Bacterias: ¿Qué es una bacteria?, Bacterias anaerobias, Beneficas

Las bacterias son microorganismos unicelulares, con movilidad propia y que ostentan un muy pequeño tamaño y diversidad en su forma: esferas, barras, hélices, entre otras.

Las bacterias son los organismos que más abundan en el planeta tierra y a los cuales los podemos encontrar en los más diversos hábitats, incluso en aquellos que suponen las más desfavorables condiciones para la subsistencia de cualquier organismo vivo.

Desde el suelo, manantiales calientes y ácidos, siguiendo por desechos radioactivos, hasta en las profundidades de los mares y de la corteza terrestre, son algunos de los lugares en los que muy fácilmente podemos encontrarnos con las diminutas bacterias.


Aproximadamente y para que se den una idea de la proliferación que hay de estas y que no es puro cuento, se ha calculado que hay 40 millones de células bacterianas en un gramo de tierra y un millón en un mililitro de agua dulce.

Por otro lado, en el mismísimo cuerpo humano nos encontramos con que hay diez veces tantas células bacterianas como células humanas, muchas de ellas con domicilio en el tracto digestivo y la piel, sin embargo, el sistema inmune del cual disponemos los seres humanos, hace que la acción de estas sea prácticamente inofensiva e incluso en algunos casos hasta beneficiosas.

En tanto, sí existen algunas bacterias patógenas que son el vehículo de peligrosas infecciones bacterianas como el cólera, sífilis, lepra, tifus, difteria y escarlatina, pero serán las infecciones bacterianas respiratorias aquellas que pueden provocarle al ser humano la muerte, como es el caso de la tuberculosis.


Para contrarrestar el efecto nocivo de algunas bacterias normalmente se utilizarán antibióticos ya que estos son los únicos que inhiben la formación de sus paredes celulares y hasta detienen algunos de sus ciclos de vida.

Pero, paradójicamente, las bacterias resultan ser imprescindibles en algunos menesteres como el reciclaje de ciertos elementos, para algunos procesos industriales, como ser el tratamiento de aguas residuales y en la industria alimentaria para la producción de quesos, yogures, mantecas, vinagres, entre otros. Asimismo, la fabricación de algunos medicamentos y otros productos químicos dependen de la presencia de estos para su realización.

La bacteriología, una rama de la microbiología se ocupa del estudio de las bacterias.

Historia y desarrollo de la Bacteriología

Anthony van Leeuwenhoek fue el primero en descubrir a las bacterias con un microscopio construido por él mismo. En otros tiempos se pensaba que las bacterias aparecían por generación espontánea a partir de materia inerte. Leeuwenhoek publicó su descubrimiento más o menos en 1683. Pero aún así tuvieron que pasar muchas generaciones de químicos y biólogos para que se demostrase que las bacterias se reproducen unas a partir de otras, como todos los seres vivos. Hasta que en el año de 1860, Louis Pasteur describió el origen bacteriano de algunas enfermedades infecciosas y de los procesos de fermentación. Fue en ese punto cuando podría decirse que inició el desarrollo de la bacteriología.

Las bacterias forman parte del reino mónera y son el objeto de estudio de una ciencia llamada Bacteriología, en la cual se incluye el estudio de su clasificación y prevención de enfermedades de etiología bacteriana. Robert Koch diseñó, en 1876, un procedimiento de inoculación de bacterias en un medio nutriente para cultivarlas y estudiarlas.

De acuerdo a los siguientes postulados logró aislar al agente etiológico del carbunco: la bacteria Bacillus anthracis.


En los postulados de Koch (resumiendo) se mencionan estos pasos a seguir en la inoculación de bacterias para su estudio:

  1. Se debe obtener a la bacteria en todos los casos de enfermedad.

  1. Dicha bacteria debe poder aislarse en un cultivo puro a partir de las lesiones producidas en el enfermo infectado.

  1. El microorganismo debe producir la misma enfermedad cuando se inocula a partir de un cultivo puro en un modelo animal.

  1. El mismo microorganismo debe poder aislarse en cultivo puro a partir de las lesiones del modelo animal.

  1. El microorganismo debe inducir una respuesta inmune con la aparición de anticuerpos específicos en la sangre del hombre o animal infectado que puedan demostrarse por pruebas serológicas.

