Bacterias

A modo de resumen básico

Las bacterias son organismos unicelulares microscópicos, sin núcleo ni clorofila, que pueden presentarse desnudas o con una cápsula gelatinosa, aisladas o en grupos y que pueden tener cilios o flagelos.

La bacteria es el más simple y abundante de los organismos y puede vivir en tierra, agua, materia orgánica o en plantas y animales.

Tienen una gran importancia en la naturaleza, pues están presentes en los ciclos naturales del nitrógeno, del carbono, del fósforo, etc. y pueden transformar sustancias orgánicas en inorgánicas y viceversa.

Son también muy importantes en las fermentaciones aprovechadas por la industria y en la producción de antibióticos.

Típica formación bacteriana.

Desempeñan un factor importante en la destrucción de plantas y animales muertos.

En efecto, la vida en nuestro planeta no existiría sin bacterias , las cuales permiten muchas de las funciones esenciales de los ecosistemas. Una bacteria de tamaño típico es tan pequeña que es completamente invisible a la vista .

Las bacterias son muy importantes para el ser humano, tanto para bien como para mal, debido a sus efectos químicos y al rol que juegan en diseminar enfermedades.

Las bacterias pertenecen a la clase procariota debido a que su núcleo no está rodeado por una membrana y consiste de una sola molécula de ADN cuya división es no-mitótica.

En su efecto beneficioso, algunas bacterias producen antibióticos tales como estreptomicina capaces de curar enfermedades.

Análogamente, las bacterias son muy importantes ya que convierten nitrógeno en una forma útil por ciertas raíces de plantas o proveen el gusto intenso en yogurt.

Las bacterias se usan en la producción de ácido acético y vinagre, varios aminoácidos y enzimas, y especialmente en la fermentación de lactosa a ácido láctico, la cual coagula las proteínas de la leche, y se usan en la fabricación de casi todos los quesos, yogurt y productos similares.

Tipos de bacterias.

Ellas también ayudan a la descomposición de la materia orgánica muerta. Actualmente, los métodos de la ingeniería genética son usados para mejorar los tipos de bacterias con fines comerciales y muestran una gran promesa futura.

En cosméticos, muchos de los activos, tales como proteínas y péptidos de bajo peso molecular, ingredientes antiarrugas y antioxidantes, están siendo creados con el uso de tipos específicos mejorados de bacterias.

La mayoría de las bacterias pueden clasificarse en tres categorías de acuerdo a su respuesta al oxígeno gaseoso.

La bacteria aerobia crece en la presencia de oxígeno y lo requiere para su continuo crecimiento y existencia.

Otras bacterias son anaerobias, y no pueden tolerar el oxígeno gaseoso.

Bacterias en la lengua.

El tercer grupo es el anaerobio facultativo, el cual prefiere crecer en presencia de oxígeno, aunque puede hacerlo sin él.

Morfología y estructura

Las bacterias son microorganismos procariontes (no poseen membrana nuclear por lo que su ADN está libre en la célula) de organización muy sencilla. Pertenecen al reino Protista.

La célula bacteriana consta de:

Citoplasma (todas son citoplasmáticas). Presenta un aspecto viscoso, y en su zona central aparece un nucleoide que contiene la mayor parte del ADN bacteriano, y en algunas bacterias aparecen fragmentos circulares de ADN con información genética, dispersos por el citoplasma: son los plasmidos .

La membrana plasmática presenta invaginaciones, que son los mesosomas , donde se encuentran enzimas que intervienen en la síntesis de ATP, y los pigmentos fotosintéticos en el caso de bacterias fotosintéticas.

En el citoplasma se encuentran inclusiones de diversa naturaleza química.

Estructura de una bacteria.

Muchas bacterias pueden presentar flagelos generalmente rígidos, implantados en la membrana mediante un corpúsculo basal . Pueden poseer también fimbrias o pili muy numerosos y cortos, que pueden servir como pelos sexuales para el paso de ADN de una célula a otra

Poseen ARN y ribosomas característicos, para la síntesis de proteínas.

Pared celular , que es rígida y con moléculas exclusivas de bacterias.

Alimentación

El éxito evolutivo de las bacterias se debe en parte a su versatilidad metabólica . Todos los mecanismos posibles de obtención de materia y energía podemos encontrarlos en las bacterias.

Según la fuente de carbono que utilizan, los seres vivos se dividen en autótrofos , cuya principal fuente de carbono es el CO ₂ , y heterótrofos cuando su fuente de carbono es materia orgánica.

