II UNIDAD “Microorganismos y defensa” Objetivos Comprender que las bacterias tienen implicancias beneficiosas y perjudiciales para el ser humano. Explicar el ciclo de replicación de un virus. Identificar los mecanismos del sistema inmunológico.

Las Bacterias Son microorganismos unicelulares del reino Monera según la clasificación de R. Whittaker (1969) que clasificó los seres vivos en 5 reinos. Al microscopio parecen todas iguales, sin embargo se identifican dos principales linajes: arqueobacterias, capaces de vivir en condiciones extremas y eubacterias que agrupa al resto de los procariontes.

Cerca de dos kilogramos de nuestra masa corporal son bacterias viviendo en nuestro interior, es decir, endoparásitos que viven en simbiosis con nosotros entregándonos numerosos beneficios, como por ejemplo la E. coli. Ésta y otras bacterias son necesarias para el funcionamiento correcto del proceso digestivo, además de producir las vitaminas B y K. También es capaz de fermentar la glucosa y la lactosa.

Las bacterias son células de organización muy simple: a) Una cápsula gelatinosas que puede o no estar presente y que determina el grado de virulencia. b) Pared Celular compuesta por proteínas, lípidos e hidratos de carbono, es responsable de las distintas formas que adoptan las bacterias

c) Membrana plasmática: formada por una doble capa de fosfolípidos, proteínas y glúcidos. Presenta invaginaciones denominadas mesosomas, donde se encuentran enzimas que participan en la síntesis de ATP y pigmentos fotosintéticos en el caso de bacterias autótrofas. d) Citoplasma: De aspecto viscoso con diversas inclusiones de naturaleza química. En su zona céntrica contiene la mayor parte del ADN que es desnudo y cerrado, y fragmentos circulares de ADN llamados plásmidos que portan información genética.

e) Flagelos: Estructura locomotora implantada en la membrana plasmática, presentes en cantidades variables de uno a tres. Se reproducen por simple división o fisión binaria en un lapso de 20 a 30 minutos obteniéndose una bacteria clon de la original.

Estructura bacteriana

Formas de las bacterias Los principales tipos de formas bacterianas son: 1. Cocos: más o menos esféricas. 2. Bacilos: forma de bastón con extremos redondeados, cuadrados o biselados. 3. Espirilos: Similar a los bacilos pero en forma de espiral con una o más vueltas de hélice. 4. Vibrios: su imagen plana tiene forma de coma, pero en el espacio es una forma espiral con menos de una vuelta de hélice.

Formas bacterianas

Agrupaciones bacterianas De dos células: dependiendo de su morfología pueden ser diplococos o diplobacilos. Cadenetas en forma de rosario: estreptococos y estreptobacilos. En forma de racimos de uvas: estafilococos. En forma de paquetitos: Sarcinas. Como letras chinas: Empalizada.

Identificación de bacterias por tinción Gram. La importancia de la tinción Gram desarrollada por Cristian Gram en 1884 es que ha servido como criterio de clasificación bacteriana. Las que se tiñen son Gram + y las que no son Gram negativas. La tinción radica en la composición de la pared celular de las bacterias.

Gram + y Gram -

Nutrición Bacteriana

Crecimiento bacteriano

Transferencia del material genético Aunque la fisión binaria forma clones, las bacterias presentan una elevada frecuencia de mutaciones, lo que les permite cierto grado de variabilidad, que aumenta debido a las recombinaciones genéticas entre ellas, como consecuencia de tres tipos de procesos en los cuales hay intercambio e incorporación de material genético:

Transformación: Incorporación de ADN extracelular (proveniente de otra bacteria).

Conjugación: transferencia genómica directa entre dos células bacterianas a través de un puente o “pili”.

Transducción: Traslado de material genético de una bacteria a otra por medio de un bacteriófago.

Importancia de las bacterias Uso industrial: Productos lácteos. Vinagre y vitamina C. Producción de hormonas. Control de insectos. Industria minera.

Biotecnología y bacterias

A través de este sistema se obtienen sustancias químicas importantes para la salud y la economía de la población humana. Por ejemplo se ha insertado el gen humano que fabrica insulina en el genoma bacteriano para que sinteticen esta hormona. Del mismo modo se han mejorado especies animales y vegetales.