En 1880 se inició el conocimiento científico de la inmunidad frente a las bacterias: Pasteur descubrió que el Bacillus anthracis cultivado a una temperatura entre 42 y 43 °C pierde toda su virulencia tras varias generaciones, y más tarde se descubrió que los animales inoculados con estas bacterias debilitadas eran resistentes a la infección.

Un método fundamental para estudiar las bacterias es cultivarlas en un medio líquido o en la superficie de un medio sólido de agar. Los medios de cultivo contienen distintos nutrientes que van, desde azúcares simples hasta sustancias complejas como la sangre u otro medio de enriquecimiento. Como siguiente paso en la identificación de las bacterias, se observa la morfología de las colonias obtenidas en el cultivo y posteriormente se aíslan las que nos interesan para identificas su género y especie con pruebas bioquímicas.

Para aislar o purificar una especie bacteriana específica a partir de una muestra formada por muchos tipos de bacterias, la muestra se siembra en un medio de cultivo sólido donde las células que se multiplican no cambian de localización; tras muchos ciclos reproductivos, cada bacteria individual genera por escisión binaria una colonia macroscópica compuesta por decenas de millones de células tan similares a la original que podría decirse que son sus clones. Si esta colonia individual se siembra a su vez en un nuevo medio crecerá como cultivo puro de un solo tipo de bacteria.


Muchas especies bacterianas son tan parecidas morfológicamente que es imposible diferenciarlas sólo con el uso del microscopio; en este caso, para identificar cada tipo de bacteria, se estudian sus características bioquímicas sembrándolas en medios de cultivo especiales. Así, algunos medios contienen un producto que inhibe el crecimiento de la mayoría de las especies bacterianas, pero no la de un tipo que deseamos averiguar, si es que está presente. Otras veces el medio de cultivo contiene determinados azúcares especiales que sólo pueden utilizar algunas bacterias (como el medio TSI).

En algunos medios se añaden indicadores de pH (como rojo fenol ó púrpura de bromocresol) que cambian de color cuando uno de los nutrientes del medio es fermentado y se generan catabolitos ácidos. Si las bacterias son capaces de producir fermentación, generan gases que pueden ser apreciados cuando el cultivo se realiza en un tubo cerrado. Con otros medios de cultivo se identifica si las bacterias producen determinadas enzimas que digieren los nutrientes: así, algunas bacterias con enzimas hemolíticas (capaces de romper los glóbulos rojos) producen hemólisis y cambios apreciables macroscópicamente en las placas de agar-sangre.

Los diferentes medios y técnicas de cultivo son esenciales en el laboratorio de microbiología, pues sirven para identificar las bacterias causantes de las enfermedades infecciosas y los antibióticos a los que son sensibles esas bacterias. Por ello se han desarrollado los antibiogramas; estudios especializados por medio de los cuales es posible determinar la susceptibilidad de cierto microorganismo a varios antibióticos, los más utilizados son la técnica de Bauer-Kirby y el E-test. Los resultados nos indican la CIM (Concentración Inhibitoria Mínima) de los antibióticos probados, y esto nos muestra que tan sensible o resistente es la bacteria a cierto antibiótico.


Qué es una bacteria?

Son seres generalmente unicelulares que pertenecen al grupo de los protistos inferiores. Son células de tamaño variable cuyo límite inferior está en las 0,2 y el superior en las 50 Las bacterias tienen una estructura menos compleja que la de las células de los organismos superiores: son células procariotas (su núcleo está formado por un único cromosoma y carecen de membrana nuclear). Igualmente son muy diferentes a los virus, que no pueden desarrollarse más dentro de las células y que sólo contienen un ácido nucleico.

Las bacterias juegan un papel fundamental en la naturaleza y en el hombre: la presencia de una flora bacteriana normal es indispensable, aunque los gérmenes son enfermizos y contagiosos.

Estructura de superficie y de cubierta.

La cápsula no es constante. Es una capa gelatinomucosa de tamaño y composición variables que juega un papel importante en las bacterias patógenas.

Los cilios, o flagelos, no existen más que en ciertas especies. Filamentosos y de longitud variable, constituyen los órganos de locomoción. Según las especies, pueden estar implantados en uno o en los dos polos de la bacteria o en todo su entorno. En algunos bacilos gramnegativos se encuentran pili, que son apéndices más pequeños que los cilios y que tienen un papel fundamental en genética bacteriana.