Por otra parte según la fuente de energía , los organismos o seres vivos pueden ser fotótrofos , cuya principal fuente de energía es la luz, y quimiótrofos , cuya fuente de energía es un compuesto químico que se oxida.

Atendiendo a las anteriores categorías, entre las bacterias podemos encontrar las siguientes formas, como puede apreciarse en el esquema:

1. Las bacterias quimioheterótrofas , utilizan un compuesto químico como fuente de carbono, y a su vez, este mismo compuesto es la fuente de energía. La mayor parte de las bacterias cultivadas en laboratorios y las bacterias patógenas son de este grupo.

2. Las bacterias quimioautótrofas , utilizan compuestos inorgánicos reducidos como fuente de energía y el CO ₂ como fuente de carbono. Como, por ejemplo, Nitrobacter , Thiobacillus .

3. Las bacterias fotoautótrofas , utilizan la luz como fuente de energía y el CO ₂ como fuente de carbono. Bacterias purpúreas.

4. Las bacterias fotoheterótrofas , utilizan la luz como fuente de energía y biomoléculas como fuente de carbono. Ejemplos como Rodospirillum y Cloroflexus .

Reproducción de las bacterias

Generalmente las bacterias se reproducen por bipartición , como se ve en el siguiente esquema:

Tras la duplicación del ADN, que esta dirigida por la ADN-polimerasa que se encuentra en los mesosomas, la pared bacteriana crece hasta formar un tabique transversal separador de las dos nuevas bacterias.

Pero además de este tipo de reproducción asexual , las bacterias poseen unos mecanismos de reproducción sexual o parasexual , mediante los cuales se intercambian fragmentos de ADN.

Esta reproducción sexual o parasexual, puede realizarse por transformación , por conjugación o por transducción .

1.- TRANSFORMACIÓN : Consiste en el intercambio genético producido cuando una bacteria es capaz de captar fragmentos de ADN, de otra bacteria que se encuentran dispersos en el medio donde vive.

A continuación ver esquema.

2.- CONJUGACIÓN : En este proceso, una bacteria donadora F+ transmite a través de un puente o pili, un fragmento de ADN, a otra bacteria receptora F-. La bacteria que se llama F+ posee un plasmido , además del cromosoma bacteriano.

Se puede ver en el esquema siguiente :

3.- TRANSDUCCIÓN: En este caso la transferencia de ADN de una bacteria a otra se realiza a través de un virus bacteriófago , que se comporta como un vector intermediario entre las dos bacterias.

También podemos ver el proceso en esquema :

bacteria020

a, el virus se acopla a la bacteria

b., el virus rompe la pared bacteriana

c, el virus inyecta su ADN

Ver: Desarrollo y proliferación de las bacterias

Clasificación de las bacterias

La identificación de las bacterias es tanto más precisa cuanto mayor es el número de criterios utilizados. Esta identificación se realiza sobre la base de modelos, agrupados en familias y especies en la clasificación bacteriológica.

Las bacterias se reúnen en once órdenes:

- Las eubacteriales, esféricas o bacilares, que comprenden casi todas las bacterias patógenas y las formas fotótrofas.

- Las pseudomonadales, orden dividido en diez familias entre las que cabe citar las Pseudomonae y las Spirillacae.

- Las espiroquetales (treponemas, leptospiras).

- Las actinomicetales (micobacterias, actinomicetes).

- Las rickettsiales.

- Las micoplasmales.

- Las clamidobacteriales.

- Las hifomicrobiales.

- Las beggiatoales.

- Las cariofanales.

- Las mixobacteriales.

Relaciones entre la bacteria y su huésped

Ciertas bacterias viven independientes de otros seres vivos. Otras son parásitas. Pueden vivir en simbiosis con su huésped ayudándose mutuamente o como comensales (sin beneficio). Pueden ser patógenas, es decir, vivir de su huésped.

La virulencia es la aptitud de un microorganismo para multiplicarse en los tejidos de su huésped (creando en ellos alteraciones). Esta virulencia puede estar atenuada (base del principio de la vacunación) o exaltada (paso de un sujeto a otro). La virulencia puede ser fijada por liofilización. Parece ser función del huésped (terreno) y del entorno (condiciones climáticas). La puerta de entrada de la infección tiene igualmente un papel considerable en la virulencia del germen.

El poder patógeno es la capacidad de un germen de implantarse en un huésped y de crear trastornos en él.

Dicho poder patógeno está ligado a dos causas:

- La producción de lesiones en los tejidos mediante constituyentes de la bacteria, como pueden ser enzimas que ella excreta y que atacan tejidos vecinos, o productos tóxicos provenientes del metabolismo bacteriano.

