BACTERIAS Son microorganismos unicelulares, procariotas, carecen de núcleo diferenciado, se reproducen por división celular sencilla, pertenecen al reino.

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1 BACTERIAS Son microorganismos unicelulares, procariotas, carecen de núcleo diferenciado, se reproducen por división celular sencilla, pertenecen al reino Monera. Están en todos los ambientes, como el aire, el suelo y el agua, desde el hielo hasta las fuentes termales volcánicas. Algunas se encuentran en muchos alimentos y otras viven en simbiosis con plantas, animales y seres humanos. Clasificación de las bacterias: 1. Forma La morfología de las bacterias puede ser modificada por el ambiente, pero en condiciones estables, conservan sus formas. Ejemplo: a. Bacterias esféricas o elipsoidales, denominadas cocos. b. Bacterias cilíndricas, forma de varillas, llamadas bacilos. c. Bacterias curvas, coma(Vibrio cholerae) o en espiral, como los espirilos y espirilos helicoidales.

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3 2. Tamaño Las bacterias son de tamaño pequeño, para su observación y medida se utiliza el microscopio con micrómetro ocular. La unidad de medida de las bacterias es el micrómetro (μm), equivalente a 0,001 mm. La mayoría de las bacterias miden aprox. 1 μm Ø por 4 μm de largo 3. Según la necesidad de O 2 para vivir 1. Aerobias 2. Anaerobias 4. Según el comportamiento a la tinción de gram 1.Gramnegativas. Ejem. Escherichia coli, que adquieren un color rosado. 2. Grampositivas. Ejem. Staphylococcus aureus, adquieren un color violeta

4 Disposición celular Las células bacterianas cuando se dividen, permanecen a menudo semi-unidas, formando cadenas y agrupaciones. El modo de unión está relacionado con el tipo de división celular. Por ejemplo: 1.Los cocos, se dividen en uno o dos planos y pueden formar las agrupaciones siguientes: a.Micrococos. Caracterizados por presentarse aisladamente o en forma desordenada. b.Diplococos. Se dividen en un plano formando parejas unidas de dos en dos. c.Estreptococos. Se dividen en un plano y se agrupan Formando cadenas que pueden ser cortas de dos a cuatro células o largas de más de veinte células. d.Tetracocos. Se disponen de cuatro en cuatro y se dividen en dos planos situados perpendicularmente entre sí. e.Sarcinas. Son formas de cocos que se dividen en tres planos

5 perpendiculares entre sí y aparecen como paquetes constituidos por ocho, dieciséis o más células. f.Estafilococos. Se dividen en diferentes planos formando una masa irregular en forma de racimo. 2.Los bacilos o bastones. a)Bacilos que se dividen en un único plano, formando cadenas de dos o más células, Ejem. Bacillus. b) Bastones dispuestos en empalizada, Ejem.Corynebacterium. c) bastones sin distribución. 3.Los Espirales, también se dividen en un solo plano, pero no forman cadenas, después de su división se separan de inmediato. distintas especies presentan diferencias de longitud, número y amplitud de las espiras y rigidez de la pared.

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7 Estructura Bacteriana Los componentes de la célula puede ser dividido en 2 grupos: Invariables, se encuentra en todas las células procariotas y son esenciales para la vida. Las estructuras invariables, constantes, esenciales: citoplasma, región nuclear, ribosomas, membrana celular, y pared celular. Las estructuras variables, accesoria: flagelos, las cápsulas, capas mucosas, los pelos o fimbrias, las inclusiones citoplasmáticas, las sustancias de reserva y las endosporas. 1. Cápsula y Capas mucilaginosa. Algunas células bacterianas están rodeadas por una capa de material viscoso (glicocalix), compuesto por polímeros de azúcares (polisacáridos). Si el material está organizado en una estructura definida y está unido firmemente a la pared celular se denomina cápsula. Si por el contrario está desorganizado, sin una forma definida y no está firmemente unido a la pared

8 celular se denomina capa mucilaginosa. Las composiciones de las estructuras está dado por: polisacáridos, polipéptidos y proteínas. Función de las cápsula y la capa mucilaginosa: a. Adherencia b. Resistencia c. Material de reserva. d. Patogenicidad y virulencia 2. Pared Celular La pared celular de los organismos procariotas, da rigidez y forma característica a la célula bacteriana. La pared celular puede abarcar desde el 10% al 40% del peso seco de la célula. Las paredes celulares no son estructuras homogéneas sino que poseen distintas capas que varían según el tipo de bacteria, existiendo diferencias tanto en su grosor como composición. Estas diferencias se utilizan para identificar y clasificar las bacterias, así como diferenciarlas mediante la tinción de Gram.

