Bacterias

Asbacteriasoubacteriossonorganismos unicelularesprocariontes,que se poden atopar illados ou en colonias. Pertencen ao reinoMonerae constitúen un dos dominios dos seres vivos.

Este microorganismo está constituído soamente por unha célula, non ten un verdadeironúcleo celular,e xeralmente carece deorgánulosmembranosos. Foron descubertas porAntoni van Leeuwenhoeken1683,e clasificadas inicialmente entre asplantas.En1894,Ernst Haeckelincluíunas noreinoProtista,e actualmente as bacterias compoñen un dos tres Dominios do sistema de clasificacióncladístico.Antes todos os procariotas eran considerados bacterias e vulgarmente, utilizase o termo "bacteria" para designar tamén asarchaebacteria,que actualmente constitúen un dominio separado (Archaea),pero, falando con rigor, bacteria hoxe non é sinónimo de procariota. Ascianobacterias(as algas azuis) son actualmente consideradas dentro do dominioBacteria.

As bacterias son normalmentemicroscópicasou submicroscópicas (estas últimas detectábeis só aomicroscopio electrónico), con dimensións máximas tipicamente da orde dos 0,5 a 5micrómetros.Excepcións son unha bacteria illada notubo dixestivodunpeixe,aEpulopiscium fishelsoni,co tamaño do punto final desta frase, ou aThiomargarita namibiensis,que chega aos 0,75 mm de longo, o que supera a moitas células eucariotas.

A maioría das bacterias non foron aínda caracterizadas e só a metade dosfilos bacterianosteñen especies que se poidancultivarno laboratorio.O estudo das bacterias chámasebacterioloxía.

As bacterias estaban entre as primeiras formas de vida que apareceron na Terra, e están presentes practicamente en todos oshábitats,crecendo no chan, auga,fontes termais ácidas,residuos radioactivos,e a grandes profundidades nacodia terrestre,e tamén na materia orgánica e nos corpos dos seres vivos, onde constitúen magníficos exemplos demutualismo,como as que viven nos tractos dixestivos humanos, de ruminantes, detérmitese decascudas. En 1998 atopáronse bacterias vivindo na estación espacialMir,que lograron vivir en ingravidez na humidade condensada entre os paneis da nave.

Normalmente hai uns 40 millóns de bacterias nun gramo de solo e un millón nun mililitro de auga doce; en conxunto considérase que debe de haber 5×10³⁰bacterias na Terra,que forman unhabiomasaque supera a de todas as plantas e animais xuntos.As bacterias son vitais para a reciclaxe de nutrientes, e moitos dos pasos dociclo dos nutrientesdependen destes organismos, como no caso dafixación do nitróxenoatmosférico e aputrefacción.Nas comunidades biolóxicas que rodean asfontes hidrotermaisesurxencias frías,as bacterias proporcionan os nutrientes necesarios para soster a vida doutros organismos ao converteren os compostos disolvidos comosulfuro de hidróxenoemetano.En 2013, obtivéronse datos dafoxa das Marianasque suxiren que as bacterias poden prosperar a esas profundidades, que son as maiores da Terra.Outros investigadores informaron que estes microbios poden vivir dentro das rochas da codia terrestre oceánica situadas a case 600 m de profundidade desde o fondo do mar.

Hai aproximadamente dez veces máis células bacterianas naflora humanaque células do noso propio corpo, sobre todo napele naflora intestinal.A gran maioría das bacterias do noso corpo son inofensivas e mesmo algunhas son beneficiosas. Porén, unhas poucas especies de bacterias sonpatóxenase causanenfermidades infecciosas,como ocólera,sífilis,tuberculose,lepra,ou apeste bubónica.As enfermidades infecciosas trátanse conantibióticos,que se usan tamén na gandería e agricultura, polo que se está dando o fenómeno crecente daresistencia a antibióticospolo mal uso e abuso dos mesmos. Na industria as bacterias son importantes notratamento de augas residuaise na eliminación deverteduras de petróleo,produción dequeixoeiogurgrazas ás súasfermentacións,a obtención deouro,paladio,cobree outros metais no sector mineiro,e tamén enbiotecnoloxía,e na fabricación deantibióticose outros produtos químicos.

