Bacterias aerobias: características, ejemplos, cultivos, enfermedades
Las bacterias aerobias son un amplio grupo de bacterias que se caracterizan porque necesitan del oxígeno para sus procesos metabólicos. Estas bacterias emplean al oxígeno para degradar compuestos orgánicos hasta compuestos más sencillos a través de un proceso que se conoce como respiración celular.
Muchos especialistas sostienen que la aparición de este tipo de bacterias es consecuencia directa del proceso de fotosíntesis. Debido a este, los niveles de oxígeno atmosférico se incrementaron y en un principio fueron tóxicos para muchos seres vivientes. A causa de esto, muchos organismos debieron adaptarse y comenzar a utilizar el oxígeno.
Son muchas las especies que se incluyen dentro de grupo de las bacterias aerobias. Las más representativas son las de los géneros Bacillus, Mycobacterium y Nocardia. De igual forma, muchas de estas bacterias son conocidos agentes patógenos del ser humano, llegando incluso a ocasionar patologías que pueden ocasionar la muerte.
Índice del artículo
- 1 Características
- 2 Tipos de bacterias aerobias
- 3 Especies de bacterias aerobias
- 4 Diferencia entre bacterias aerobias y anaerobias
- 5 Cultivo de bacterias aerobias
- 6 Métodos para la cuenta en placa
- 7 Enfermedades causadas
- 8 Referencias
La principal característica de las bacterias aerobias es que para desarrollarse requieren obligatoriamente de un ambiente en el que haya una amplia disponibilidad de oxígeno, ya que dentro de su metabolismo realizan el proceso de respiración celular.
En este proceso emplean el oxígeno para degradar moléculas de compuestos orgánicos, como la glucosa, hasta compuestos más simples como el dióxido de carbono y el agua, con la consiguiente obtención de energía en forma de ATP.
Así mismo, la mayoría de las especies que componen a este grupo no tienen la capacidad de sintetizar la enzima catalasa, por lo que no pueden desdoblar la molécula de peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno.
De manera general se entiende que las bacterias aeróbicas son aquellas que requieren de la presencia de oxígeno para poder desarrollarse y crecer. Sin embargo la necesidad de este elemento químico en las bacterias de este grupo no es igual para todas. En este sentido, existen varios tipos de bacterias aeróbicas: aerobias obligadas, anaerobias facultativas y microaerófilas.
Son las bacterias que obligatoriamente requieren del oxígeno para poder desarrollarse. Requieren de este elemento para llevar a cabo el proceso de respiración celular.
Estas son bacterias que desde el punto de vista evolutivo tienen cierta ventaja, ya que pueden sobrevivir tanto en ambientes en los que haya presencia de oxígeno, como en aquellos ambientes en los que hay ausencia de este.
Esto se debe a que dentro de su maquinaria celular, cuentan con los elementos necesarios para llevar a cabo procesos anaeróbicos mediante los cuales pueden obtener energía. De manera tal que en ausencia de oxígeno, estas bacterias no mueren, sino que realizan otros procesos metabólicos.
Este es un tipo de bacteria muy particular. Emplean el oxígeno como elemento primordial para poder llevar a cabo el proceso de respiración celular. Sin embargo, las concentraciones atmosféricas de este gas (Aproximadamente 21%) son tóxicas para estas bacterias.
El género Bacillus está conformado por una gran variedad de especies, las cuales se caracterizan por tener forma de bastón y ser gram positivas. Una de las características más destacada de estas bacterias es que cuando las condiciones ambientales se vuelven hostiles, en sus células generan esporas. Estas son muy resistentes y tienen como finalidad garantizar que la bacteria pueda sobrevivir en condiciones ambientales nocivas.
Dentro de este género hay bacterias que son aerobias estrictas, en tanto que hay otras que se consideran aerobias facultativas. Entre las especies de bacterias del género Bacillus se pueden mencionar: Bacillus anthracis, Bacillus cereus, Bacillus subtilis y Bacillus thuringiensis, entre otras.