La pared que poseen la mayoría de las bacterias explica la constancia de su forma. Es rígida, dúctil y elástica. Su originalidad reside en la naturaleza química del compuesto macromolecular que le confiere su rigidez. Este compuesto, un mucopéptido, está formado por cadenas de acetilglucosamina y de ácido murámico sobre las que se fijan tetrapéptidos de composición variable. Las cadenas están unidas por puentes peptídicos. Además, existen constituyentes propios de las diferentes especies de la superficie.

La membrana citoplasmática, situada debajo de la pared, tiene permeabilidad selectiva frente a las sustancias que entran y salen de la bacteria. Es soporte de numerosas enzimas, en particular las respiratorias. Por último, tiene un papel fundamental en la división del núcleo bacteriano.

Estructuras internas.

El núcleo lleva el material genético de la bacteria; está formado por un único filamento de ácido desoxirribonucleico (ADN) apelotonado y que mide cerca de 1 mm de longitud (1000 veces el tamaño de la bacteria).

Los ribosomas son elementos granulosos que se hallan contenidos en el citoplasma bacteriano; esencialmente compuestos por ácido ribonucleico (RNA), desempeñan un papel principal en la síntesis proteica.

Por último el citoplasma contiene inclusiones de reserva.


La división celular bacteriana.

La síntesis de la pared, el crecimiento bacteriano y la duplicación del ADN regulan la división celular. La bacteria da lugar a dos células hijas. La división empieza en el centro de la bacteria por una invaginación de la membrana citoplasmática que da origen a la formación de un septo o tabique transversal. La separación de las dos células va acompañada de la segregación en cada una de ellas de uno de los dos genomas que proviene de la duplicación del ADN materno.

Nutrición y crecimiento bacterianos

Se distinguen distintos tipos nutricionales según la fuente de energía utilizada: las bacterias que utilizan la luz son fotótrofas y las que utilizan los procesos de oxirreducción son quimiótrofas. Las bacterias pueden utilizar un sustrato mineral u orgánico.

La energía en un sustrato orgánico es liberada en la oxidación del mismo mediante sucesivas deshidrogenaciones. El aceptor final del hidrógeno puede ser el oxígeno. Cuando el aceptor de hidrógeno es una sustancia orgánica (fermentación) o una sustancia inorgánica, estamos frente a una anaerobiosis.


Además de los elementos indispensables para la síntesis de sus constituyentes y de una fuente de energía, ciertas bacterias precisan de unas sustancias específicas: los factores de crecimiento. Son éstos unos elementos indispensables para el crecimiento de un organismo incapaz de llevar a cabo su síntesis. Las bacterias que precisan de factores de crecimiento se llaman "autótrofas". Las que pueden sintetizar todos sus metabolitos se llaman "protótrofas". El crecimiento bacteriano es proporcional a la concentración de los factores de crecimiento. Así, las vitaminas, que constituyen factores de crecimiento para ciertas bacterias, pueden ser dosificadas por métodos microbiológicos.

Se puede medir el crecimiento de las bacterias siguiendo la evolución a lo largo del tiempo del número de bacterias por unidad de volumen. Existen seis fases en las curvas de crecimiento. Las más importantes son la fase de latencia (que depende del estado fisiológico de los gérmenes estudiados) y la fase exponencial, en la que la tasa de crecimiento es máxima. El crecimiento se para como consecuencia del agotamiento de uno o varios alimentos, de la acumulación de sustancias nocivas, o de la evolución hacia un pH desfavorable.

Genética bacteriana.

Por la rapidez en su multiplicación, se eligen las bacterias como material para los estudios genéticos. En un pequeño volumen forman enormes poblaciones cuyo estudio evidencia la aparición de individuos que tienen propiedades nuevas. Se explica este fenómeno gracias a dos procesos comunes: las variaciones del genotipo de un carácter transmisible a la descendencia, y las variaciones fenotípicas, debidas al medio, no transmisibles y de las que no es apropiado hablar en genética.


Las mutaciones.

Todos los caracteres de las bacterias pueden ser objeto de mutaciones y ser modificados de varias maneras.

