parecen corresponder con los que existieron en la Tierra primitiva. Así, se dice que son extremófilas porque viven en medios muy diversos.
- Halófilas: viven en ambientes muy salados.
- Metanógenas: viven en ambientes anaerobios en los que producen metano a partir del CO₂.
- Acidófilas: viven en ambientes con pH ácido.

Pueden ser autótrofas o heterótrofas.

Estructuralmente también son diferentes al resto de bacterias: carecen de ácidos grasos en su membrana (contienen otros lípidos formados por glicerina y dos cadenas de isoprenoides que se disponen en capas rígidas) y su pared celular no contiene mureína, sino pseudomureína.

Estructura de las Bacterias

La estructura procariota es característica y exclusiva de las bacterias. La característica más sobresaliente es la carencia de un verdadero núcleo rodeado de una membrana. Su material genético se localiza en una región concreta del citoplasma celular, de forma irregular y menos densa que el citoplasma circundante, denominada nucleoide; consiste en una molécula de ADN bicatenario normalmente circular denominado cromosoma bacteriano. Muchas presentan otras pequeñas moléculas de ADN circular extracromosómico denominadas plásmidos.

Pared Celular Bacteriana

Los componentes fundamentales de la pared son los peptidoglucanos o mureínas, que forman alrededor de la bacteria un retículo delgado y rígido encargado de protegerla de los cambios de presión osmótica. Los peptidoglucanos están formados por largas cadenas glucídicas constituidas por la repetición alternante de los aminoazúcares N-acetil-glucosamina (NAG) y N-acetil-murámico (NAM). Una corta cadena de cuatro aminoácidos se une, a su vez, a los restos de NAM. Se pueden establecer enlaces peptídicos intercatenarios entre los tetrapéptidos de cadenas polisacáridas adyacentes.

Pared Celular Gram-Positiva

La pared celular Gram-positiva se caracteriza por la presencia de una capa de peptidoglicano muy gruesa (90% de la pared), que es responsable de la retención de los tintes violetas durante la tinción de Gram. Las paredes celulares Gram-positivas contienen unos polialcoholes denominados ácidos teicoicos, algunos de los cuales se enlazan con lípidos para formar ácidos lipoteicoicos. Puesto que los ácidos lipoteicoicos tienen enlaces covalentes con los lípidos de la membrana citoplásmica, son responsables de enlazar el peptidoglicano a la membrana citoplásmica.

Pared Celular Gram-Negativa

La pared celular Gram-negativa, por el contrario, contiene una capa fina de peptidoglicano adyacente a la membrana citoplásmica. Además de la capa de peptidoglicano, la pared celular Gram-negativa también contiene una membrana externa adicional compuesta por fosfolípidos y lipopolisacáridos que hacen frente a las condiciones exteriores. Como en el caso de la bicapa fosfolipídica, la parte lipídica de la membrana externa es en gran parte impermeable a todas las moléculas cargadas. Sin embargo, unos canales denominados porinas, presentes en la membrana externa, permiten el transporte pasivo de muchos iones, azúcares y aminoácidos a través de la membrana externa. Estas moléculas están, por lo tanto, presentes en el periplasma, la región comprendida entre las membranas citoplasmática y exterior. El periplasma contiene la capa de peptidoglicano. Se supone que el periplasma se encuentra en un estado de tipo gel más que en estado líquido debido a la alta concentración de proteínas y de peptidoglicano que contiene.

Técnica de Tinción de Gram

Se tiñe durante un minuto el frotis con el primer colorante, cristal violeta, que tiñe todo de violeta.
Se añade durante tres minutos el mordiente, por ejemplo, yodo, que refuerza la tinción.
Se decolora, normalmente con solución de etanol, y se lava con agua. Las bacterias Gram-positivas retienen el colorante y las Gram-negativas pierden su tinción violeta.
Se añade safranina como colorante de contraste que proporciona un color violeta más intenso a las bacterias Gram-positivas, mientras que las Gram-negativas previamente decoloradas, se tiñen de rosas. Esto se debe a la diferencia en la estructura de las paredes celulares.

Reproducción Bacteriana

Las bacterias son seres haploides que se reproducen por bipartición. Se duplica el único cromosoma que poseen y por un proceso de estrangulamiento se obtienen dos células hijas genéticamente idénticas. La desventaja de este proceso de división es que no genera variabilidad genética entre los clones de bacterias (entre las colonias).

Existen unos procesos llamados mecanismos parasexuales en los que es posible el intercambio horizontal de material genético entre individuos.