Etimoloxía

O termo bacteria é o plural do latín moderno bacterium, que é a latinización do grego βακτήριονbakterion,o diminutivo de βακτηρίαbakteria,que significa 'bastón',porque as primeiras que se descubriron eran con forma de vara.

Historia das bacterias

A palabrabacteriumfoi introducida polo microbioloxistaalemánC. G. Ehrenberg,en1828,que a foi buscar á linguagrega,na cal βακτήριον significa 'pequeno bastón' (en alusión ás bacterias con esa forma). Durante un tempoBacteriumfoi considerado un xénero,pero este xénero eliminouse definitivamente en 1954.Louis Pasteur(1822-1895) eRobert Koch(1843-1910) foron os primeiros científicos que describiron o papel das bacterias como axentes de variasdoenzas.

Como xa foi referido, as bacterias foron inicialmente consideradas un grupo deplantas(no sentido dataxonomía de Linneo) e agrupadas cosfungosna claseSchizomycetes,se ben máis tarde, foron agrupadas con outrosorganismosunicelulares,osProtistae, máis tarde, entre osprocariotas.Coa chegada das técnicas moleculares, en1977,Carl Woesedividiu os procariotas en dous grupos, baseándose nas secuencias de nucleótidos doARNr 16S,aos que chamou os reinosEubacteriaeArchaebacteria,máis tarde denominados Bacteria eArchaea.Algúns científicos, porén, consideran que as diferenzasxenéticasentre aqueles dous grupos non xustifican a división e que tanto as arquebacterias coma oseucariontesprobabelmente se orixinaron a partir de bacterias primitivas.

Morfoloxía

As bacterias clasifícanse morfoloxicamente de acordo coa forma dacélulae co seu grao de agregación:

• Bacilo:teñen forma debastón(nome procedente do xéneroBacillus)
• Coco:son de formaesféricaou subesférica (nome procedente do antigo xéneroCoccus). As que teñen forma intermedia entre os cocos e os bacilos soncocobacilos.
• Espirilo:de forma espiral (nome procedente do xéneroSpirillum)
• Vibrión:con forma decoma(nome procedente do xéneroVibrio)

Outras formas son asespiroquetas,con forma de sacarrollas, ou as bacterias con apéndices (protuberancias celulares como tubos ou talos), ou as filamentosas (con forma de filamento comoChloroflexus).

En canto ao seu grao da agregación, poden formar cadeas (por exemplo,estreptococos,estreptobacilos), pares (diplococos,diplobacilos), acios (estafilococos), grupos (sarcinas) etc.

Estrutura da célula bacteriana

A estrutura da célula bacteriana é a dunha célula procariótica, senorgánulosligados ámembrana celular,tales comomitocondriasouplastos,sen unnúcleorodeado por unhacariomembranae senADNorganizado en verdadeiroscromosomas,como os das célulaseucariotas.

Estrutura dunha célula bacteriana típica.