9 La pared celular de las bacterias Gram (-) es más delgada (0.010 – 0.015 µm) que la de las Gram (+) (0.020 – 0.025 µm). Tanto las bacterias Gram (+) como las Gram (-) poseen un heteropolímero conocido como peptidoglucano, responsable de la rigidez y fuerza mecánica de la pared celular, dando forma y resistencia a la lisis osmótica Algunas zonas del peptidoglucano son abiertas por enzimas bacterianas, llamadas autolisinas, para que así se puedan añadir más polímeros y la célula pueda crecer y dividirse. La pared celular parece continua, sin embargo está llena de poros, a través de los cuales pasan el agua y diversas sustancias químicas. Sirve de barrera para moléculas grandes como proteínas y ácidos nucleicos. Pared celular de las bacterias Gram (+): Contiene una sola capa compuesta de peptidoglucano y ácidos teicoicos que son polímeros de glicerol o ribitol fosfatos que se unen al peptidoglucano o a la membrana citoplasmática. Al estar cargados (-) pueden ayudar en el transporte de iones (+).

10 Pared celular de las bacterias Gram (-): Contiene dos capas, una membrana externa y una capa de peptidoglucano. El espacio que existe entre la membrana citoplasmática y la membrana externa se denomina espacio periplásmico. La capa característica de las Gram (-) es la membrana externa que actúa como barrera selectiva al paso de algunas sustancias. Su estructura básica es una bicapa lipídica que contiene fosfolípidos (capa interna), lipopolisacáridos y proteínas (capa externa). Esta bicapa está unida al peptidoglucano a través de lipoproteínas. De todos estos componentes, los lipopolisacáridos (LPS) son característicos de las bacterias Gram (-) y sólo se encuentran en la membrana externa.

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12 3. Membrana celular Es la principal barrera para el paso de moléculas grandes hacia el interior y exterior de la célula, y ayuda a retardar el movimiento del agua y los solutos. A través de ellas pasan en ambas direcciones moléculas pequeñas. Además de barrera permeable, la membrana tiene una función importante en la respiración de la célula, porque las enzimas que intervienen en el proceso se encuentran en la membrana Mide aproximadamente de 7,5 nm, está compuesta fundamentalmente de fosfolípidos (20% - 30%) y proteínas (50% - 70%). Los fosfolípidos forman una bicapa donde se intercalan las proteínas. En la bicapa lipídica, la parte polar soluble en H2O está alineada hacia afuera de la bicapa y la parte no polar hacia adentro. Estos fosfolípidos de la membrana la hacen fluída, permitiendo que las proteínas se muevan alrededor. La mayor parte de las membranas citoplasmáticas de procariotas no contienen como ocurre en los eucariotas esteroles

13 Funciones de la membrana citoplasmática: - Actúa como barrera para la mayor parte de las moléculas solubles en agua, siendo mucho más selectiva que la pared celular. - Contiene enzimas biosintéticos que actúan en la producción de energía y síntesis de la pared celular. - Las células bacterianas no contienen orgánulos (mitocondrias y cloroplastos) como las células eucariotas; sin embargo, la membrana citoplasmática de muchas bacterias se extiende dentro del citoplasma formando unos túbulos que se llaman mesosomas. Estos mesosomas pueden localizarse cerca de la membrana citoplasmática o más adentro en el citoplasma. A estos últimos, los mesosomas centrales, se une el material nuclear de la célula y se piensa que intervienen en la replicación del DNA y división celular. Los mesosomas periféricos parecen estar implicados en la secreción de ciertos enzimas como son las penicilinasas que destruyen la

14 penicilina. También actúan como centros con actividad respiratoria o fotosintética ya que este sistema de membranas aumenta la superficie disponible para estas actividades. 4. Citoplasma El citoplasma es un fluido que contiene sustancias disueltas y partículas en suspensión como los ribosomas e inclusiones. El 80% del citoplasma corresponde a H2O y el resto lo componen ácidos nucleicos, proteínas, carbohidratos, lípidos, iones orgánicos, compuestos de bajo peso molecular y partículas. En este fluido espeso ocurren muchas reacciones químicas tales como la síntesis del material celular a partir de los nutrientes (anabolismo). 1. Ribosomas: son unas partículas donde tiene lugar la síntesis de proteínas. Se encuentran tanto en procariotas como eucariotas. Sin embargo en las células bacterianas al no existir sistemas internos de

