Bacterias: características, morfología, tipos, reproducción
Las bacterias son un extenso grupo de microorganismos procariotas. Por lo general, presentan un tamaño de apenas unos pocos micrómetros. Tienen diferentes formas que van desde cilíndricas, pasando por espiraladas hasta formas de bastón.
Son organismos prácticamente ubicuos y pueden ser localizados en el suelo, cuerpos de aguas marinos y dulceacuícolas, habitando la flora intestinal y la saliva de muchos vertebrados, y como parásitos de animales y plantas. También han sido encontrados en ambientes extremos como aguas termales ácidas, chimeneas hidrotermales y residuos radiactivos.
Estos microbios son parte fundamental de muchos ciclos de nutrientes. Son componente base de la microbiota de todas las cadenas tróficas y su biomasa puede ser calculada en aproximadamente 5 × 10 30 bacterias en el planeta tierra.
Otra cifra interesante, es la de la cantidad de bacterias que habitan en el cuerpo humano: se piensa que en un humano promedio habitan alrededor de 39 billones de células bacterianas y las mayoría de estas se encuentran formando parte de la flora intestinal.
La clasificación tradicional de las bacterias comprendía un grupo taxonómico polifilético. Hoy en día ese grupo ha sido dividido en dos dominios bacteria y archea. Bacteria es reconocido como el grupo procariotico con lípidos de membrana compuestos por diacil diésteres de glicerol.
Por otra parte, archea es el grupo de procariontes cuya membrana está compuesta por lípidos isoprenoides (diéter de glicerol o tetraéter de glicerol). También presentan diferencias en su ARN ribosomal, denominándose ARNr bacteriano y ARNr arqueano, respectivamente.
Índice del artículo
- 1 Morfología
- 2 Identificación
- 3 Tipos (clasificación)
- 4 Reproducción
- 5 Nutrición
- 6 Enfermedades causadas
- 7 Referencias
Las bacterias presentan una gran variedad morfológica y de tamaños. Estos organismos unicelulares pueden medir desde 0,3 micrómetros hasta los 0,5 milímetros, sin embargo por lo general sus medidas están entre los 0,3 y 5,0 micrómetros.
La forma denominada cocos (esférica) es la más común entre las bacterias. Sin embargo, otras formas como bacilos (con forma de palo o bastón) también son relativamente comunes.
Otros morfos no tan frecuentes entre las bacterias son: las comas, también llamadas vibrios (con forma de varilla ligeramente curvada o como el signo de puntuación “,”), y las espirilias o espiroquetas (con formas de espiral). Algunas más inusuales aún tienen forma de estrellas.
Los representantes del dominio bacteria, al ser organismos unicelulares procariotas, no presentan núcleo definido ni orgánulos membranosos complejos. La pared celular de estos presentan un pectidoglicano que contiene ácido murámico y los lípidos de membrana contienen ácidos grasos de cadenas rectas con enlaces éster.
Presentan vesículas de gas. El ARN de transferencia presenta timina (en la mayoría de los ARNt) y N-formilmetionina (transportada por el ARNt iniciador). Presentan ARNm policistrónico, es decir, que codifica más de una proteína.
Los ribosomas tienen un tamaño de 70s. Son sensibles al cloranfenicol y a la kanamicina, no muestran sensibilidad con el antibiótico anisomicina.
La ARN polimerasa de las bacterias es una molécula de gran tamaño. Posee cinco subunidades de aproximadamente 410 kilodaltons cada una. Adicionalmente, en su estructura la ARN polimerasa presenta una ranura de 55 Å de longitud y 25 Å de ancho. Presenta sensibilidad hacia la rifampicina. No presenta promotores de polimerasa tipo II.
Las bacterias fijan nitrógeno, realizan fotosíntesis con base en la clorofila y también realizan quimiolitotrofía (oxidación de compuestos inorgánicos). No producen metano ni presentan la enzima ATPasa.
La identificación y clasificación de las bacterias es uno de los temas más complejos de la biología de los microorganismos. Existen numerosas características y métodos que son utilizados para la identificación y posterior clasificación de estos individuos.
Entre las características clásicas se encuentran la morfología, la fisiología y el metabolismo, la bioquímica, las relaciones y funciones ecológicas, así como la genética.
Los análisis más comúnmente empleados son: productos de fermentación, tipo de nutrición, fuentes de carbono y nitrógeno, inclusiones de almacenamiento, motilidad, tolerancia osmótica, condiciones físico químicas optimas, pigmentos fotosintéticos, entre muchos otros.