Estruturas da célula procariota

1. Nucleoide:non é un verdadeiro núcleo, xa que non está delimitado do resto da célula por membrana lípidica propia. O nucleoide consiste nunha única gran molécula deácido desoxirribonucleicocircular conproteínasasociadas. O seu tamaño varía dunha especie a outra. NaEscherichia coli,unha bacteria típica, oxenomaten case 5 millóns de pares debasese varios millares dexenescodificando máis de 4.000proteínas(oxenoma humanoten uns 3 mil millóns depares de basese preto de 40.000 proteínas).
2. Plásmidoscirculares: son pequenas moléculas de ADN que coexisten co nucleoide. Son comunmente trocadas na "reprodución sexual"(ou mellor parasexual) entre bacterias. Os plásmidos teñen algúns xenes, incluíndo frecuentemente aqueles que protexen a célula contra os antibióticos.
3. Citoplasma: é un líquido con consistencia de xel, semellante ao dos eucariotas, con sales,glicosae outros azucres, proteínas funcionais e varias outras moléculas orgánicas. Contén taménácido ribonucleicodatranscrición xenética,e preto de 20.000ribosomas.Os ribosomas procariotas son bastante diferentes dos eucariotas (esas diferenzas foron usadas para desenvolverantibióticosque só afectaban ás bacterias).
4. Membrana celular: é unha dupla capa defosfolípidos,con proteínas importantes, que interveñen na permeabilidade a nutrientes e outras substancias, defensa, e na cadea respiratoria e produción de enerxía. A diferenza do que ocorre nos eucariotas, en case ningunha bacteria haicolesterolna membrana, pero poden ter uns compostos similares chamadoshopanoides.
5. Parede celular:é unha estrutura complexa composta porpeptidoglicanos,polímerosdecarbohidratosligados aproteínascomo amureína,con funcións protectoras. A parede celular é o albo de moitos antibióticos. Contén nalgunhas especies infecciosas a endotoxinaLipopolisacárido(LPS), unha substancia que orixina unha reacción excesiva do sistema inmunitario, podendo causar a morte nohóspededebido a unchoque séptico.
6. Cápsula:Algunhas especies de bacterias teñen unha capa depolisacáridosque as protexe contra a deshidratación e o recoñecemento polosistema inmunitariodo hóspede, e dafagocitose.
7. Fimbriasoupili:son microfibriñas proteicas que se estenden da parede celular en moitas especies gramnegativas. A súa función é o ancoramento da bacteria ao seu medio e son importantes na patoxénese. Un tipo especial depilusé o pilus sexual, estrutura que serve como ponte de unión entre as bacterias para a troca de plásmidos.
8. Flaxelo:estrutura proteica que roda como unhahélice.Moitas especies de bacterias móvense co auxilio deflaxelos.Os flaxelos bacterianos son moi simples e completamente diferentes dos flaxelos dos eucariotas (como, no home, os dosespermatozoides), xa que están formados por un só túbulo e non presentan a estrutura de 9+2 túbulos dos flaxelos eucariotas.
9. Vacúolo:non son verdadeiros vacúolos xa que non son delimitados por dupla membrana lipídica como os dasplantas.son antes gránulos de substancias de reserva, como azucres complexos.

• Espora:Algunhas bacterias podenenquistar,formando unhaesporade resistencia, cun invólucro depolisacáridosmáis espeso e quedando en estado devida latentecando as condiciónsambientaisson desfavorábeis.

Clasificación Gram

Cando a parede ten unha capa espesa depeptidoglicanos,a célula queda tinxida de cor púrpura ou azul ao fixala con cristal violeta, facendo unha preparación coñecida comotécnica de Gram(do nome do científicoHans Christian Gram,o seu inventor). Estas bacterias denomínanse bacterias "grampositivas".

Outras bacterias posúen unha parede celular dupla, formada por unha capa interna constituída por unha fina capa de peptidoglicanos, e unha capa exterior membranosa, formada por carbohidratos, fosfolípidos e proteínas. Estas bacterias tinxen de vermello coa técnica de Gram, e denomínanse bacterias "gramnegativas".

Moitosantibióticos,incluíndo apenicilinae os seus derivados, atacan especificamente a parede celular das bacterias grampositivas, inhibindo osencimastranspeptidaseecarboxipeptidase,responsábeis da síntese dos peptidoglicanos.

Hai bacterias que non teñen parede de peptidoglicano, como osmicoplasmas,asChlamydiae as chamadasformas L.

Reprodución

As bacterias reprodúcense normalmente de formaasexualporfisión binaria.Existen tamén modos en que unha bacteria pode recibir material xenético doutra, o que é un fenómeno chamado parasexual. Estes procesos parasexuais son aconxugación,transduciónetransformación.A forma máis importante de reprodución —porque pode ter a forma de "produción en masa" — é a asexuada porfisión binariaou simpledivisión celular,na que unha célulareplicao seu materialxenéticoe se divide en dúas células fillas, teoricamente coas mesmas características da célula nai, co desenvolvemento dunhaparede celulartransversal.