15 membranas, los ribosomas se encuentran libres en el citoplasma o bien asociados a la parte interna de la membrana citoplasmática. Los ribosomas están compuestos de un 60% de RNA y un 40% de proteínas. 2. Inclusiones: diferentes tipos de sustancias químicas pueden acumularse y formar depósitos insolubles en el citoplasma: - Gránulos de sulfuro que sirven de reserva de energía para bacterias que oxidan el H 2 S. - Gránulos de polifosfato (volutina o gránulos metacromáticos). Acumulan fosfato cuando la síntesis de ácidos nucleicos está impedida. Se tiñen de color púrpura con azul de metileno y se usan para identificar ciertas bacterias. - Poly-ß-hidroxibutirato (PHB) es un material lipídico que actúa como reserva de fuente de carbono y energía. Con sudam III se tiñen de negro. - Glucógeno es un polímero de glucosa que se tiñe rojo con lugol.

16 5. Región Nuclear Los procariotas no poseen una membrana que englobe al núcleo. El material nuclear en una bacteria ocupa la zona central de la célula y parece estar unido a los mesosomas. Este material nuclear llamado nucleoide está formado por un único cromosoma circular (fibrillas) compuestos de ADN, interviene en los procesos de intercambio genético de las bacterias. 6. Flagelos Son filamentos helicoidales que se extienden desde el citoplasma a través de la pared celular. Los flagelos son los responsables de la movilidad de las bacterias en los líquidos, llegando a velocidades de 100 µm / segundo. Un flagelo consta de tres partes: cuerpo basal, gancho y filamento. El cuerpo basal que se encuentra dentro de la célula está compuesto por un cilindro central y varios anillos. Los flagelos funcionan rotando como un sacacorcho lo que permite a la bacteria moverse en los líquidos. El filamento está compuesto de moléculas de una proteína llamada flagelina.

17 No todas las bacterias tienen flagelos (raros en los cocos) pero en aquellas que los poseen (muchos bacilos y espirilos) se utilizan como criterio de clasificación la posición y el número de flagelos(polares y perítricos). Las bacterias móviles se mueven en una dirección u otra por diferentes razones. Su movimiento puede ser aleatorio, o bien acercarse o alejarse de algo que hay en su ambiente como es buscar luz (fototactismo)o alejarse del calor. También exhiben quimiotaxis que es un movimiento en respuesta a productos químicos del ambiente. Por ejemplo, las bacterias se acercan hacia niveles altos de atrayentes como son los nutrientes y se alejan de los niveles altos de sustancias inhibitorias como es el exceso de sales. 7. Pelos o fimbrias Son formaciones piliformes, no helicoidales, que no tienen nada que ver con el movimiento. Suelen ser más cortos, más delgados y más numerosos que los flagelos. Si bien surgen del citoplasma,

18 no se conoce que posean estructuras de anclaje a la célula. Están formados por subunidades de una proteína llamada pilina. Las funciones más conocidas son: la adherencia a superficies y la reproducción sexual de bacterias. 8. Endosporas bacterianas Algunas especies de bacterias, producen formas de resistencia llamadas esporas, que pueden sobrevivir en condiciones desfavorables, tales como el calor o la sequía. Estas formas son metabólicamente inactivas, pero bajo condiciones ambientales apropiadas, pueden germinar, crecer y se multiplicarse. Las esporas que se forman dentro de la célula se llaman endoesporas, produciéndose una por célula. Existen distintos tipos según su forma (ovoides, esféricas) y localización dentro de la célula (centrales, subterminales y terminales). Son muy comunes en el género Clostridium y Bacillus. Cuando una

19 endoespora se libera de la célula madre o esporangio es muy resistente al calor (varias horas hirviendo en el caso de Clostridium botulinum). Las causas de la resistencia al calor parecen ser debidas a que durante la esporulación ocurre un proceso de deshidratación por el cual se elimina la mayor parte del H2O de la espora. A parte, todas las esporas contienen grandes cantidades de ácido dipicolínico (en el centro de la espora) que no se encuentra en las células vegetativas.

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21 Bacteria flagelada: Salmonella sp.

22 Escherichia coli

23 Erwinia carotovora subsp. atroseptica strain 1526