Biología Bacteriana: Estructuras y Clasificación

Las bacterias son organismos unicelulares microscópicos que se encuentran en diversos ambientes. Son procariotas, es decir, no tienen núcleo definido y su material genético se encuentra en una región llamada nucleoide.

El tamaño de las bacterias es pequeño, variando entre 0,1 micrómetros (µm) y 10 µm. Ejemplos de bacterias con tamaños contrastantes son Chlamydia, Mycoplasma y Bacillus.

Las bacterias pueden tener diferentes formas. Los cocos son esféricos, los bacilos son alargados y los espirilos son en forma de espiral.

La pared celular es una capa rígida que rodea a la célula bacteriana. Las bacterias gram positivas tienen una pared gruesa y las bacterias gram negativas una pared delgada.

La membrana citoplasmática es una capa que regula el transporte de sustancias hacia el interior de la célula. Está compuesta por una bicapa lipídica y proteínas.

Un clon bacteriano es una población de microorganismos que descienden de una sola bacteria (colonia). Se caracteriza por tener la misma composición genética.

Los factores de virulencia son características de las bacterias que les permiten causar enfermedades. Estos pueden incluir toxinas, enzimas, proteínas de superficie y cápsulas que ayudan a evadir el sistema inmunitario del huésped.

Los plásmidos son moléculas de ADN circular extracromosómico que se encuentran en las bacterias. Pueden codificar genes que confieren resistencia a antibióticos, producción de toxinas o la capacidad de usar ciertos nutrientes.

La fisión binaria es el proceso de división celular en bacterias, que da lugar a dos células hijas idénticas.

El nucleoide es la región del citoplasma bacteriano donde se encuentra el ADN, que no está rodeado por una membrana nuclear.

El mesosoma es una invaginación de la membrana plasmática que interviene en la replicación del ADN durante la fisión binaria.

El tabique (o septo) es una pared que se forma durante la fisión binaria, dividiendo la célula en dos compartimentos.

El crecimiento exponencial bacteriano se refiere al rápido aumento en la cantidad de bacterias debido a la fisión binaria.

El crecimiento bacteriano autolimitante se refiere a la situación en la que el crecimiento bacteriano se detiene debido a la falta de nutrientes o a la acumulación de productos de desecho.

Las bacterias psicrófilas son aquellas que crecen mejor a temperaturas bajas, por debajo de 20 °C.

Las bacterias mesófilas son aquellas que crecen mejor a temperaturas moderadas, entre 20 y 40 °C. La mayoría de las bacterias patógenas pertenecen a este grupo.

Las bacterias microaerófilas necesitan una pequeña concentración de oxígeno para crecer y no pueden sobrevivir en un ambiente atmosférico normal. Algunos ejemplos incluyen Campylobacter y meningococos, que además requieren un ambiente rico en dióxido de carbono, como el que se crea en una vela.

Las bacterias aerotolerantes pueden crecer en presencia de oxígeno, pero no lo utilizan para obtener energía. Pueden sobrevivir en ambientes con o sin oxígeno. Ejemplo: algunas bacterias del género Clostridium

Las bacterias anaerobias son aquellas que no pueden crecer en presencia de oxígeno. Muchos patógenos importantes son anaerobios, como Clostridium perfringens , causante de la gangrena gaseosa, que solo puede crecer en tejidos sin oxígeno.

Las bacterias anaerobias facultativas pueden crecer tanto en presencia como en ausencia de oxígeno. Pueden utilizar el oxígeno para obtener energía o recurrir a la fermentación si no hay oxígeno disponible. Son muy comunes, como las bacterias Escherichia coli que se encuentran en nuestro intestino.

La virulencia de algunas bacterias puede verse afectada por la presencia o ausencia de oxígeno. Por ejemplo, Clostridium perfringens, causante de la gangrena gaseosa, solo puede crecer en tejidos sin suficiente oxígeno, como en heridas profundas o gangrenadas.