- La producción de toxinas . Se puede tratar de toxinas proteicas (exotoxinas excretadas por la bacteria, transportadas a través de la sangre y que actúan a distancia sobre órganos sensibles) o de toxinas glucoproteicas (endotoxinas), estas últimas actuando únicamente en el momento de la destrucción de la bacteria y pudiendo ser responsables de choques infecciosos en el curso de septicemias provocadas por gérmenes gramnegativos en el momento en que la toxina es brutalmente liberada.

A estas agresiones microbianas, el organismo opone reacciones defensivas ligadas a procesos de inmunidad, mientras que el conflicto huésped-bacteria se traduce por manifestaciones clínicas y biológicas de la enfermedad infecciosa.

Bacterias patógenas

Casi doscientas especies de bacterias son patógenas para el ser humano; es decir, causantes de enfermedades.

El efecto patógeno varía mucho en función de las especies y depende tanto de la virulencia de la especie en particular como de las condiciones del organismo huésped.

Entre las bacterias más dañinas están las causantes del cólera, del tétanos, de la gangrena gaseosa, de la lepra, de la peste, de la disentería bacilar, de la tuberculosis, de la sífilis, de la fiebre tifoidea, de la difteria, de la fiebre ondulante o brucelosis, y de muchas formas de neumonía.

Hasta el descubrimiento de los virus, las bacterias fueron consideradas los agentes patógenos de todas las enfermedades infecciosas.