ROL ECOLOGICO DE LAS BACTERIAS Las bacterias son fundamentales en la ecosfera como descomponedores. Gracias a ellas los nutrientes regresan al ambiente para ser reutilizados por los productores. Las bacterias son los habitantes más numerosos del suelo siendo muy importantes en la recirculación de los nutrientes en los ciclos biogeoquímicos.

Cultivo Bacteriano El desarrollo de las bacterias requiere de una serie de factores ambientales, cuyo conocimiento es muy importante para el control de las especies patógenas. Las condiciones para el desarrollo bacteriano son las siguientes: Humedad: El desarrollo bacteriano es favorecido por la humedad. La sequedad resulta fatal para muchas especies. Los bacilos sobreviven en forma de endosporas.

Alimento (Nutrientes): La gran mayoría requiere un medio nutritivo muy básico como algunos aminoácidos o peptonas y algún monosacárido como fuente energética, en general, sustancias muy similares a las que estructuran su organismo. Oxígeno: es indispensable para las bacterias aeróbicas que toman directamente el oxígeno del aire para vivir. (TBC, cólera). Las especies anaeróbicas no pueden desarrollarse en presencia de oxígeno. (Tétano, gangrena).

Temperatura: Las bacterias patógenas se desarrollan mejor a 37º C que es la T normal del cuerpo. Sin embargo hay otras toleran altas temperaturas, 85º C (aguas termales) o tan bajas como 0º C. Las bacterias saprobiontes o descomponedo- ras se desempeñan mejor a temperatura ambiente. Luz: La luz solar retarda el crecimiento bacteriano. La radiación u.v. mata a la mayoría de las bacterias. Casi todas crecen mejor en la oscuridad.

El conocimiento de las condiciones que favorecen el desarrollo de las bacterias ha permitido estudiarlas aisladamente, sobretodo las que perturban la salud humana. Los métodos empleados en el cultivo bacteriano utilizan matrices o medios en los que se incorporan los nutrientes y la humedad que requieren para su desarrollo. Los más empleados son: caldos de cultivo y agares. Se colocan en tubos de ensayos o placas de Petri y se esterilizan en un autoclave.

Después de la esterilización sigue la inoculación o siembra, que consiste en transferir la bacteria elegida hasta el medio de cultivo. Por último viene la incubación, los tubos o placas son trasladados a una estufa de incubación de T regulable por un período de tiempo determinado. Para las especies patógenas la T es 37ºC y el tiempo de incubación 24 o 48 horas. Las bacterias inoculadas en agar se reproducen rápidamente (20 a 30 minutos), dando lugar a la formación de colonias.

Una vez incubadas las bacterias se retiran de la estufa y se someten a técnicas de tinción para estudiar su morfología bajo los lentes del microscopio. Las tinciones utilizan diversos colorantes capaces de teñir las distintas estructuras celulares y así poder estudiarlas.

Los antibióticos son sustancias de origen biológico que administrados en pequeñas cantidades son capaces de inhibir o retardar el crecimiento bacteriano. Para determinar la efectividad de algunos antibióticos con relación a una determinada especie de bacterias se emplean los antibiogramas, procediendo de la siguiente forma:

Antibiograma La sensibilidad de una bacteria a diferentes antibióticos puede ser detectada mediante un papel filtro esterilizado, que tiene la forma de un disco con varios brazos. Después de impregnar el extremo de cada brazo con un antibiótico diferente se aplica el papel sobre la superficie del agar inoculado presionando cuidadosamente cada uno de los brazos.

CUESTIONARIO ¿Cuáles son los dos linajes de las bacterias? ¿Cuál es la estructura y composición de una célula procarionta (bacteria)? ¿En qué se diferencian las bacterias gram positivas de las negativas? ¿Cómo se clasifican las bacterias según su forma de nutrición?

Identifica las siguientes formas y agrupaciones bacterianas. 6. Señala la importancia ecológica de las bacterias.

¿Cuáles son los requerimientos mínimos en el cultivo bacteriano? ¿Qué se entiende por medio de cultivo? ¿Qué formas se conocen? ¿Qué son los antibióticos y para qué se usan? ¿Qué aplicaciones tienen los antibiogramas y cómo se preparan? Explica la curva de crecimiento bacteriano.

13. ¿Cómo se consigue la variabilidad en la genética de las bacterias? 14. ¿Cuáles son los significados de los términos inoculación, siembra e incubación? 15. ¿En qué consiste la tecnología del ADNrec?