Otras características no clásicas se encuentran a nivel molecular. En las últimas décadas ha tomado gran impulso el empleo de ácidos nucleicos y proteínas en la taxonomía de las bacterias.
Las comparaciones entre genes (proteínas y ácidos nucleicos), proporciona una vasta información sobre parentesco y por supuesto de semejanza entre los organismos.
Bacteria, fue un término empleado tradicionalmente para designar a todos los procariontes unicelulares. Sin embargo, la sistemática molecular demostró que este antiguo grupo de organismos (procariota) divergió en 2 grupos o dominios.
Estos dos grupos fueron llamados eubacteria y archebacteria. Posteriormente fueron renombrados como bacteria y archea. Los archea son un grupo más estrechamente relacionado con los miembros de un tercer dominio, llamado eukarya.
Este último grupo está compuesto por los organismos eucariotas. Juntos, los 3 dominios (bacteria, archea y eukarya) conforman la actual clasificación de la vida.
Las bacterias pueden ser clasificadas siguiendo diversos criterios como:
Organización celular
Por lo general las bacterias son unicelulares, sin embargo según la organización celular estas pueden ser clasificadas como “unicelulares y pluricelulares”.
Metabolismo
Según el ambiente en que se encuentren y la forma en que realizan sus procesos para conseguir energía y nutrientes, las bacterias son clasificadas en:
- Anaerobias: aquellas que viven y se desarrollan en ambientes sin oxígeno.
- Aerobias: bacterias que viven y se desarrollan en ambientes con oxígeno.
- Facultativas: aquellos organismos que viven y se desarrollan indistintamente en ambientes anaerobios o aerobios, es decir pueden vivir en ambientes con o sin oxígeno.
Pared celular
Según la composición de la pared celular de las bacterias, estas reaccionan a la tinción de Gram, bien sea con un color azul oscuro o violeta, o por otra parte de color rosado o rojo y su clasificación es la siguiente:
- Grampositivas: coloración azul o morado y pared celular engrosada.
- Gramnegativas: coloración rosado o rojo y pared celular delgada o fina.
Temperatura de crecimiento y desarrollo
Dependiendo de las temperaturas donde estos mircroorganismos se desarrollan, pueden clasificarse en:
- Psicrofilas: aquellas bacterias que se desarrollan en ambientes con temperaturas muy bajas.
- Mesófilas: bacterias que habitan y se desarrollan a temperaturas entre 15 y 35 °C (temperaturas moderadas), sin embargo algunos investigadores consideran mesófilo a los organismos que se desarrollan dentro de un rango de 20 a 40 °C.
- Termófilas: aquellas células bacterianas que se desarrollan y viven en temperaturas altas, es decir por encima de los 45 °C aproximadamente.
Forma
Durante mucho tiempo las bacterias han sido identificadas según su forma, y su clasificación es la siguiente:
- Cocaceas: de forma cilíndrica o esférica. Estas formas tienen varias clasificaciones según la cantidad de células que formen y la forma que construyen. Por ejemplo, con respecto al número, cuando la cocaceas son observadas en pares son llamadas “diplococos” y cuando son encontradas en números de 4 son llamadas “tetracocos”. Pero cuando se trata de la forma, si estas forman cadenas se les denomina “streptococos”, cuando forman racimos “staphylococos” y cuando tienen forma de cubo se les llama “sarcinas”.
- Bacilos: bacterias con formas alargadas, como una barra o vara. Cuando estos bacilos forman cadenas reciben el nombre de “streptobacilos”.
- Cocobacilos: bacterias semicilíndricas pero achatadas en los polos, mostrando una forma ovalada.
- Espirilos: bacterias con formas de espiral, similar a un sacacorchos.
- Vibrios: organismos con forma de bastón corto y encorvado, también son llamados coma, como el signo de puntuación.
Tras la revolucionaria clasificación de Carl Woese y colaboradores en 1990, la clasificación de las bacterias cambió de forma radical. Actualmente, según la LPSN o lista de nombres procarióticos con la posición o estatus en la nomenclatura (List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature, por su nombre en inglés), el dominio bacteria está dividido en 34 phyla. Entre estos phyla se encuentran:
Spirochaetes
Bacterias de forma alargadas y helicoidales. Gramnegativas. Presentan una envoltura celular externa. Se desplazan por medio de unos filamentos axiales.