Bacillus anthracis
Es una bacteria muy conocida y estudiada en el mundo de la microbiología, ya que debido a su potencial y evidente patogenicidad, ha sido utilizada como arma biológica. Sus esporas son muy tóxicas y penetran con facilidad en el cuerpo humano, a través del tracto respiratorio por inhalación, mediante la ingestión de alimentos contaminados o por contacto con alguna herida abierta.
Ya en el organismo ocasiona una infección que, de manera genérica se conoce con el nombre de ántrax, el cual puede ser cutáneo, pulmonar o gastrointestinal.
Bacillus cereus
Es una bacteria aerobia facultativa que es muy conocida por producir toxinas. Estas toxinas pueden ocasionar diversas patologías en el ser humano, como el síndrome emético y el síndrome diarreico, ambos a nivel gastrointestinal. Así mismo, puede afectar otros órganos, como los ojos, en los que puede ocasionar queratitis y endoftalmitis.
Bacillus subtilis
Es quizás la especie más estudiada del género Bacillus. Tanto así que es considerada la “especie tipo”. Al igual que otras especies de Bacillus, esta produce esporas, específicamente endosporas que se encuentran en el centro de la célula bacteriana.
Es una bacteria inocua para el ser humano, salvo algunos casos muy aislados de intoxicación por alimentos contaminados. Además de esto, conlleva una amplia gama de beneficios, como por ejemplo la síntesis de sustancias antifúngicas y antibióticas, así como también aplicaciones en el área industrial.
Es un género de bacterias gram positivas que tienen forma de bacilos. Entre sus características más destacadas se puede mencionar que son presentan ramificaciones, muchas de las cuales se encuentran en ángulo recto.
De igual forma, estas bacterias constituyen agentes patógenos del ser humano muy conocidos. Particularmente dos de sus especies, Nocardia asteroides y Nocardia brasiliensis, han sido suficientemente estudiados como causantes de la nocardiosis pulmonar y del micetoma actinomicótico respectivamente.
Son bacterias gram positivas que se caracterizan por ser aerobias facultativas, tener forma de bacilo y no producir esporas. Estas bacterias son consideradas, de manera general, inocuas e inofensivas para el ser humano.
Por el contrario, son famosas por los beneficios que aportan, entre los que se pueden destacar: contribuyen a la conservación de los alimentos, ayudan a controlar algunas enfermedades -como el cáncer de colon-, y forman parte de la síntesis de ciertos compuestos, como las vitaminas del complejo B.
Estas son bacterias que tienen forma de coco (redondas) y que tienden a formar acúmulos celulares con apariencia de racimo de uvas. Las bacterias de este género se consideran aerobias facultativas, lo que quiere decir que pueden desarrollarse tanto en presencia como en ausencia de oxígeno.
Muchas de las especies de este género son conocidos agentes patógenos del ser humano. Entre estas, la más virulenta es Staphylococcus aureus, la cual produce ciertas toxinas: hemolisina, enterotoxina, toxina del síndrome del shock tóxico y la toxina exfoliativa. Esas toxinas causan patologías tales como diarrea, colitis pseudomembranosa y síndrome de la piel escaldada.
Las bacterias anaerobias aparecieron en el planeta mucho antes que las bacterias aerobias. Esto se debe a que en las primeras eras de la vida terrestre, el oxígeno no se encontraba formando parte significativa de la atmósfera, por lo que los seres vivos que existían entonces no lo utilizaban para sus procesos metabólicos.
Posteriormente, conforme fue evolucionando la vida en el planeta y los niveles de los gases atmosféricos se estabilizaron, aparecieron los organismos aerobios, que comenzaron a utilizar al oxígeno como elemento principal en procesos de obtención de energía.
Ahora bien, la diferencia principal entre ambos tipos de bacterias es que las bacterias aerobias requieren del elemento oxígeno para poder llevar a cabo diversos procesos celulares, siendo el más característico la respiración celular. A través de este proceso obtienen una gran cantidad de energía.
Las bacterias anaerobias, por el contrario, no emplean al oxígeno para ningún proceso. Incluso, para algunas de estas bacterias, el oxígeno resulta altamente tóxico. Debido a esto, realizan otros procesos para obtener la energía que la célula necesita.
