Bacterias

Bacterias
Escherichia coli
Clasificación científica
Dominio*: Bacteria
Filos/Divisións
Actinobacteria Aquificae Bacteroidetes/Chlorobi Chlamydiae/Verrucomicrobia Chloroflexi Chloroxybacteria Chrysioxenetes Cyanobacteria Deferribacteres Deinococcus-Thermus Dictyoglomi Fibrobacteres/Acidobacteria Firmicutes Fusobacteria Gemmatimonadetes Nitrospirae Omnibacteria Planctomycetes Proteobacteria Spirochaetes Thermodesulfobacteria Thermomicrobia Thermotogae
ou Reino, ver texto

Bacteria é un organismo unicelular, procarionte, que se pode atopar illada ou en colonias. Pertence ao reino monera. Microrganismo constituído soamente por unha célula ou sexa, sen un verdadeiro núcleo celular nin organelos.

Bacterias Cytrobacter freundii ao microscopio eléctronico

Descobertas por Anton van Leeuwenhoek en 1683, as bacterias foron inicialmente clasificadas entre as plantas; en 1894, Ernst Haeckel incluiunas no reino Protista e actualmente as bacterias compoñen un dos tres Dominios do sistema de clasificación cladístico. Vulgarmente, utilizase o termo "bacteria" para designar tamén as archaebacterias, que actualmente constitúen un Dominio separado. As cianobacterias (as “algas azuis“) son actualmente consideradas dentro do dominio Bacteria.

As bacterias son normalmente microscópicas ou submicroscópicas (detectábeis só ao microscopio electrónico), con dimensións máximas tipicamente da orde dos 0,5 a 5 micrómetros. Unha excepción é unha bacteria illada no tubo dixestivo dun peixe, co tamaño do punto final desta frase.

O estudo das bacterias chámase microbioloxía.

Historia

A palabra bacterium foi introducida polo microbioloxista alemán C.G. Ehrenberg, en 1828, que a foi buscar á lingua grega, na cal "βακτηριον" significa "pequeno bastón" (en alusión ás bacterias con esa forma). Louis Pasteur (1822-1895) e Robert Koch (1843-1910) foron os primeiros científicos a descreber o papel das bacterias como vectores de varias doenzas.

Como xa foi referido, as bacterias foron inicialmente consideradas un grupo de plantas (no sentido da taxonomía de Lineu e agrupadas cos fungos (na clase Schizomycetes) mais, máis tarde, foron agrupadas con outros organismos unicelulares, os Protista e, máis tarde, entre os procariotas. Co advento das técnicas moleculares, en 1977, Carl Woese dividiu os procariotas en dous grupos, con base nas sequencias “16S” do r-RNA, que chamou os reinos Eubacteria e Archaebacteria, máis tarde denominados Bactería e Archaea. Alguns científicos, porén, consideran que as diferenzas xenéticas entre aqueles dous grupos non xustifican a división e que tanto as arquebacterias e os eucariontes probabelmente se orixinaron a partir de bacterias primitivas.

Morfoloxía das bacterias

As bacterias clasificanse morfoloxicamente de acordo coa forma da célula e co grau de agregación:

• Bacilo – en forma de bastonete (do xenero Bacillus)
• Coco – de forma esférica ou subesférica (do xenero Coccus)
• Coloniais - de forma esférica ou subesférica e agrupadas en colonias
• Diplococo - de forma esférica ou subesférica e agrupadas aos pares (do xenero Diplococcus)
• Espirilio – de forma espiral (do xenero Spirillun)
• Vibrión – en forma de vírgula (do xenero Vibrio)

Estrutura da célula bacteriana

A estrutura da célula bacteriana é a dunha célula procariótica, sen organelos ligados á membrana celular, tais como mitocondrias ou plastos, sen un núcleo rodeado por unha cariomembrana e sen DNA organizado en verdadeiros cromosomas, como os das células eucariotas.