Conjugación: una bacteria donadora transmite ADN de sus plásmidos a través de pili sexuales a una bacteria receptora. Si el plásmido consigue integrarse en el cromosoma bacteriano, pasará a llamarse episoma.
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 a través de un proceso llamado recombinación homóloga.
Transducción: un virus bacteriófago se integra en el cromosoma de la bacteria iniciando la replicación simultánea del ADN bacteriano y el vírico. Puede ocurrir que el nuevo ADN quede encapsulado por el virus, que al infectar nuevas bacterias e integrarse en su cromosoma, integrará también el ADN de la bacteria primera. Se obtienen bacterias transducidas o transductantes.

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 simbióticas que resisten a la acción de estos fármacos.

Función Relación

Las bacterias son sensibles a estímulos como la luz o las sustancias químicas del medio. Se desplazan hacia los mismos con los flagelos. En caso de no poder moverse o ante condiciones adversas fabrican una endospora (estructura inactiva), que es una estructura de resistencia (un tabique o septo) que se forma en el interior de la bacteria. Así, protegen su ADN con una cubierta y también reducen su metabolismo con el objetivo de resistir y sobrevivir. Cuando las condiciones vuelven a ser favorables, las esporas germinan y generan bacterias con todas sus funciones.

Estudio e Identificación de las Bacterias

Se requiere una población microbiana en crecimiento activo, lo que se conoce como cultivo. El cultivo necesita un medio (medio de cultivo) que contenga los nutrientes precisos y mantenga una temperatura y pH óptimos.

Clasificación de Cultivos

Según su composición: medios complejos o medios sintéticos.
Según su estado físico: sólidos, semisólidos o líquidos.
Según su utilidad: medios de enriquecimiento, medios de aislamiento o medios de diferenciación.

Es fundamental separar las especies microbianas para estudiarlas por separado, por lo que se somete a las muestras a métodos de aislamiento para obtener individuos homogéneos. Se obtienen así los llamados cultivos axénicos, clónicos o puros.

Métodos de Aislamiento

Por agotamiento de asa en superficie: el asa de siembra se pasa por el medio realizando estrías en zigzag desde un extremo a otro en la Placa Petri.
Por dilución y siembra en profundidad: se preparan diluciones de la muestra inicial y se colocan en agar líquido en el que, cuando solidifica, cada célula originará una colonia aislada.
Aislamiento directo: los microorganismos de mayor tamaño se aíslan directamente con una pipeta Pasteur.

El estudio e identificación del cultivo ha de realizarse en condiciones estériles y de asepsia para evitar la contaminación.

Esterilización: significa la eliminación de toda forma de vida de un medio o material, lo que se lleva a cabo generalmente por medios físicos, por ejemplo, filtración, o por muerte de los organismos por calor, productos químicos u otra vía. Esta definición excluye por lo tanto cualquier técnica que resulte solamente en un daño a los microorganismos o atenuación de la actividad de cualquier tipo.
Desinfección: La palabra desinfección se aplica a la remoción o destrucción por cualquier vía de organismos vivos que pueden causar daño particular o infección. No significa por lo tanto la destrucción de todos los microorganismos, sino solamente de aquellos que pueden producir un resultado no deseado. Un antiséptico es un desinfectante, o sea un agente químico usado para destruir microorganismos dañinos. Se utiliza en general para agentes a ser aplicados en animales o humanos.
Asepsia: es la exclusión continuada de microorganismos contaminantes. Así por ejemplo el cultivo de microorganismos en el laboratorio es llevado a cabo asépticamente como en muchas fermentaciones industriales. El medio de cultivo es esterilizado para remover toda forma de vida y luego inoculado con el cultivo requerido. Se dice entonces que el sistema se mantiene en condiciones asépticas.
Pasteurización: es el término, aplicado al proceso que se utiliza para la destrucción de algunos de los microorganismos posiblemente presentes en materiales sensibles al calor como la leche y cerveza. Consiste en calentar la leche, por ejemplo a 62 °C, mantenerla a esta temperatura 30 minutos y después enfriarla lo más rápidamente posible. Esta técnica no es de ninguna manera un procedimiento de esterilización. Es solamente un método para destruir organismos patógenos y al mismo tiempo disminuir el nivel de aquellos organismos que más pueden deteriorar la leche.

Métodos de Esterilización

Calor: que destruye irreversiblemente las proteínas, desbaratando las cubiertas de los microorganismos e inutilizando sus enzimas. Puede ser calor seco, mediante temperaturas elevadas, o calor húmedo.
Agentes químicos: entre ellos se encuentran los desinfectantes que se usan para destruir microorganismos sobre objetos y material del laboratorio.
Filtración: se utiliza para esterilizar líquidos que se estropearían con el calor. Se retienen en el filtro los microorganismos.
Radiación: la radiación ultravioleta que generan ciertos tipos de lámparas produce mutaciones en los ácidos nucleicos. Las radiaciones ionizantes como rayos X se emplean para esterilizar equipos médicos.