Entre estos procesos se encuentra la fermentación, mediante la cual ocurre la degradación de ciertos compuestos, como los carbohidratos, para obtener otros compuestos orgánicos, como por ejemplo el ácido láctico.
Otra de las diferencias que pueden mencionarse entre estos dos tipos de bacterias es el hábitat en el que pueden encontrarse. Las bacterias anaerobias suelen encontrarse en lugares en los que hay poco oxígeno, como por ejemplo en el sarro que cubre los dientes, mientras que las bacterias aerobias se desarrollan en hábitats en los que hay suficiente oxígeno, como el suelo.
Cuando se va a realizar un cultivo de bacterias aerobias en el laboratorio, lo primero que se debe tener en cuenta es que este tipo de bacterias requieren de una adecuada cantidad de oxígeno. En este sentido, se sabe que las mismas condiciones atmosféricas son ideales. Sin embargo, hay algunas bacterias a las cuales hay que proporcionarles un aireación extra.
En estos casos lo que puede hacerse es agitar vigorosamente el matraz o bien burbujeando aire esterilizado al medio. En el caso de que el cultivo sea bastante extenso, lo que se recomienda es que se incremente la exposición del medio a la atmósfera. Esto se logra disponiendo el medio en capas que sean poco profundas.
Ahora bien, con respecto a la composición del medio de cultivo a emplear para las bacterias aerobias, esto va a depender de la especie bacteriana que se esté cultivando. Por ejemplo, para cultivar Staphylococcus aureus, los medios de cultivo que se utilizan con mayor frecuencia son agar sangre al 5%, agar soya tripticasa y caldo BHI infusión cerebro corazón. Las bacterias del género Bacillus también se cultivan de manera exitosa en los medios de cultivo ya mencionados.
Es importante destacar que el caldo BHI infusión cerebro corazón es mundialmente recomendado para el cultivo de bacterias aerobias. En su composición se encuentra infusión de cerebro de ternero e infusión de corazón vacuno, así como también peptona, cloruro de sodio y glucosa, entre otros componentes.
La cuenta de placa es un procedimiento estándar que se lleva a cabo en los laboratorios con la finalidad de alcanzar un número aproximado de las bacterias que conforman un cultivo en específico.
Esta técnica tiene su basamento en el conteo de las llamadas unidades formadoras de colonias y permite obtener un número aproximado de bacterias. Es importante destacar que este procedimiento debe ser llevado a cabo con la minuciosidad y rigurosidad que se requiere, ya que cualquier error, por mínimo que sea, puede afectar en gran medida los resultados.
Son varias las técnicas que pueden aplicarse para realizar la cuenta en placa. Aquí se explicarán dos de ellos.
Lo primero que debe hacerse es preparar el medio de cultivo ideal para el tipo de bacteria que se desea cultivar. Posteriormente, en un área despejada y limpia se procede a ubicar las cajas de Petri en las que se va a colocar el cultivo.
En cada cápsula de Petri se debe agregar 1mL de la dilución correspondiente, así como también unos 20mL del medio de cultivo que se encuentra fundido. Tras esto, se deben realizar movimientos con la placa de Petri de la siguiente manera: 6 de derecha a izquierda, 6 en sentido a las agujas del reloj, 6 en contra de las manecillas del reloj, y 6 de atrás hacia adelante. Finalmente se espera que el medio se solidifique.
Las cápsulas de Petri son incubadas en condiciones de temperatura adecuadas (37°C) por espacio de 24-48 horas. Una vez transcurrido este tiempo, se deben contabilizar el número de colonias que se desarrollaron.
Para realizar el conteo a través de esta técnica, se deben colocar las cápsulas de Petri con el medio de cultivo sobre la mesa de manera ordenada para evitar errores. Seguidamente, se inocula 1mL de cada dilución en cada cápsula.
Así mismo, con ayuda de una varilla de vidrio se debe extender de manera homogénea el inóculo por toda la superficie del medio de cultivo. Esto debe hacerse a través de movimientos giratorios.