Debido a la mejora de las técnicas microbiológicas, se ha descubierto que el anaerobio y el microaerófilo son importantes en la medicina. Se han desarrollado técnicas para el cultivo de estas bacterias, lo que ha abierto nuevas vías para el diagnóstico y tratamiento de infecciones causadas por ellas.

Las bacterias aerobias utilizan oxígeno para su crecimiento y respiración, obteniendo energía de la glucosa. Están en ambientes con abundante oxígeno, como el aire que respiramos.

Los medios de cultivo para bacterias pueden ser simples o complejos. Los medios simples contienen componentes básicos como glucosa o nitratos. Los medios complejos son más complejos, con proteínas y otros nutrientes esenciales. Algunos requieren vitaminas, sangre y lípidos adicionales.

Las mutaciones espontáneas ocurren de forma aleatoria y con una frecuencia baja. Son causadas por errores en la replicación del ADN y pueden ser causadas por factores como la edad o la radiación.

Las mutaciones inducidas son causadas por agentes mutágenos, que pueden ser químicos o físicos. Algunos ejemplos de agentes mutágenos incluyen bromouracilo, óxido nitroso, mitomicina D y radiación UV. Estas mutaciones pueden causar sustituciones de nucleótidos, adiciones o pérdidas de nucleótidos, lo que puede generar proteínas no funcionales.

Una mutación que cambia un solo nucleótido en una secuencia de ADN. Puede resultar en la sustitución de un aminoácido en la proteína codificada.

Este tipo de mutación se produce cuando se añade o elimina un nucleótido de una secuencia de ADN. Esto cambia el marco de lectura de la secuencia, lo que puede dar lugar a una proteína completamente diferente o a una proteína que no funciona.

Un proceso de intercambio genético en el que el ADN desnudo penetra en una bacteria receptora. Se integra/recombina con el ADN de la bacteria y se expresa, lo que puede dar lugar a cambios en las características de la bacteria.

La transducción es un proceso de intercambio genético que ocurre cuando un bacteriófago (virus que infecta bacterias) integra su ADN en el genoma de la bacteria. Luego, el ADN del fago puede ser transferido a otras bacterias. Puede ocurrir durante el ciclo lítico (multiplicación y diseminación) o el ciclo lisogénico (integración del ADN del fago en el cromosoma bacteriano).

La conjugación es un tipo de intercambio genético en el que una bacteria transfiere material genético (ADN) a otra bacteria a través de un puente de conjugación (pili). Este proceso es facilitado por plásmidos, pequeñas moléculas de ADN circulares que se replican de forma independiente al cromosoma bacteriano.

La ingeniería genética es un campo de la biotecnología que se enfoca en la manipulación del ADN de los organismos. La genética recombinante es una técnica clave en la ingeniería genética, y se basa en la utilización de enzimas de restricción para cortar el ADN en sitios específicos.

Los betalactámicos son un tipo de antibióticos que inhiben la síntesis de la pared celular bacteriana, impidiendo la formación de peptidoglicano. Ejemplos de betalactámicos son la penicilina natural y las penicilinas semisintéticas como la ampicilina.

Las polimixinas actúan en la membrana citoplasmática de las bacterias, dañando su estructura y provocando la muerte celular.

Los aminoglucósidos son antibióticos que inhiben la síntesis proteica en las bacterias, impidiendo la producción de proteínas esenciales para su funcionamiento.

Las quinolonas son antibióticos que inhiben la síntesis de ácidos nucleicos en las bacterias, impidiendo su replicación y supervivencia.

Las sulfonamidas actúan inhibiendo el metabolismo bacteriano, bloqueando la producción de ácido fólico, esencial para el crecimiento y la replicación de las bacterias.

Los plásmidos son moléculas circulares de ADN que se replican independientes del cromosoma bacteriano. Pueden integrarse al cromosoma o separarse de él, llevando información genética consigo.

La transformación es un proceso en el que las bacterias pueden tomar ADN libre del ambiente y incorporarlo a su propio cromosoma.

La conjugación es un proceso de transferencia de material genético entre bacterias a través de un puente formado entre dos células.