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Biología - 16 - Bacterias

1 junio 2016, 12:00 por Arturo J. Murias

CARACTERÍSTICAS GENERALES

  • Constituyen uno de los 3 dominios de seres vivos.
En común con arqueas y diferente de eucariontes:
  • Sin membrana nuclear.
  • Sin orgánulos membranosos.
  • Un único cromosoma circular.
  • Ribosomas 70 S.
Diferente de arqueas:
  • Pared celular con peptidoglucano (= mureína).
  • 2 capas de fosfolípidos en la membrana plasmática, con ácidos grasos lineales, unidos por enlaces éster a la glicerina.
  • ADN sin histonas.
  • Sin intrones en los genes.
  • Aminoácido iniciador de la traducción: formilmetionina.
Otros:
  • Diámetro: 0,1 (Mycoplasma) a 750 micras (Thiomargarita namibiensis).
  • Solitarias, en agrupaciones, o como colonias con reparto de funciones (cianobacterias filamentosas con células fotosintéticas y con células fijadoras de N2).
  • Cosmopolitas;
  • Libres o asociados a otros seres vivos: parásitas (Salmonella), comensalistas (E. coli), en simbiosis (Rhizobium)...
  • Morfotipos: cocos (tipos: diplo-, tétradas, estrepto-, estafilo-, sarcinas) , bacilos (p.e: tétanos), espirilos (p.e: sífilis) , vibrios (p.e: cólera).

ESTRUCTURA

Cápsula
  • Envoltura más externa.
  • Sólo en patógenas de animales.
  • Polisacarídica.
  • Permite:
    • Adhesión a células infectadas.
    • Ocultamiento de antígenos al sistema inmunitario del hospedador => más poder invasivo.
    • Adhesión entre varias bacterias para formar colonias.
Pared Celular
  • Cubierta que da forma a la célula
  • Protege a la célula de la lisis osmótica en medios hipotónicos.
  • Permite el paso de sustancias de bajo peso molecular.
  • Se destruye con lisozima (en saliva, sudor y lágrimas).
  • Se inhibe su construcción con penicilinas y cefalosporinas (antibióticos).
  • El componente básico es la mureína o peptidoglucano, formado por repetición de una unidad constituida por 2 monosacáridos (NAM y NAG) y 4 aminoácidos.
  • Ausente en los micoplasmas (las bacterias más pequeñas).
  • Tipos:
    • Pared de bacterias Gram+:
      • Hasta 40 capas de mureína.
      • Retienen la tinción de Gram: da azul/morado.
    • Pared de bacterias Gram-:
      • 1 capa de mureína y una membrana celular adicional superpuesta .
      • No retienen la tinción de Gram por lo que se tiñen luego con la safranina: da rojo/rosa.
Membrana Plasmática
  • Estructura unitaria, sin colesterol.
  • Funciones adicionales:
    • Colabora en la replicación del ADN, para lo que el cromosoma bacteriano está unido a ella.
    • En ella están los enzimas de la cadena transportadora de electrones y la fosforilación oxidativa de la respiración.
    • En ella están los fotosistemas de las bacterias fotosintéticas (en el caso de las cianobacterias, en repliegues llamados tilacoides).
    • En ella están los enzimas propios de las bacterias fijadoras de N2 y de las bacterias nitrificantes.
Inclusiones
  • Gránulos de reserva nutritiva: de almidón, glucógeno, triglicéridos, proteínas, polifosfatos, azufre...
  • Otros: carboxisomas (acúmulos de RuBisCO, para la fase oscura de la FS o QS), vesículas de gas (para la flotación), gránulos de magnetita (para la orientación)...
Ribosomas
  • 70 S = 50 S + 30 S.
ADN
  • Cromosoma bacteriano: ADN bicatenario circular asociado a proteínas (para su plegamiento y compactación), anclado a la membrana plasmática, y situado en una región del citoplasma llamada nucleoide.
  • Plásmidos: Moléculas pequeñas de ADN bicatenario circular con replicación autónoma. Contienen genes que confieren capacidad adaptativa a ambientes hostiles (p.e. la resistencia a antibióticos). Pueden ser transferidos por conjugación.
Prolongaciones
  • Flagelos
    • Largos, huecos, anclados mediante un disco rotatorio a la membrana plasmática, y con un codo tras salir de esta => efectúan una rotación helicoidal que permite el movimiento de la célula.
    • 0 a 100 por célula.
  • Pili: cortos, huecos, escasos. Sirven para intercambiar ADN (plásmidos) con otras bacterias (conjugación).
  • Fimbrias: cortas, numerosas. Sirven para la adhesión a superficies o a otras células.