Firmicutes
Grupo de bacterias Grampositivas, principalmente con pared celular engrosada y presentan bajo contenido o porcentaje de CG. Las Firmicutes tienen principalmente forma de bacilo y algunas veces forma de coco. Muchas especies producen endosporas.
Proteobacteria
Bacterias Gramnegativas, con morfología variada y pared celular formada por lipopolisacáridos. Principalmente heterótrofas, aunque algunas especies pueden realizar fotosíntesis. Son muy abundantes en los océanos y otros cuerpos de agua.
Cyanobacteria
Organismos bacterianos que tienen clorofila y ficocianina. Reciben el nombre de algas verdeazaules. Son Gramnegativas y capaces de realizar fotosíntesis oxigénica.
Bacteroidetes
Bacterias adaptadas a una gran diversidad de hábitat. De metabolismo anaeróbico. Gramnegativas. Algunas especies son patógenas oportunistas.
Chlorobi
Grupo de bacterias que realizan fotosíntesis anoxigénica. De metabolismo anaerobio. Gramnegativas. Son llamadas bacterias verdes del azufre.
Chloroflexi
Bacterias monodérmicas, es decir que presentan una sola membrana celular. Tienen una pared celular externa muy delgada de peptidoglicano. El grupo tiene representantes termófilos y mesofilos. Algunas hacen fotosíntesis. Principalmente aerobias. Grampositivas.
Thermotogae
Son bacterias adaptadas a vivir en ambientes extremos. Son considerados organismos hipertermófilos. De metabolismo anaerobio y pueden procesar carbohidratos. Son Gramnegativas.
El principal mecanismo de reproducción de las bacterias es la fisión binaria o bipartición. Es un tipo de reproducción asexual, donde la célula bacteriana necesita duplicar su tamaño y luego se divide dando lugar a dos células hijas.
Este tipo de reproducción asexual, les permite a las bacterias tener una tasa crecimiento poblacional exponencial. De esta manera la población creciente puede aprovechar mejor y más rápido los recursos disponibles y también amplían la posibilidad de generar organismos o cepas resistentes a los distintos ambientes en los cuales se desarrollan.
Es un tipo de división celular en el que el núcleo se divide en varias partes iguales y luego ocurre la división del citoplasma, dando lugar y simultáneamente a varias células hijas.
Este tipo de reproducción asexual bacteriana se genera en un lugar inespecífico de la bacteria progenitora. Comienza con una protuberancia del citoplasma llamada yema, la cual luego se duplica al tamaño del progenitor y se separa como un nuevo individuo (célula hija). Este tipo de reproducción ha sido observada en los phyla Planctomycetes, Firmicutes y Cyanobacteria.
Este tipo de reproducción, también llamada fisión binaria atípica, consiste en una pequeña célula (baeocito) circular, que posteriormente aumenta su masa o su tamaño formando una célula vegetativa.
Durante el aumento de tamaño esta célula vegetativa replica su ADN múltiples veces, posteriormente pasa a fase reproductiva donde sufre fisiones del citoplasma, que luego se convertirán en decenas incluso centenas de baeocitos. Este tipo de reproducción ha sido estudiada en cianobacterias.
Las bacterias presentan múltiples tipo de nutrición:
Bacterias que emplean sustratos inorgánicos como nitritos, nitratos, hierro o sulfatos para la biosíntesis o preservación de la energía a través de la anaerobiosis o aerobiosis.
Organismos bacterianos que obtienen hidrógeno o electrones de fuentes orgánicas tales como los hidratos de carbono, hidrocarburos o lípidos. Estos organismos pueden ser aeróbicos o anaeróbicos, incluso heterótrofos o autótrofos.
Organismos que se desarrollan sintetizando sustancias inorgánicas que pudiesen ser de carbono, pero inorgánico como el dióxido de carbono.
Aquellos organismos que sintetizan sustancias químicas cuya fuente de carbono es orgánica, como los polisacáridos.
Bacterias que requieren sintetizar sustancias inorgánicas para la conservación y obtención de la energía, pero también requieren de compuestos orgánicos para cumplir sus necesidades metabólicas biosintéticas.
De la gran diversidad de bacterias conocidas por el hombre, solo algunas (en proporción) causan enfermedades. Las patologías provocadas por estos microorganismos en los seres humanos pueden ser clasificadas según su origen, es decir según el mecanismo de transmisión o adquisición de esta:
Las bacterias que causan enfermedades transmitidas por el aire, usualmente afectan las vías respiratorias o el aparato respiratorio, y en otros casos pueden causar afecciones en la piel. A continuación se detallan algunas enfermedades transmitidas por el aire:
Difteria
En la mayoría de los casos esta enfermedad es transmitida, por Corynebacterium diphtheriae, aunque C. ulcerans puede producir manifestaciones clínicas similares.