Durante este proceso poden ocorrer variacións xenéticas, a través darecombinaciónemutación(alteración aleatoria docódigo xenético), portransdución(transferencia de material xenético dun virus ou doutra bacteria a través dunvirus,como osbacteriófagos), ou atransformación(paso de material xenético dunha bacteria a outra a través do medio que as rodea). O proceso que máis se parece a unha reprodución sexual é aconxugación(transferencia do material xenético dunha bacteria a outra) e, despois da cal as bacterias continúan o seu ciclo de reprodución asexuada. A cesión de xenes entre bacterias pode facerse mesmo entre bacterias de distintas especies (vertransferencia horizontal de xenes), o que é importante naevolución,e pode dar lugar, por exemplo, a que se traspasen xenes deresistencia a antibióticos.

A pesar de seren normalmentemicroscópicas,as bacterias poden reproducirse en tal cantidade que chegan a formar unha película visíbel a simple vista nunha superficie onde estean a desenvolverse.

Metabolismo

Artigo principal:Metabolismo microbiano.

BacteriasCytrobacter freundiiao microscopio electrónico.

As bacterias presentan nunha gran variedade de diferentesmetabolismos:

• As bacteriasautótrofasnecesitan sódióxido de carbonocomo fonte decarbono:
  • Asfotoautótrofasobteñen aenerxíada luz, para afotosíntese;
  • Asquimioautótrofasobteñen enerxía daoxidacióndecompostos químicos;
• Asheterótrofasdependen dunha fonteorgánicade carbono.

Ademais desta clasificación, as bacterias poden distinguirse pola fonte deredutoresque utilizan na súarespiración:

• aslitótrofasusan compostosinorgánicos,tales como auga,sulfuro de hidróxenoouamoníaco;e
• asorganótrofasusan compostos orgánicos, tales comoazucresouácidosorgánicos.

Estes diferentes tipos de metabolismo poden estar combinados nun únicomicroorganismo.Por exemplo, ascianobacteriasson fotolitoautótrofas e aparentemente foron as pioneiras no uso daaugacomo fonte deelectróns.Moitasespeciespoden mudar o seu tipo de metabolismo, de acordo coas condicións domedio ambiente.

Outros requisitosnutricionaisdas bacterias inclúennitróxeno,xofre,fósforo,vitaminaseelementosmetálicoscomosodio,potasio,calcio,magnesio,manganeso,ferro,cinc,cobalto,cobreeníquel.Algunhas especies necesitan tamén pequenas cantidades adicionais de elementos comoselenio,tungsteno,vanadioouboro.

En canto á súa relación coosíxeno,a maioría das bacterias poden ser colocadas en tres grupos:

• aerobias:que poden crecer só na presenza de osíxeno;
• anaerobias:que poden crecer só na ausencia de osíxeno; e
• anaerobias facultativas:que poden crecer tanto na presenza como na ausencia de osíxeno.

Moitas bacterias viven en ambientes que son considerados extremos para ohomee son, por iso, denominadasextremófilas,como por exemplo:

• termófilas:que viven enfontes termais;
• halófilas:que viven enlagos salgados;
• acidófilasealcalinófilas:viven en ambientesácidosoualcalinos;
• psicrófilas:as bacterias que viven nosglaciares.

Movemento

As bacterias móbiles móvense utilizandoflaxelos,ouesvarandosobre superficies, ou mesmo por alteracións da súaflotabilidade.Asespiroquetasconstitúen un grupo único de bacterias que posúen estruturas semellantes a flaxelos chamadasfilamentos axiaisunidas a dous puntos da membrana celular no espazo periplasmático, ademais de teren unha formahelicoidalque xira no medio para movérense. Outras poden mover flexionándose ou retorcéndose levemente. Tamén as hai inmóbiles.

Os flaxelos bacterianos atópanse organizados de diferentes formas: algunhas bacterias posúen un único flaxelo polar (nunha extremidade da célula), mentres outras posúen grupos de flaxelos, quer nunha extremidade, quer en toda a superficie daparede celular(bacterias "peritricas" ).