FISIOLOGÍA

Nutrición
  • Máxima versatilidad nutricional:
  • Según fuente de energía (luz/sustancias químicas) y de carbono (CO2/sustancias orgánicas):
    • Fotoautótrofas: cianobacterias (FS oxigénica) y bacterias verdes y púrpuras del azufre (FS anoxigénica).
    • Fotoheterótrofas: bacterias verdes y púrpuras no del azufre: el C lo proporciona una sustancia orgánica.
    • Quimioautótrofas: bacterias nitrificantes: NH4 -> NO2 -> NO3
    • Quimioheterótrofas: bacterias descomponedoras, parásitas...
  • Según tolerancia al O2: aerobios (estrictos o facultativos; Bacillus: ántrax) o anaerobios (Clostridium: botulismo, gangrena gaseosa).
Relación
  • Movilidad: (normalmente por flagelos) ante la luz (fototaxia), toxinas o nutrientes (quimiotaxia).
  • Formación de esporas:
    • Son formas de resistencia a condiciones ambientales adversas: sequedad, altas temperaturas, radiación de alta energía, pH extremo, toxinas...
    • La célula protege su ADN con una cubierta interna (endospora), que luego queda expuesta, y entra en estado de latencia = criptobiosis = metabolismo ralentizado.
    • La espora germina al retornar las condiciones favorables.
Reproducción
  • Asexual por bipartición:
    • Duplicación del ADN con ayuda de la membrana celular.
    • Formación de un tabique de separación (membrana + pared).
Intercambio de material genético por mecanismos parasexuales
  1. Conjugación
    • Transferencia de plásmidos entre células de la misma o diferentes especies por los pili sexuales.
    • Si un plásmido se integra ocasionalmente en el cromosoma bacteriano, puede llevarse algunos genes de éste cuando se separe, y transferirlos también por conjugación.
    • Los pili sexuales están codificados por genes ubicados en el plásmido F, que también puede transferirse por los propios pili de una bacteria F+ a una F- (que pasaría a ser F+).
  2. Transducción
    • Transferencia accidental realizada por un virus tras integrarse en el cromosoma de una bacteria infectada y llevarse genes de ésta al separarse e infectar a otra bacteria.
  3. Transformación
    • Incorporación accidental de fragmentos de ADN libres en el medio.

GRUPOS

Bacterias púrpuras y verdes
  • FS anoxigénica. Sólo FSI (en clorosomas). Los electrones son donados por H2S o por moléculas orgánicas.
Cianobacterias
  • FS oxigénica. Pigmentos: clorofila a (como plantas) y ficocianina.
  • Fijan el N2 atmosférico en NH4+ en células especiales anaerobias (heterocistes).
  • Unicelulares o coloniales (filamentosas).
  • De vida libre o endosimbiontes (p.e. de helechos).
Otras bacterias fijadoras de N2.
  • De vida libre o endosimbiontes (p.e. Rhizobium, que forma los nódulos de las raíces de las leguminosas).
Bacterias nitrificantes
  • Para obtener electrones de alto potencial energético, transforman el NH4+ en NO2- y éste en NO3-; ambos iones son aprovechables por las plantas y las algas.
Micoplasmas
  • Son los seres vivos más pequeños.
  • Muchos son patógenos humanos.
  • Muchos son coloniales (típicamente en "huevo frito").
  • Sin pared celular.
  • Membrana plasmática con colesterol.