INDICE
Contenido
Introducción
Justificación
Objetivos
Desarrollo del contenido
Anexos
Conclusiones
Pág.
Justificación del trabajo.
El trabajo tiene como tema de investigación ``Las Bacterias``
Descubriendo los rasgos, importancia o necesidades que poseen las bacterias con el ser humano, y su entorno.
La importancia de abordar esta temática radica en que debemos de conocer cada una de las bacterias. Siendo ellas dañinas o no.
Además es hasta cierto punto ignorado por las personas ya que por dicha ignorancia hay bacterias evolucionadas lo que genera enfermedades avanzadas y bastante peligrosas.
Por lo tanto, hace un análisis comparativo y descubrimiento fue de mucho interés para la investigación, ya que permitirá permit irá descubrir si existirán nuevas generaciones de bacterias.
Justificación del trabajo.
El trabajo tiene como tema de investigación ``Las Bacterias``
Descubriendo los rasgos, importancia o necesidades que poseen las bacterias con el ser humano, y su entorno.
La importancia de abordar esta temática radica en que debemos de conocer cada una de las bacterias. Siendo ellas dañinas o no.
Además es hasta cierto punto ignorado por las personas ya que por dicha ignorancia hay bacterias evolucionadas lo que genera enfermedades avanzadas y bastante peligrosas.
Por lo tanto, hace un análisis comparativo y descubrimiento fue de mucho interés para la investigación, ya que permitirá permit irá descubrir si existirán nuevas generaciones de bacterias.
Objetivos.
Objetivo General.
Conocer en que nos favorece realmente las bacterias y ¿porque?
Conocer como se reproducen una con otra.
Objetivo Especifico.
Conocer como se estudia y como se clasifica cada una de ellas.
Saber de donde provienen y la importancia de ellas en la tierra.
Desarrollo del Contenido. Bacterias.
Son microorganismo que se presentan en un tamaño de algunos micrómetros de largo y diversas formas incluyendo esferas, barras y hélices. Las bacterias son los organismos más abundantes del planeta, y se encuentran en todos los habitantes terrestres. La existencia de microorganismos fue hipotetizada a finales de la edad media. Las primeras bacterias fueron observadas por Anton Van en 1683 usando un microscopio de lente simple diseñado por el mismo. Louis Pasteur demostró en 1859 que los procesos de fermentación eran causados por el crecimiento de microorganismo, y que dicho crecimiento de microorganismo no era debido a la generación espontanea como se suponía hasta entonces.
La Fermentación. Es un proceso anaeróbico ya que se produce en ausencia de oxigeno oxi geno ello significa que el aceptor final de los electrones producido en la glucosa no es el oxigeno que se reducirá. Existen diferentes tipos de fermentación. Fermentación acética: es la fermentación bacteriana por un genero de bacterias aeróbicas que transforma el alcohol por la bacteria del vinagre en presencia del oxigeno del aire.
Estas bacterias a diferencia de las levaduras productoras del alcohol, requiere un suministro generoso de oxigeno para su crecimiento y actividad. El cambio que ocurre es descrito generalmente por la ecuación.
Fermentación Alcohólica.
La fermentación alcohólica
Es un proceso de fermentación en plena ausencia de aire (oxigeno – 0) originando por la actividad de algunos microorganismos que procesan los hidratos de carbono (por regla general de azucares: como pueden ser por ej. La glucosa fructosa, sacarosa, almidón, etc.) Para obtener como productos finales un alcohol en forma de etanol (cuya formula química es (H3 –CH2 –OH) Dióxido de carbono (CO2) en forma de gas y unas moléculas de ATP que consumen los propios microorganismo en su metabolismo celular energético anaeróbico. El etanol resultante se emplea en la elaboración de algunas bebidas alcohólicas tales como el vino, cerveza, sidra, cava, etc. Aunque en la actualidad se empieza a sintetizar también el etanol mediante la fermentación a nivel industrial a gran escala para ser empleado como biocombustible.
La fermentación alcohólica tiene como finalidad biológica proporcionar energía anaeróbica a los microorganismos unicelulares en ausencia de oxigeno para ello disocian las moléculas de glucosa y obtienen la energía necesaria para sobrevivir produciendo el alcohol y CO2 como desechos consecuencia de la fermentación las levaduras y las bacterias causantes de este fenómeno son microorganismo muy habituales en las frutas y cereales y contribuyen en gran medida al sabor de los productos fermentados.
Una de las principales características de estos microorganismos es que viven en ambiente carente de oxigeno máxime durante la vegetación química, por esta razón se dice que la fermentación alcohólica es un proceso anaeróbico.