Las mutaciones son raras: la tasa de mutación oscila entre 10 y 100. Las mutaciones aparecen de golpe. Las mutaciones son estables: un carácter adquirido no puede ser perdido salvo en caso de mutación reversible cuya frecuencia no es siempre idéntica a las de las mutaciones primitivas. Las mutaciones son espontáneas: no son inducidas, sino simplemente reveladas por el agente selectivo que evidencia los mutantes. Los mutantes, por último, son específicos: la mutación de un carácter no afecta a la de otro.

En efecto el estudio de las mutaciones, tiene un interés especial de cara a la aplicación de dichos estudios a los problemas de resistencia bacteriana a los antibióticos. Análogamente tiene una gran importancia en los estudios de fisiología bacteriana.

Transferencias genéticas.

Estos procesos son realizados mediante la transmisión de caracteres hereditarios de una bacteria dadora a una receptora. Existen varios mecanismos de transferencia genética.

A lo largo de la transformación, la bacteria receptora adquiere una serie de caracteres genéticos en forma de fragmento de ADN. Esta adquisición es hereditaria.

En la conjugación, el intercambio de material genético necesita de un contacto entre la bacteria dadora y la bacteria receptora. La cualidad de dador está unida a un factor de fertilidad que puede ser perdido. La transferencia cromosómica se realiza generalmente con baja frecuencia. No obstante, existen mutantes capaces de transferir los genes cromosómicos a muy alta frecuencia.

La duración del contacto entre bacteria dadora y bacteria receptora condiciona la importancia del fragmento cromosómico transmitido. Ciertamente, la conjugación juega un papel en la aparición en las bacterias de resistencia a los antibióticos.

La transducción es una transferencia genética obtenida mediante introducción en una bacteria receptora de genes bacterianos inyectados por un bacteriófago. Se trata de un virus que infecta ciertas bacterias sin destruirlas y cuyo ADN se integra en el cromosoma bacteriano. La partícula fágica transducida a menudo ha perdido una parte de su genoma que es sustituida por un fragmento de gene de la bacteria huésped. Según el tipo de transducción, todo gen podrá ser transferido o, por el contrario, lo serán un grupo de genes determinados

Variaciones extracromosómicas.

Además de por mutaciones y transferencias genéticas, la herencia bacteriana puede ser modificada por las variaciones que afectan ciertos elementos que se dividen con la célula y son responsables de caracteres transmisibles entre los cuales el factor de transferencia de residencia múltiple juega un papel principal en la resistencia a los antibióticos.


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 a base de modelos, agrupados en familias y especies en la clasificación bacteriológica. Las bacterias se reúnen en 11 órdenes:

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

  • Las pseudomonadales, orden dividido en 10 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 en 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).

El poder patógeno es la capacidad de un germen de implantarse en un huésped y de crear en él trastornos. Está ligada a dos causas:

  • La producción de lesiones en los tejidos mediante constituyentes de la bacteria, como pueden ser enzimas o productos.

  • La producción de toxinas. Se puede tratar de toxinas proteicas o de toxinas glucoproteicas, 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.

Importancia de las bacterias.

Existen bacterias en todos los sitios. Hemos visto el interés de su estudio para la comprensión de la fisiológica celular, de la síntesis de proteínas y de la genética. Aunque las bacterias patógenas parecen ser las más preocupantes, su importancia en la naturaleza es ciertamente menor. El papel de las bacterias no patógenas es fundamental. Intervienen en el ciclo del nitrógeno y del carbono, así como en los metabolismos del azufre, del fósforo y del hierro. Las bacterias de los suelos y de las aguas son indispensables para el equilibrio biológico.

Por último, las bacterias pueden ser utilizadas en las industrias alimenticias y químicas: intervienen en la síntesis de vitaminas y de antibióticos.


Bacterias beneficiosas para el organismo

Escuchar la palabra bacteria nos trae a la mente enfermedades e infecciones. Es cierto que muchos de los males que sufrimos en nuestro cuerpo se deben al ataque de las bacterias, pero no todas son malas, sino que existen algunas como las conocidas bacterias beneficiosas contenidas en los alimentos probióticos, que nos ofrecen un sinfín de beneficios para el organismo.

Las bacterias beneficiosas se encuentran básicamente en los intestinos, tanto en el delgado como en el grueso, pero concretamente en el colon. Estas bacterias forman la que conocemos como flora intestinal y es la encargada de que digiramos correctamente los alimentos y los aprovechemos al máximo. Estas bacterias son las encargadas de evitar infecciones intestinales y otras derivadas de una mala asimilación de los alimentos, además de ser una buna forma de prevenir enfermedades.