As bacterias poden moverse por reacción a certos estímulos, comportamento chamado "taxia" (tamén presentes nasplantas), como por exemplo,quimiotaxe,fototaxe,mecanotaxe e magnetotaxe. Nun grupo particular, asmixobacterias,as células individuais atráense quimicamente e forman pseudoorganismosameboidesque, ademais de "arrastrarse", poden formarfrutificacións.

Taxonomía

Véxase tamén:Taxonomía bacteriana.

Aclasificacióndas bacterias mudou radicalmente nos últimos anos, para reflectir o coñecemento actual sobrefiloxenia,como resultado dos recentes avances nasecuenciacióndosxenes,nabioinformáticae nabioloxía computacional.

Árbore filoxenéticadas arqueas e eubacterias e comparación con eurcariotas.

Orixinalmente as bacterias foron consideradas un grupo dos fungos, osSchizomycetes,con excepción dascianobacteriasque eran consideradas "algasazuis ". A descuberta da súa estrutura celular comúnprocariotadistinta de todos os outros organismos (os eucariotas), levou a seren tratados como un grupo separado, denominado sucesivamenteMonera,Bacteria eProkaryota.

En xeral pensábase que os eucariontes erandescendentesdos procariontes mais, estudando o seuARN,Carl Woesedescubriu que os procariontes comprendían dous grupos separados, aos que el chamouEubacteriaeArchaebacteriapero que, máis tarde, el mesmo renomeou como Bactería eArchaea.Woese argumentou que estes dous grupos, en conxunto cos eucariotas, forman dominios separados con orixe eevoluciónseparadas a partir dun organismo primordial.

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

Árbore filoxenética

,_____________Proteobacterias alfa
,___|
| |,__________Proteobacterias beta
| |__|
,_____| |_________Proteobacterias gamma
| |
| |,____________Proteobacterias delta
,___| |___|
| | |__________Proteobacterias epsilon
| |
| |,_______________PlanctomyceteseChlamydiae
| |__|
| |,_________________________Spirochaetes
| |__|
| |,______BacteroideseFlavobacterias
| |__|
| |_______Bacterias verdes do xofre
,____|
| |,____Bacterias grampositivas con G-C alto
,___| |_____|
| | |____Bacterias grampositivas con G-C baixo
| |
,___| |_______________________Cianobacteriasecloroplastos
| |
,__| |__________________________Bacterias verdes non do xofre
| |
__| |_______________________________________________Thermotogales
|
|________________________________________Hydrogenobacter/Aquifex

Importancia das bacterias para o home

Colonia deStreptococcus,unha das bacterias patoxénicas máis frecuentes.

Os varios tipos de bacterias poden ser prexudiciais ou útiles para omedio ambientee para osseres vivos.O papel das bacterias nasaúde,como axentesinfecciososé ben coñecido: otétano,afebre tifoide,apneumonía,asífilis,acóleraetuberculoseson apenas algúns exemplos. Nasplantas,as bacterias poden tamén causar doenzas. O modo de infección inclúe o contacto directo con material infectado, polo aire, comida, auga e porinsectos.A maior parte das infeccións pode ser tratada conantibióticose as medidasantisépticaspoden evitar moitas infeccións bacterianas, por exemplo, fervendo a auga antes de beber, lavaralimentosfrescos ou pasaralcoholnunha ferida. Aesterilizacióndos instrumentoscirúrxicosoudentariosfaise para os librar de calquera axente patóxeno.

Non obstante, moitas bacterias sonsimbiontesdo organismohumanoe doutros animais como, por exemplo, as que viven nointestinoaxudando na dixestión e evitando a proliferación demicrobiospatóxenos.