Estrutura da célula bacteriana. A-Pilios; B-Ribosomas; C-Cápsula; D-Parede celular; E-Flaxelo; F-Citoplasma; G-Vacúolo; H-Plasmídeo; I-Nucleído; X-Membrana celular

Estruturas da célula procariota:

1. Nucleoide: non é un verdadeiro núcleo, xa que non está delimitado do resto da célula por membrana lípidica propria. O nucleoide consiste nunha única grande molécula de DNA con proteínas asociadas. O seu tamaño varía de especie para especie. Na Escherichia coli, unha bacteria típica, o xenoma ten case 5 millóns de pares de bases e varios millares de xenes codificando máis de 4000 proteínas (o xenoma humano ten 3 mil millóns de pares de bases e preto de 40.000 proteínas).
2. Plasmídeos circulares son pequenas moléculas de DNA que coexisten co nucleoide. Son comummente trocadas na "reprodución sexual" entre bacterias. Os plasmideos teñen xenes, incluindo frecuentemente aqueles que protexe a célula contra os antibióticos.
3. Citoplasma: é un líquido con contistencia de xel, semellante ao dos eucariotas, con sais, glicose e outros azúcares, proteínas funcionais e varias outras moleculas orgánicas. Contén tamén RNA da trancrición xenica, e preto de 20 mil ribosomas. Os ribosomas procariotas son bastante diferentes dos eucariotas (esas diferenzas foron usadas para desenvolver antibióticos usados para só afectar os ribosomas das bacterias).
4. Membrana celular: é unha dupla capa de fosfolípidos, con proteínas importantes (na permeabilidade a nutrientes e outras substancias, defesa, e na cadea respiratoria e produción de enerxía).
5. Parede celular: é unha estrutura complexa composta por peptidoglicanos, polímeros de carboidratos ligados a proteínas como a mureína, con funcións protectoras. A parede celular é o alvo de moitos antibióticos. Ela contén nalgunhas especies infecciosas a endotóxina Lipopolisacárido (LPS) unha substancia que leva a reacción excesiva do sistema inmunitario, podendo causar morte no hóspede debido a choque séptico.
6. Cápsula:Algunhas especies de bacterias teñen unha capa de polisacarideos que protexe contra deshidratación e recoñecimento polo sistema inmunitario do hóspede, e da fagocitose.
7. Fimbrias ou Pilios: son microfibrillas proteicas que se estenden da parede celular en moitas especies Gram-negativas. Tén funcións de ancoramento da bacteria ao seu meio e son importantes na patoxenese. Un tipo especial de pilio é o pilio sexual, estrutura oca que serve para ligar dúas bacterias, de modo a trocaren plasmídeos.
8. Flaxelo: estrutura proteica que roda como unha hélice. Moitas especies de bacterias movense co auxilio de flaxelos. Os flaxelos bacterianos son moi simples e completamente diferentes dos flaxelos dos eucariotas (como, no home, os dos espermatozoides).
9. Vacúolo: non son verdadeiros vacúolos xa que non son delimitados por dupla membrana lipídica como os das plantas. son antes gránulos de substancias de reserva, como azúcares complexos.

• Esporo:Algunhas bacterias poden enquistar, formando un esporo, cun invólucro de polisacáridos máis espeso e ficando en estado de vida latente cando as condicións ambientais foron desfavorabeis.

Clasificación Gram

Cando a parede ten unha capa espesa de peptidoglicanos, a célula tinxe de cor púrpura ou azul cando se fixa con violeta-cristal, unha preparazón coñecida como técnica de Gram (do nome do científico Hans Christian Gram, que inventou esta técnica), e denominanse bacterias "Gram-positivas".

Outras bacterias posuen unha parede celular dupla, en que a interna é unha fina capa de peptidoglicanos, encanto que a exterior á formada por carbohidratos, fosfolípidos e proteínas. Estas bacterias tinxe de vermello coa técnica de Gram, e denominanse bacterias "Gram-negativas".

Moitos antibióticos, incluindo a penicilina e os seus derivados, atacan especificamente a parede celular das bacterias Gram-positivas, inhibindo as encimas transpeptidase e carboxipeptidase, responsabeis pola síntese dos peptidoglicanos.