Es importante que a la hora de alimentarnos ingiramos alimentos probióticos. Estos son los que contienen en su composición bacterias beneficiosas que nos ayudarán a repoblar la flora intestinal que se pierde a diario debido a nuestro ritmo de vida, el estrés y los diferentes cambios externos. Esta pérdida hace que en muchos casos nuestras defensas se vean reducidas y seamos más vulnerables al ataque de las bacterias nocivas para la salud.

Los probióticos se puedes agrupar en dos grupos, los lactobacilos y las bifidobacterias que se encuentran fundamentalmente en los lácteos y son los responsables de mantener una correcta flora intestinal. Nos aportan grandes dosis de bacterias beneficiosas para el organismo que se encargan de diferentes procesos como la asimilación de los hidratos de carbono, la síntesis de las vitaminas del grupo B, mejoran la absorción del calcio, disminuyen los síntomas del intestino irritable, y hacen que asimilemos mucho mejor la lactosa.

Es importante que consumamos lácteos para conseguir una buena flora intestinal, pero no solamente es conseguirla, sino mantenerla, y para ello debemos de dotar de alimento a las bacterias que la formarán. Este tipo de sustancias son las que se conocen como los prebióticos y son sustancias que hacen posible la proliferación y mantenimiento de las bacterias intestinales, es decir, es su alimento. Estas sustancias se encuentran en el trigo, la cebada, la levadura de cerveza, el ajo, la cebolla… y nos ayudarán a mantener por más tiempo la flora intestinal intacta.

Pero en este juego entra en escena un tercer elemento que permite que los probióticos se aprovechen de los prebióticos. Se trata de los simbióticos, que combinan las propiedades de ambos. Un ejemplo claro son los yogures con fibra, que aumentan la efectividad de ambos. Algunos elementos como el exceso de antibióticos harán que la flora intestinal se resienta y muchas de las bacterias beneficiosas y necesarias que la pueblan se mueran y desaparezcan disminuyendo nuestro bienestar.


BACTERIAS ANAEROBIAS: CONCEPTOS GENERALES

Las bacterias anaerobias son los componentes numéricamente dominantes de la flora bacteriana normal y ahora se reconocen como causas relativamente comunes de infecciones en casi todos los sitios anatómicos.

No existe una definición universalmente aceptada de bacterias anaérobias, pero un requerimiento común es que estas bacterias necesitan una tensión reducida de oxígeno para crecer y no crecen en medios superficiales cuando se incuban en aire o 10% de CO2. Muchas bacterias pueden multiplicarse en ausencia de oxígeno, pero las que también crecen en aire se denominan "anaerobias facultativas", "no anaerobias" o 'aerobias". Los anaerobios presentan diferencias sustanciales en cuanto a la sensibilidad a oxígeno. Algunos anaerobios, en especial los que se hallan en la flora normal y rara vez en sitios infectados, se consideran sumamente sensibles al oxígeno, ya que pueden morir en pocos minutos después de entrar en contacto con aire. Otros anaerobios se consideran relativamente aerotolerantes ya que pueden sobrevivir horas o incluso días en aire, si bien son necesarias condiciones anaerobias para la multiplicación. Virtualmente todos los anaerobios considerados clinicamente significativos son aerotolerantes.


La base fisiológica de la sensibilidad al oxígeno no se comprende bien. Algunos han sugerido que el factor crítico es el potencial de óxído-reducción (Eh) del ambiente. Sin embargo, estudios de Bacteroidesfragilis en un quimiostato indican que aumentos del Eh por manipulación química no tienen efecto sobre el crecimiento siempre y cuando no se introduzca oxígeno. El crecimiento se detiene en forma brusca cuando se introduce oxígeno en el quimiostato, indicando que el oxígeno per se tiene un efecto tóxico directo. La superóxido dismutasa (SOD) es una enzima que reduce los radicales superóxido tóxicos y, en consecuencia, protege a los microorganismos de sus efectos letales. Las cepas aerotolerantes de bacterias anaerobias poseen esta enzima; existe una correlación entre la concentración de SOD y la tolerancia al oxígeno, y la enzima parece ser inducible con exposición a oxígeno. La implicancia es que la SOD favorece la sobrevida en condiciones aerobias y así sirve como un factor de virulencia.

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