Nochanexisten moitosmicroorganismosque traballan na transformación dos compostos denitróxenoen formas que poidan ser utilizadas polasplantase moitos son bacterias que viven narizosfera(a zona que inclúe a superficie daraíze o solo que a ela adhire). Algunhas destas bacterias —asnitrobacterias— poden usar o nitróxeno do aire e convertelo en compostos útiles para as plantas, un proceso denominadofixación do nitróxeno.A capacidade das bacterias para degradar unha gran variedade de compostos orgánicos é moi importante e existen grupos especializados de microorganismos que traballan na mineralización de clases específicas de compostos, como, por exemplo, a decomposición dacelulosa,que é un dos constituíntes máis abundantes das plantas e difícil de degradar.

Existen aínda varias especies de bacterias usadas na preparación de comidas ou bebidas fermentadas, incluíndoqueixos,vinagretas,mollo desoia,sauerkraut(ouchucrute),vinagre,viñoeiogur.Con técnicas dabiotecnoloxíaforon xa “creadas” bacterias capaces de producir drogas terapéuticas, como ainsulinae para abiodegradaciónde lixostóxicos,incluíndo derrames dehidrocarburos.

Identificación en laboratorio de bacterias

1. Recolla de mostras: faise pola recolleita de mostras a partir dos tecidos ou secrecións infectadas do doente. Así, nunhaenteriteúsanse mostras fecais, nunhapneumoníaexpectoración, en órganos internosbiopsiae en moitas mostras de sangue.

1. As mostras soncultivadasenplacas de Petri(discos de vidro) cos nutrientes e factores necesarios para o seu crecemento.
2. Retíranse as colonias bacterianas e espállanse nunha lámina, onde son fixadas e coloreadas (por exemplo coatécnica de Gramou atécnica de Ciehl-Neelsen).
3. Obsérvanse aomicroscopio óptico,e identifícanse pola morfoloxía e coloración Gram.
4. Se persisten dúbidas úsanseanálises bioquímicas.
5. Efectúase un test de crecemento na presenza deantibióticos(análise de sensibilidade aos antibióticos).

Véxase tamén

Bibliografía

Parte deste texto provén dun artigo publicado polaNupedia,da autoría de Naxina Parmar.

• Alcamo IE (2001).Fundamentals of microbiology.Boston: Jones and Bartlett.ISBN0-7637-1067-9.
• Atlas RM (1995).Principles of microbiology.St. Louis: Mosby.ISBN0-8016-7790-4.
• Martinko JM, Madigan MT (2005).Brock Biology of Microorganisms(11th ed.). Englewood Cliffs, N.J: Prentice Hall.ISBN0-13-144329-1.
• Holt JC, Bergey DH (1994).Bergey's Manual of Determinative Bacteriology(9th ed.). Baltimore: Williams & Wilkins.ISBN0-683-00603-7.
• Hugenholtz P, Goebel BM, Pace NR (15 September 1998)."Impact of culture-independent studies on the emerging phylogenetic view of bacterial diversity".J Bacteriol180(18): 4765–74.PMC107498.PMID9733676.Arquivado dendeo orixinalo 14 de setembro de 2008.Consultado o 25 de xuño de 2013.
• Funke BR, Tortora GJ, Case CL (2004).Microbiology: an introduction(8th ed.). San Francisco: Benjamin Cummings.ISBN0-8053-7614-3.
• Shively, Jessup M. (2006).Complex Intracellular Structures in Prokaryotes (Microbiology Monographs).Berlin: Springer.ISBN3-540-32524-7.

Outros artigos

• Cultivo bacteriano
• Placa de ágar
• Tinguidura de Gram
• Tinguidura de Ziehl-Neelsen
• Análise bioquímica de bacterias
• Test de sensibilidade aos antibióticos
• Carboxisoma
• Magnetosoma
• Microcompartimento bacteriano

Ligazóns externas

• Impact of Culture-Independent Studies on the Emerging Phylogenetic View of Bacterial Diversity,Journal of Bacteriology(eninglés)
• The largest bacteriaArquivado11 de decembro de 2012 enWayback Machine.(eninglés)
• Tree of Life: EubacteriaArquivado21 de outubro de 2014 enWayback Machine.(eninglés)
• TED: Discovering bacteria's amazing communication systemArquivado05 de decembro de 2011 enWayback Machine.(eninglés)