Fermentación Butírica. Descubierta por Louis Pasteur es la conversión de los glúcidos en acido butírico en ausencia se produce a partir de la lactosa con formación de acido butírico y gas.
Es característica de las bacterias del genero y se caracteriza por la aparición de olores podridos y desagradables.
Se puede producir durante el proceso de ensilado por la si la cantidad de azucares en el pasto no es suficientemente grande como para producir durante una cantidad de acido láctico que garantice un PH inferior a 5.
Fermentación Láctica. Es una ruta metabólica anaeróbica que ocurre en citosa de la célula, en la cual se oxida parcialmente la glucosa para obtener energía y donde el producto de desecho es el acido láctico.
Este es un proceso lo realiza muchas bacterias llamadas bacterias lácticas hongos, algunos protozoos, y muchos tejidos animales; en efecto la fermentación láctica también se verifica en el tejido muscular cuando a causa de una intensa actividad motora, no se produce una aportación adecuada de oxigeno que permitirá el desarrollo de la respiración aeróbica.
Cuando el acido láctico se acumula en las células musculares producen síntomas asociados con la fatiga muscular. Algunos células como los eritrocitos, carecen de mitocondrias de manera que se ven obligadas a obtener energía por medio de la fermentación láctica. Por el contrario, el parénquima muere rápidamente ya que no fermenta y su única fuente de energía es la respiración aeróbica.
Un ej. De este tipo de fermentación es la acidificación de la leche. Ciertas bacterias al desarrollarse en la leche utiliza lactosa, al fermentar, produce energía que es aprovechada por las bacterias y el acido láctico es eliminado. La coagulación de la leche resulta de la precipitación de las proteínas de la leche, y ocurre por el descenso de PH debido a la presencia de acido lactido.
Acido Láctico El ácido láctico, o su forma ionizada, el lactato también conocido por su nomenclatura oficial ácido 2-hidroxi-propanoico o ácido α-hidróxidopropanito, es un compuesto químico que desempeña importantes roles en diversos procesos bioquímicos, como la fermentación láctica. Es un ácido carboxílico, con un grupo hidroxilo en el carbono adyacente al grupo carboxilo, lo que lo convierte en un ácido α-hidroxílico (AHA) de fórmula H3C-CH(OH)COOH (C3H6O3). En solución puede perder el hidrógeno unido al grupo carboxilo y convertirse en el anión lactato.
Beneficio de la fermentación. El beneficio industrial primario de la fermentación es la conversión del mosto en vino, cebada en cerveza y carbohidratos en dióxido de carbono para hacer pan. De acuerdo con Steinkraus (1995), la fermentación de los alimentos sirve a 5 propósitos generales:
Enriquecimiento de la dieta a través del desarrollo de una diversidad de sabores, aromas y texturas en los substratos de los alimentos. Preservación de cantidades substanciales de alimentos a través de ácido láctico, etanol, ácido acético y fermentaciones alcalinas. Enriquecimiento de substratos alimenticios con proteína, aminoácidos, ácidos grasos esenciales y vitaminas. Decodificación durante el proceso de fermentación alimenticia. Disminución de los tiempos de cocinado y de los requerimientos de combustible.
La fermentación tiene algunos usos exclusivos para los alimentos. Puede producir nutrientes importantes o eliminar antinutrientes. Los alimentos pueden preservarse por fermentación, la fermentación hace uso de energía de los alimentos y puede crear condiciones inadecuadas para organismos indeseables. Por ejemplo, avinagrando el ácido producido por la bacteria dominante, inhibe el crecimiento de todos los otros microorganismos. De acuerdo al tipo de fermentación, algunos productos pueden ser dañinos para la salud. En alquimia, la fermentación es a menudo lo mismo que putrefacción, significando permitir el pudrimiento o la descomposición natural de la sustancia.
Nutrición y crecimiento de las bacterias. Las bacterias necesitan de un aporte energético para desarrollarse. · 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 (litótrofas) u orgánico (organótrofas). Las bacterias patógenas que viven a expensas de la materia orgánica son quimioorganótrofas. · 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: se trata entonces de una respiración. 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". Ciertos factores son específicos, tal como la nicotinamida (vitamina B,) en Proteus. Existen unos niveles en la exigencia de las bacterias. Según André Lwoff, se pueden distinguir verdaderos factores de crecimiento, absolutamente indispensables, factores de partida, necesarios al principio del crecimiento y factores estimulantes. 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 (B12 y Lactobacillus lactis Doraren). Se puede medir el crecimiento de las bacterias siguiendo la evolución a lo largo del tiempo del número de bacterias por unidad de volumen. Se utilizan métodos directos como pueden ser el contaje de gérmenes mediante el microscopio o el contaje de colonias presentes después de un cultivo de una dilución de una muestra dada en un intervalo de tiempo determinado. Igualmente se utilizan métodos indirectos (densidad óptica más que técnicas bioquímicas). 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: se puede obtener una sincronización en la división de todas las células de la población, lo que permite estudiar ciertas propiedades fisiológicas de los gérmenes.