Reprodución

As bacterias poden reproducirse sexuada ou asexuadamente. A forma máis importante de reprodución – porque pode ter a forma de “produción en masa” - é a asexuada, por fisión binaria ou simples división celular, en que unha célula replica o seu material xenético e se divide en dúas células-fillas, teoricamente coas mesmas características da célula-nai, co desenvolvimento dunha parede celular transversal.

No entanto, poden ocorrer variacións xenéticas durante este proceso, a través da recombinación e mutación (alteración aleatoria do código xenético) ou por transdución (transferencia de material xenético dun virus ou doutra bacteria a través dun virus, como os bacteriófagos). Por esta razón, as bacterias tamén se reproducen “sexualmente” por conxugación (transferencia do material xenético dunha bacteria para outra) e, a seguir, continúan o seu ciclo de reprodución asexuada.

A pesar de seren normalmente microscópicas, as bacterias poden reproducirse en tal cantidade que chegan a formar un “filme” visíbel a ollo nu, nunha superficie onde estexan a desenvolverse.

Metabolismo

As bacterias presentanse nunha grande variedade de diferentes metabolismos:

• As bacterias autotróficas necesitan apenas de dióxido de carbono como fonte de carbono:
  • As fotoautotróficas obteñen a enerxía na forma de luz, para a fotosíntese;
  • As quimioautotróficas obteñen enerxía pola oxidación de compostos químicos;
• As heterotróficas dependen dunha fonte orgánica de carbono.

Para alén desta clasificación, as bacteria poden distinguirse con base na fonte de redutores que utilizan na súa respirazón:

• as litotróficas usan compostos inorgánicos, tais como auga, sulfureto de hidroxenio ou amonia; e
• as organotróficas usan compostos orgánicos, tais como azúcares ou ácidos orgánicos.

Estes diferentes tipos de metabolismo poden estar combinados nun único microorganismo. Por exemplo, as cianobacterias son fotolitoautotróficas e aparentemente foron as pioneiras no uso da auga como fonte de eléctrons. Moitas especies poden mudar de forma metabólica, de acordo coas condicións do meio ambiente.

Outros requisitos nutricionais das bacterias incluen nitróxeno, xofre, fósforo, vitaminas e elementos metálicos como sodio, potasio, calcio, magnesio, manganeso, ferro, cinco, cobalto, cobre e níquel. Algunhas especies necesitan aínda de pequenas cantidades adicionais de elementos como selenio, tungstenio, vanadio ou boro.

No que di respeito á súa reación ao osíxeno, a maioría das bacterias poden ser colocadas en tres grupos:

• aeróbicos – que poden crecer apenas na presenza de osíxeno;
• anaeróbicos – que poden crecer apenas na ausencia de osíxeno; e
• anaeróbicos facultativos – que poden crecer tanto na presenza como na ausencia de osíxeno;.

Moitas bacterias viven en ambientes que son considerados extremos para o home e son, por iso, denominadas extremófilas, como por exemplo:

• termófilos – que viven en fontes termais;
• halófilos – que viven en lagos salgados;
• acidófilos e alcalinófilos – viven en ambientes ácidos ou alcalinos;
• psicrófilos – as bacterias que viven nos glaciares.

Movemento

As bacterias móbiles móvense, quer a través da utilización de flaxelos, quer deslizando sobre superficies, ou aínda por alteracións da súa fluctuabilidade. As espiroquetas constitúen un grupo único de bacterias que posúen estruturas semellantes a flaxelos designadas por filamentos axiais ligadas a dous pontos da membrana celular no espazo periplasmático, alén de teren unha forma helicoidal que xira no meo para se movimentar.

Os flaxelos bacterianos atopanse organizados de diferentes formas: algunhas bacterias posuen un único flaxelo polar (nunha extremidade da célula), encanto outras posuen grupos de flaxelos, quer nunha extremidade, quer en toda a superficie da parede celular (bacterias “peritricosas”).