La enfermedad es transmitida de una persona enferma a una sana por medio de partículas transmitidas durante la respiración. También puede ocurrir por contacto con la secreción de las lesiones cutáneas. La difteria puede afectar casi cualquier membrana mucosa y las formas clínicas más comunes son:
- Faríngea: es la manifestación más común. Entre los síntomas se encuentran malestar general, fiebre leve, dolor de garganta y hasta anorexia.
- Nasal anterior: es la manifestación clínica menos frecuente. Se presenta como una hemorragia nasal. También puede haber presencia de una secreción mucosa purulenta o puede desarrollarse una pseudomembrana en el tabique nasal.
- Laríngea: esta manifestación clínica de la difteria produce fiebre, ronquera, dificultad para respirar, tos perruna y ruidos agudos al respirar. Si no es controlada a tiempo puede sobrevenir la muerte por obstrucción de las vías respiratorias.
- Cutánea: se presenta como una erupción escamosa en la piel o como úlceras bien definidas. Dependiendo de la ubicación de la zona afectada (membrana) y su extensión, pueden presentarse complicaciones tales como neumonía, miocarditis, neuritis, obstrucción de las vías respiratorias, artritis séptica, osteomielitis e incluso la muerte.
Legionelosis o enfermedad de los legionarios
La enfermedad es causada por una bacteria Gramnegativa aerobia, natural de el suelo y de ecosistemas acuáticos llamada Legionella pneumophila. Esta bacteria también ha sido aislada en sistemas de aires acondicionados y recintos de duchas.
La enfermedad es resultante de la propagación de la bacteria vía aérea desde un reservorio hasta el sistema respiratorio humano. Los hombres mayores de 50 años comprometidos con el tabaquismo, alcoholismo o con inmunodeficiencias son más propensos a contraer la enfermedad.
La bacteria se aloja en los fagosomas de los macrófagos alveolares, desde donde se multiplica y produce el daño a los tejidos. Los síntomas de esta enfermedad son: tos sin expulsión de secreciones respiratorias, fiebre, bronconeumonía severa y pueden manifestarse problemas neurológicos.
Meningitis
Esta enfermedad consiste en una inflamación de las meninges del encéfalo y de la médula espinal. Puede tener un origen aséptico o bacteriano. La patología de origen bacteriano proviene de las secreciones respiratorias de portadores de la enfermedad o de casos activos.
Las bacterias que producen la meningitis inicialmente coloniza la nasofaringe, desde donde atraviesan las mucosas y acceden al torrente sanguíneo, y de allí al líquido cefalorraquídeo desde donde inflaman las meninges.
Los síntomas de esta infección son: una enfermedad respiratoria o dolores de garganta, seguido de confusión, vómitos, cefalea (en algunos casos severa), rigidez de la nuca y espalda.
Neumonía
Varias especies de bacterias están relacionadas con la neumonía, sin embargo las especies Mycobacterium avium y M. intracellulare son las principales causantes de esta enfermedad. Estas bacterias tienen distribución mundial y no solo infectan al hombre sino a otros vertebrados e insectos.
Se piensa que el aparato respiratorio y el aparato digestivo, son la puerta de entrada de estos bacilos para la colonización de los pacientes. La enfermedad se manifiesta en las personas como una infección pulmonar, muy parecida a la causada por la tuberculosis.
Otras enfermedades
Muchas otras enfermedades son transmitidas por bacterias vía aérea, entre las cuales podemos mencionar: la tuberculosis, producida por el bacilo de Koch (Mycobacterium tuberculosi); la tos ferina, causada por la bacteria Bordetella pertussis, y las enfermedades causadas por los estreptococos.
Las enfermedades bacterianas causadas por estos invertebrados son consideradas raras, sin embargo son objeto de mucho interés. Algunas de estas enfermedades son:
Erliquiosis
Patología causada por la bacteria Ehrlichia chaffeensis, que se transmite por reservorios animales como la garrapata. Una vez que la bacteria entra al torrente sanguíneo, causa una enfermedad febril sin especificidad llamada Erliquiosis Monocitica Humana (EMH). La enfermedad se caracteriza por presentar síntomas como: fiebre, escalofríos, cefalea y mialgia.