Ejemplos de bacterias con su respectiva enfermedad y sintomatología

Nombre de bacteria	Enfermedad producida	Síntomas
Bacillus anthracis	Ántrax o Carbunco	Infección subcutánea. La zona infectada por el ántrax se vuelve roja e inflamada. En algunas zonas se libera pus, el tejido se necrosa y ulcera y tras la extirpación cicatriza. Fiebre, pápula cutánea, septicemia.
Bordetella pertussis	Tos ferina	Se caracteriza por una tos violenta de alta intensidad. Comienza con secreción nasal, tos seca y febrícula. Los accesos de tos con frecuencia finalizan en vómito
Brucella spp.	Brucelosis	Fiebre ondulante, adenopatía, endocarditis, neumonía
Chlamydia trachomatis	Conjuntivitis	Inflamación de la conjuntiva. Esta es una membrana mucosa que recubre la superficie interna de los párpados y la superficie externa del globo ocular en su cara anterior (excepto en su polo anterior, donde se halla situada la córnea). La causa de la conjuntivitis puede ser una infección, una alergia o un traumatismo. Se caracteriza por enrojecimiento, inflamación, sensación de cuerpo extraño al parpadear y exceso de sensibilidad del ojo a la luz (fotofobia). En los casos graves se produce una exudación mucosa espesa. Si la causa es una infección, se llega a presentar secreción de pus
Clostridium perfringens	Gangrena gaseosa	Enfermedad infecciosa de los animales de granja que se caracteriza por hinchazón subcutáneo y generalmente es fatal
Clostridium tetani	Tétanos	Enfermedad grave del sistema nervioso a través de heridas. Sus síntomas son: cefalea, depresión, dificultad para tragar y para abrir la mandíbula por completo, rigidez del cuello, espasmo en músculos de la mejilla. Fiebre, parálisis.
Clostridium botulinum	Botulismo	Intoxicación producida por el consumo de alimentos contaminados por una bacteria tóxica
Corynebacterium diphtheriae	Difteria	La toxina afecta al corazón y al sistema nervioso central. Se forma un exudado blanco grisáceo que afecta a las superficies de la nariz y la garganta, aumenta de tamaño y llega a obstruir el conducto respiratorio
Coxiella burnetii	Fiebre Q	Fiebre alta, cefalea intensa, mialgia, confusión, vómitos, diarrea
Escherichia coli	Diarrea	Alteración del ritmo intestinal que se acompaña de deposiciones semilíquidas. La perdida de líquidos puede producir deshidratación
Legionella pneumophila	Enfermedad del Legionario o legionelosis	Tipo grave de neumonía caracterizada por: dolor de cabeza y tórax, congestión pulmonar y fiebre alta
Listeria monocytogenes	Encefalitis	Cualquier enfermedad infecciosa del sistema nervioso central humano caracterizada por inflamación del cerebro. Los síntomas típicos son cefalea, fiebre y letargia intensa, que puede conducir con el tiempo a un estado de coma. En la fase aguda de la enfermedad suele haber visión doble, delirio, sordera y parálisis facial. Los efectos tardíos de la encefalitis pueden comprender sordera, epilepsia y demencia
Mycobacterium tuberculosis	Tuberculosis	Enfermedad infecciosa aguda o crónica, que puede afectar a cualquier tejido del organismo pero que se suele localizar en los pulmones. El nombre de tuberculosis deriva de la formación de unas estructuras celulares características denominadas tuberculomas, donde los bacilos quedan encerrados. La enfermedad no suele aparecer en animales en su hábitat natural pero sí puede afectar al ganado vacuno, porcino y avícola.
Mycobacterium leprae	Lepra	Enfermedad infecciosa crónica que afecta a: la piel, nervios y membranas mucosas. Síntomas: perdida de sensibilidad en zonas de la piel, músculos sufren parálisis, destrucción de nervios, lesiones que el sujeto no percibe por su insensibilidad, destrucción del hueso, perdida de extremidades
Neisseria gonorrhoeae	Gonorrea o blenorragia	Enfermedad infecciosa del hombre trasmitida por contacto sexual que afecta sobre todo a las membranas mucosas del tracto urogenital. Se caracteriza por un exudado purulento y está originada por una bacteria, el gonococo (Neisseria gonorrhoeae). El periodo de incubación es de dos a siete días
Neisseria meningitidis	Meningitis	Inflamación de las meninges que envuelven el cerebro y la médula espinal. Se debe a la invasión de las meninges por microorganismos bacterianos a través de la circulación. Sus síntomas: cefalea, rigidez de nuca, fiebre, náuseas, vómitos, apatía e irritabilidad, que con frecuencia conducen al coma
Salmonella sp	Salmonelosis	El organismo se transmite por alimentos contaminados, producen dolor abdominal, fiebre, náuseas, vómitos y diarrea
Salmonella typhi, S. paratyphi	Fiebre tifoidea	Fiebre alta, bacteriemia, cefalalgia, estupor, tumefacción de la mucosa nasal, lengua tostada, úlceras en el paladar; hepatoesplenomegalia, diarrea, perforación intestinal
Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Mycoplasma spp., Chlamydia spp.	Neumonía	Fiebre alta, expectoración amarillenta y/o sanguinolenta, dolor torácico.
Streptococcus spp.	Erisipela	Fiebre, eritema, prurito, dolor
Streptococcus pyogenes	Escarlatina	Los síntomas típicos iniciales de la enfermedad son cefalea, dolor de garganta, escalofríos, fiebre, amigdalitis, eritema y malestar general. Dos a tres días después de la aparición de los primeros síntomas se observan manchas rojizas en el paladar y una tumefacción rojo brillante de las papilas de la lengua, que recibe el nombre de lengua aframbuesada por su aspecto característico. En el tronco aparece una erupción cutánea típica que se suele extender a toda la superficie corporal con excepción de la cara. La erupción palidece con la presión. La fiebre, que con frecuencia se eleva entre 40 ° y 40,6 °C, dura sólo unos pocos días, aunque se puede prolongar durante una semana o más. La erupción suele palidecer aproximadamente al cabo de una semana, y en ese momento la piel se empieza a descamar
Treponema pallidum	Sífilis	Enfermedad infecciosa de trasmisión sexual, causada por la espiroqueta Treponema pallidum. La infección por objetos es muy poco frecuente porque el microorganismo muere por desecación en poco tiempo. La madre gestante puede transmitir la enfermedad al feto, originándose la llamada sífilis congénita, diferente, desde el punto de vista clínico, de la afección por transmisión sexual
Vibrio cholerae	Cólera	Grave enfermedad infecciosa endémica en India y en ciertos países tropicales, aunque pueden aparecer brotes en países de clima templado. Los síntomas del cólera son fiebre, diarrea, vómitos y deshidratación por la pérdida de líquidos y sales minerales en las heces. En los casos graves hay una diarrea muy importante, con heces características en "agua de arroz", vómitos, sed intensa, calambres musculares, y en ocasiones, fallo circulatorio. En estos casos el paciente puede fallecer a las pocas horas del comienzo de los síntomas. Dejada a su evolución natural, la mortalidad es superior al 50%, pero no llega al 1% con el tratamiento adecuado
Yersinia enterocolitica	gastroenteritis	Enfermedades infecciosas del estómago y el intestino. Producen dolor abdominal, náuseas vómitos, diarrea y síntomas generales.
Yersinia pestis	Peste	En la peste bubónica, los primeros síntomas son cefalea, náuseas, vómitos, dolores articulares y sensación general de enfermedad. Los ganglios linfáticos de la ingle o, con menos frecuencia, los de la axila o el cuello, se vuelven dolorosos y se inflaman. La temperatura acompañada de escalofríos, se eleva hasta 38,3º y 40,5 C. La frecuencia cardiaca o respiratoria aumenta, y el enfermo se encuentra exhausto y apático. Los bubones (tumores) crecen hasta alcanzar el tamaño aproximado de un huevo de gallina. En los casos que no son fatales, la temperatura comienza a descender al cabo de unos cinco días, y se normaliza en unas dos semanas. En los casos fatales se produce la muerte en unos cuatro días. En la peste neumónica primaria, el esputo es al principio viscoso y teñido con sangre, y después se vuelve fluido y rojo brillante. La muerte se produce en la mayoría de los casos dos o tres días después del inicio de los síntomas. La peste septicémica primaria se inicia con una fiebre alta repentina; el sujeto adquiere en varias horas un color violáceo y fallece a menudo en el mismo día de inicio de los síntomas. Esta coloración, que aparece en todas las víctimas de la peste durante sus últimas horas es debida al fracaso respiratorio. El nombre popular de 'Peste negra' que recibe la enfermedad procede de este síntoma