As bacterias poden moverse por reacción a certos estímulos, un comportamento chamado “taxia” (tamén presentes nas plantas), como por exemplo, quimiotaxia, fototaxia, mecanotaxia e magnetotaxia (ver o artigo en italiano bacterias magnetotáxicas). Nun grupo particular, as mixobacterias, as células individuais atraense quimicamente e forman pseudo-organismos ameboides que, para alén de "rastexaren", poden formar frutificacións.

Taxonomía

A clasificación das bacterias mudou radicalmente nos últimos anos, de forma a reflectir o coñecimento actual sobre filoxenia, como resultado dos recentes avanzos na secuenciación dos xenes, na bioinformática e na bioloxía computacional.

Arbóre filoxenética dos arqueus e eubacterias e comparazón con eurcariotas

Orixinalmente as bacterias foron consideradas un grupo dos fungos, os Schizomycetes, con excepción das cianobacterias que eran consideradas "algas azuis". A descoberta da súa común estrutura celular procariótica distinta de todos os outros organismos (os eucariontes), levou a seren tratados como un grupo separado, denominado sucesivamente Monera, Bactería e Prokaryota. (Ver tamén Reino).

En xeral pensábase que os eucariontes fosen descendentes dos procariontes mais, estudando o seu RNA, Carl Woese descobriu que os procariontes comprendian dous grupos separados, a que el chamou Eubacteria e Archaebacteria mais que, máis tarde, el proprio renomeou de Bactería e Archaea. Woese argumentou que estes dous grupos, en conxunto cos eucariotas, forman dominios separados con orixe e evolución separadas a partir dun organismo primordial.

Deste xeito, as bacterias poderían ser divididas en varios reinos, mais normalmente son tratadas como un único reino, dividido en filos ou divisións. Son xeralmente consideradas un grupo monofilético, mais esta noción ten sido contestada por alguns autores.

Árbore filoxenética

                                ,_____________ Proteobacterias alfa
                            ,___| 
                            |   |  ,__________ Proteobacterias beta
                            |   |__|
                      ,_____|      |_________ Proteobacterias gamma
                      |     | 
                      |     |   ,____________ Proteobacterias delta
                  ,___|     |___|
                  |   |         |__________ Proteobacterias epsilon
                  |   | 
                  |   |  ,_______________ Planctomices e Chlamydiae
                  |   |__| 
                  |      |  ,_________________________ Spirochaetes
                  |      |__|  
                  |         |  ,______ Bacteroides e Flavobacterias
                  |         |__|
                  |            |_______ Bacterias verdes do xofre
             ,____| 
             |    |     ,____ Bacterias Gram-positivas con G-C alto
         ,___|    |_____|
         |   |          |____ Bacterias Gram-positivas con G-C baixo
         |   |
     ,___|   |_______________________ Cianobacterias e cloroplastos
     |   |
  ,__|   |__________________________ Bacterias verdes non do xofre
  |  |
__|  |_______________________________________________ Thermotogais
  |
  |________________________________________ Hydrogenobacter/Aquifex

Importancia das bacterias para o home

Colonia de Streptococcus unha das especies patoxenicas máis frecuentes

Os varios tipos de bacterias poden ser prexudiciais ou útiles para o medio ambiente e para os seres vivos. O papel das bacterias na saúde, como axentes infecciosos é ben coñecido: o tétano, a febre tifoide, a pneumonía, a sífilis, a cólera e tuberculose son apenas algúns exemplos. Nas plantas, as bacterias poden tamén causar doenzas. O modo de infección inclúe o contacto directo con material infectado, polo ar, comida, auga e por insectos. A maior parte das infeccións pode ser tratada con antibióticos e as medidas antisépticas poden evitar moitas infeccións bacterianas, por exemplo, fervendo a auga antes de tomar, lavar alimentos frescos ou pasar alcohol nunha ferida. A esterilización dos instrumentos cirúrxicos ou dentarios é feita para os librar de calquera axente patóxeno.

No entanto, moitas bacterias son simbiontes do organismo humano e doutros animais como, por exemplo, as que viven no intestino axudando na dixestión e evitando a proliferación de microbios patóxenos.