Tifus epidémico
Enfermedad bacteriana transmitida al hombre por los piojos. El bacilo causante de esta enfermedad es la Rickettsia prowasekii. Cuando el piojo se alimenta de una persona infectada, la bacteria infecta el intestino del artrópodo y se propaga.
Al poco tiempo aparecen grandes cantidades de rickettsias en las heces de los piojos, y cuando el piojo chupa la sangre de otro individuo sano defeca.
Cuando la irritación por la picadura hace que el individuo se rasque, este contamina el lugar dañado y permite que las rickettsias entren a su torrente sanguíneo, donde posteriormente causan inflamación de los vasos sanguíneos por infección de sus células endoteliales. Los síntomas de esta enfermedad son fiebre, cefalea severa y mialgias.
Enfermedad de Lyme
La enfermedad de Lyme es una infección bacteriana transmitida al hombre por la picadura de una garrapata cuyos huéspedes naturales son ratones de campo y ciervos. Las bacterias causantes son unas espiroquetas del género Borrelia.
Clínicamente la enfermedad tiene tres etapas: primero suele comenzar con lesiones en la piel que se expanden como anillos. Esta etapa a menudo es acompañada de fiebre, escalofríos, fatiga, malestar general y dolores de cabeza.
La segunda etapa está caracterizada por accesos de artritis, inflamación cardiaca y problemas neurológicos. La tercera y última etapa, puede observarse años más tarde, y se caracteriza porque los individuos desarrollan desmielinización de las neuronas y presentan síntomas similares al Alzheimer o esclerosis múltiple.
Otras enfermedades
Aunque las infecciones bacterianas trasmitidas por artrópodos son consideradas raras, algunas han causado mortandades masivas en la humanidad, como la peste negra o la peste bubónica, causada por Yersinia pestis.
Otra enfermedad no tan mortal como la peste negra es la fiebre Q causada por la bacteria Coxiella burnetii y que infecta al ganado, animales domésticos y al hombre.
Estas enfermedades bacterianas están asociadas principalmente a infecciones cutáneas y a tejido subyacente. Algunas de estas patologías son:
Carbunco
Enfermedad transmitida por estar en contacto directo con animales de granjas infectados o con sus productos. La bacteria causante de la enfermedad es el Bacillus anthrasis y sus endoesporas pueden permanecer viables durante muchos años en el suelo o en animales.
La infección en humanos ocurre principalmente por daños o cortes en la piel (afección cutánea), también puede afectar el sistema respiratorio (carbunco pulmonar) y gastrointestinal (carbunco gastrointestinal).
En la piel se forma una escara (una pápula cutánea que se ulcera) y los síntomas que la acompañan son fiebre, dolor de cabeza y náuseas.
Vaginosis bacteriana
Es una ETS (enfermedad de trasmisión sexual) polimicrobiana, es decir producida por varias bacterias. Tales bacterias son Gardnerella vaginalis, especies del género Mobiluncus y Micoplasma hominis.
Es una enfermedad considerada leve pero muy contagiosa y sus síntomas son: secreción vaginal espumosa, copiosa y con olores parecidos al del pescado, no se presenta dolor, ardor ni picor.
Gonorrea
Otra enfermedad bacteriana de transmisión sexual. Es causada por Neisseria gonorrhoeae. Este diplococo, una vez que ingresa al organismo, se adhiere a las células mucosas mediante los pilis y la proteína II. Esta adhesión evita que sea expulsada de la vagina por secreciones normales u orina.
Los síntomas en los varones son: supuración por la uretra de un pus de color amarillo a verde, con micción frecuente, acompañada de dolor y sensación de ardor o de quemazón. En mujeres solo se desarrolla entre un 10 o 20 % de las expuestas a la bacteria, y si desarrollan la enfermedad, esta puede causar embarazos ectópicos e incluso esterilidad.
Otras enfermedades
Las enfermedades bacterianas por contacto directo son muy diversas tanto en su origen como en su desarrollo, las más nombradas son las ETS y de estas se pueden mencionar: las enfermedades genitourinarias producidas por los micoplasmas Ureaplasma urealyticum y Micoplasma hominis; y el chancro, producido por Haemophilus lucreyi.
Otras enfermedades de contacto no sexual y producidas por bacterias son: conjuntivitis de inclusión, la lepra, la enfermedad del arañazo de gato, la gangrena gaseosa y muchas otras.
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