Ver: Enfermedades bacterianas

Bacterias beneficiosas

Bacterias para el queso.

Parece mentira, pero pese a lo aterrador y preocupante del cuadro anterior, las bacterias son más beneficiosas que perjudiciales para las personas. Sólo una muy pequeña parte de las bacterias son patógenas para el hombre. El resto pueden ser indiferentes o beneficiosas.

Las bacterias permiten producir quesos (Propionibacterium), yogures (Bifidobacterium), embutidos (Micrococus), encurtidos (aceitunas, pepinillos, cebollitas...). Gracias a ellas se puede condimentar las ensaladas con vinagre, ya que son las encargadas de producir las fermentaciones necesarias para que las materias originales se transformen en esos ricos derivados.

La fijación del nitrógeno en las plantas leguminosas es debida a la simbiosis de unas bacterias (Agrobacterium, Rhizobium, Bradirhizobiun) con la misma planta. Esta simbiosis consiste en que la planta le da alimento a la bacteria, y la bacteria le da el nitrógeno que requiere la planta. Luego, Las personas se alimentan de las legumbres que se han enriquecido con ese nitrógeno tan necesario para el ser humano.

En Medicina, utilizamos las bacterias para producir antibióticos (bacitracina, polimixina) o transformamos genéticamente ciertas especies como Escherichia coli y Bacillus antracis, para que fabriquen elementos imprescindibles para remediar ciertas enfermedades como la diabetes (insulina).

Se pueden utilizar para introducir en las plantas genes de otras bacterias que sintetizan toxinas que las defienden de sus enemigos naturales (por ejemplo los insectos), así obtenemos plantas resistentes a ciertas plagas (Bacillus thuringensis).

En el cuerpo humano se encuentran bacterias muy beneficiosas dentro del intestino (Streptococus, Bacteroides, Lactobacillus) que, a cambio de comida y un lugar donde vivir, sintetizan para nosotros vitamina K, vitamina B12, tiamina... que son elementos esenciales para la vida humana.

También hay bacterias que defienden al ser humano de las agresiones de las bacterias patógenas, pues “invaden” el organismo y no dejan sitio para que las dañinas entren e infecten. En este caso, se dice que actúan como un escudo protector.

Lactobacilos

Las bacterias son ecológicas activas, ya que forman parte de los ciclos del carbono, nitrógeno, azufre, hierro, mercurio..., están en los tratamientos de aguas residuales, en la lixiviación microbiana (utilización de bacterias para conseguir metales puros desde metales compuestos), limpian los ríos del exceso de materia orgánica que echan las fábricas e, incluso, hay bacterias que descomponen el petróleo (y compuestos similares) en sustancias que luego pueden utilizar otros microorganismos (Pseudomonas, Acinetobacter, Corinebacterium, Mycobacterium, Nocardia...). Esta propiedad no se utiliza de forma sistemática para “limpiar” las mareas negras, pero se está investigando con muy buenas esperanzas de éxito.

Otras bacterias se podrían emplear para eliminar elementos tóxicos, como los insecticidas o los organoclorados, gracias a su alto poder de bioconversión (transformación de un compuesto en otro que sea útil para el hombre).

Clasificación de las bacterias

Las bacterias se pueden clasificar teniendo en cuenta varios criterios. Uno de ellos es clasificarlas por su forma y por el especto que adoptan cuando se reúnen en grupo:

Pueden ser esféricas (Cocos, diplococos, estreptococos, estafilococos, sarcinas); alargadas como bacilos; en forma de coma (vibriones), o en forma de espiral (espirilos).