Una vez el inóculo ha sido absorbido por el medio de cultivo, se procede a incubar las cápsulas el tiempo que sea requerido de acuerdo al microorganismo cultivado. Finalmente se deben contar todas las colonias que se hayan desarrollado en las placas seleccionadas.
Como ya se mencionó con anterioridad, algunos de los géneros que integran al grupo de las bacteria aerobias son conocidos por causar enfermedades en los seres humanos. A continuación se nombran algunas de esas enfermedades con sus respectivos síntomas y tratamientos.
La nocardiosis es una enfermedad que puede presentarse de forma aguda o crónica. De acuerdo a los casos clínicos estudiados, la mayoría de las veces se presentan con la sintomatología de una neumonía. Sin embargo, en ocasiones, más que infectar las vías respiratorias, puede afectar a la piel directamente, ocasionando lesiones características.
Los síntomas que se observan en la nocardiosis pulmonar son:
- Fiebre elevada
- Tos crómica que no se alivia con nada
- Dificultad para respirar
- Malestar general
Por otra parte, cuando las bacterias del género Nocardia invaden la piel, puede generarse lo que se conoce como actinomicetoma. Esta es una infección de tipo granulomatosa y crónica que es muy rara y se presenta usualmente en personas que tienen el sistema inmunológico deprimido. Entre sus síntomas están:
- Fiebre
- Lesión nodular que presenta una pústula central por la cual puede haber drenado de material sanguinolento.
- Absceso cutáneo o subcutáneo.
- Malestar generalizado
Ese es el nombre que reciben las infecciones ocasionadas por la bacteria Basillus anthracis. Es ocasionado por el contacto directo del ser humano con las esporas de dicha bacteria. El ántrax puede afectar a nivel pulmonar y cutáneo. La pulmonar es la más peligrosa, con una tasa de mortalidad mayor al 90%.
Hace unos años esta bacteria se hizo famosa porque se estuvieron enviando sobres que contenían esporas, las cuales afectaron en gran medida a quienes los recibieron, ocasionándoles la muerte.
En un principio los síntomas del ántrax a nivel pulmonar se asemejan a los de un resfriado, sin embargo, conforme pasa el tiempo evolucionan hasta un cuadro clínico más comprometido aparecen:
- Fiebre persistente
- Dificultad para respirar
- Incremento de la frecuencia cardiaca.
Eventualmente el paciente empeora y se produce un shock séptico, tras lo cual ocurre la muerte del paciente en la mayoría de los casos.
En lo referente al ántrax cutáneo, el primer signo es una lesión similar a la picadura de un mosquito, que se convierte en crónica y evoluciona hasta convertirse en una escara necrótica.
Así mismo hay elevación de la temperatura corporal y malestar general. Es frecuente que este cuadro clínico se resuelva favorablemente, dejando solamente una cicatriz. Sin embargo, no es prudente descuidarse, ya que puede extenderse y ocasionar una bacteriemia.
Es una patología que afecta al tracto respiratorio y es causada por una bacteria aerobia estricta, la Mycobacterium tuberculosis. Las bacterias se encuentran en las secreciones de quienes padecen la enfermedad, específicamente en la que expulsan cuando tosen. El contacto con esas secreciones es la vía más común de contagio.
Los síntomas de la tuberculosis son:
- Tos constante con expectoración sanguinolenta
- Fiebre
- Malestar general
- Dolor en el pecho, especialmente al toser y al respirar
- Sudoración profusa durante la noche.
Es una enfermedad muy conocida causada por otra bacteria del género Mycobacterium, la Mycobacterium leprae. Esta es una enfermedad que desde hace siglos ha constituido un flagelo, ya que quienes la padecían eran execrados de la sociedad y eran obligados a vivir aparte.
Los síntomas más comunes de la lepra son:
- Lesiones de color claro en la piel
- Protuberancias o nódulos en la piel
- Pérdida de sensibilidad en ciertas zonas
- Engrosamiento de la piel
Con el tiempo, el cuadro clínico empeora, ocasionando que el individuo pierda la funcionalidad de sus miembros superiores e inferiores, desfiguración ocasionada por las lesiones cutáneas y malestares a nivel cutáneo, como sensación constante de ardor en la piel.
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