No chan existen moitos microorganismos que traballan na transformación dos compostos de nitróxeno en formas que podan ser utilizadas polas plantas e moitos son bacterias que viven na rizosfera (a zona que inclúe a superficie da raíz e o solo que a ela adhere). Algunhas destas bacterias – as nitrobacterias - poden usar o nitróxeno do ar e convertelo en compostos útiles para as plantas, un proceso denominado fixación do nitroxenio. A capacidade das bacterias para degradar unha grande variedade de compostos orgánicos é moito importante e existen grupos especializados de microorganismos que traballan na mineralización de clases específicas de compostoscomo, por exemplo, a decomposición da celulosa, que é un dos máis abundantes constituintes das plantas e difícil de degradar.

Existen aínda varias especies de bacterias usadas na preparazón de comidas ou bebidas fermentadas, incluindo queixos, pickles, mollo de soia, sauerkraut (ou chucrute), vinagre, viño e iogur. Con técnicas da biotecnoloxía foron xa “criadas” bacterias capaces de producir drogas terapéuticas, como a insulina e para a biodegradación de lixos tóxicos, incluindo derrames de hidrocarburos.

Curiosidades

En termos de evolución, as bacterias parecen ser dos organismos máis antigos, con rexistros fóseis de hai 3,7 mil millóns de anos.

Segundo a Teoría da Endosimbiose, dous organelos celulares, as mitocondrias e os cloroplastos terían derivado dunha bacteria endosimbionte, probabelmente autotrófica, antepasada das actuais cianobacterias.

Poden enquistar, ou sexa, rodearse dunha parede celular especial que as protexe e ficar en estado de vida latente ata que as condicións ambientais volten a ser favorabeis; nesa forma, elas poden vivir na poeira da nosa casa e ser transportadas por correntes de ar e, desa maneira, infectar un ser vivo que respire ese ar.

O corpo humano contén normalmente billóns de microorganismos, na pel, debaixo das uñas, na boca, nariz, intestino e noutras cavidades do noso corpo; porén, elas son normalmente impedidas de crecer nos ollos polo líquido lacrimal.

Identificación en laboratorio de Bacterias

1. Recolla de mostras: faise pola recolleita de mostras a partir dos tecidos ou secrecións infectadas do doente. Así, nunha enterite úsanse mostras fecais, nunha pneumonia expectoración, en órgaos internos biopsia e en moitas mostras de sangue.

1. As mostras son cultivadas en discos de Petri (discos de vidro) cos nutrientes e factores necesarios ao seu crecemento.
2. Retíranse as colonias bacterianas e espállanse nunha lámina, onde son fixadas e coloreadas (por exemplo coa técnica de Gram ou a técnica de Ciehl-Neelsen).
3. Obsérvanse ao microscopio óptico, e identifícanse pola morfoloxía e coloración Gram.
4. Se persisten dúbidas úsanse análises bioquimicos.
5. Efectúanse testes de crecemento na presenza de antibióticos (análise de sensibilidade aos antibióticos).

Véxase tamén

• Cultura bacteriana
• Técnica de Gram
• Técnica de Ciehl-Neelsen
• Análise bioquímica de bacterias
• Teste de sensibilidade aos antibióticos

Referencias e Ligazóns Externas

• Parte deste texto provén dun artigo publicado pola Nupedia], da autoría de Naxina Parmar.
• Alcamo, I. Edward. Fundamentals of Microbiology. 5th ed. Menlo Park, California: Benxamin Cumming, 1997.
• Atlas, Ronald M. Principles of Microbiology. St. Louis, Missouri: Mosby, 1995.
• Holt, John.G. Bergey's Manual of Determinative Bacteriology. 9th ed. Baltimore, Maryland: Williams and Wilkins, 1994.
• Stanier, R.Y., X. L. Ingraham, M. L. Wheelis, and P. R. Painter. General Microbiology. 5th ed. Upper Saddle River, New Jersey: Prentice Hall, 1986.
• Impact of Culture-Independent Studies on the Emerging Phylogenetic View of Bacterial Diversity, Journal of Bacteriology