Genética de las Bacterias Las bacterias, como organismos asexuales que son, heredan copias idénticas de genes, es decir, son clones. Sin embargo, pueden evolucionar por selección natural mediante cambios en el ADN debidos a mutaciones y a la recombinación genética. Las mutaciones provienen de errores durante la réplica del ADN o por exposición a agentes muta génicos. Las tasas de mutación varían ampliamente entre las diversas especies de bacterias e incluso entre diferentes cepas de una misma especie de bacteria. Los cambios genéticos pueden producirse al azar o ser seleccionados por estrés, en donde los genes implicados en algún proceso que limita el crecimiento tienen una mayor tasa de mutación.
Las bacterias también pueden transferirse material genético entre células. Esto puede realizarse de tres formas principalmente. En primer lugar, las bacterias pueden recoger ADN exógeno del ambiente en un proceso denominado transformación. Los genes también se pueden transferir por un proceso de transducción mediante el cual un bacteriófago introduce ADN extraño en el cromosoma bacteriano. El tercer método de transferencia de genes es por conjugación bacteriana, en donde el ADN se transfiere a través del contacto directo (por medio de un pilus) entre células. Esta adquisición de genes de otras bacterias o del ambiente se denomina transferencia de genes horizontal y puede ser común en condiciones naturales . La transferencia de genes es especialmente importante en la resistencia a los antibióticos, pues permite una rápida diseminación de los genes responsables de dicha resistencia entre diferentes patógenos.
Las Mutaciones. La mutación en genética y biología, es una alteración o cambio en la información genética (genotipo) de un ser vivo y que, por lo tanto, va a producir un cambio de características, que se presenta súbita y espontáneamente, y que se puede transmitir o heredar a la descendencia. La unidad genética capaz de mutar es el gen que es la unidad de información hereditaria que forma parte del ADN. En los seres multicelulares, las mutaciones sólo pueden ser heredadas cuando afectan a las células reproductivas. Una consecuencia de las mutaciones puede ser una enfermedad genética, sin embargo, aunque en el corto plazo puede parecer perjudicial, a largo plazo las mutaciones son esenciales para nuestra existencia. Sin mutación no habría cambio y sin cambio la vida no podría evolucionar.
Transferencia genética. 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. Este fenómeno fue descubierto en los neumococos en 1928. 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 (F) que puede ser perdido. La transferencia cromosómica se realiza generalmente con baja frecuencia. No obstante, en las poblaciones F+, 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. El estudio de la conjugación ha permitido establecer los mapas cromosómicos de ciertas bacterias. 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 fálica translucida a menudo ha perdido una parte de su genoma que es sustituida por un fragmento de gene de la bacteria huésped, parte que es así inyectada a la bacteria receptora. Según el tipo de transducción, todo gen podrá ser transferido o, por el contrario, lo serán un grupo de genes determinados.
Bacterias Anaeróbicas. Las bacterias anaerobias se encuentran en la mayor parte de la flora normal de las membranas mucosas y la piel. En cavidad oral: veillonella, bacteroides, espiroquetas anaerobias y fusobacterias; en la parte baja del tracto intestinal: Los gérmenes anaerobios son capaces de producir infección cuando logran desplazarse de sus sitios normales a cualquier otro espacio cerrado. Los factores como la hipoxia y la destrucción tisular con necrosis de tejidos representan el estado de riesgo que más favorece el cambio en el comportamiento de una flora humana normal en agente patógeno agresor.
Bacteroides. Bacteroides es un género de bacterias Gran-negativas con forma de bacilo. Las especies de Bacteroides son anaerobias, no forman ensoparas y pueden ser móviles o inmóviles, dependiendo de la especie. El ADN tiene un contenido GC del 40-48%. Inusualmente en las bacterias, las membranas de Bacteroides contienen esfingolípidos. También contienen ácido mesodiaminopimélico en su capa de peptidoglicano. La especie tipo es B. gingivalis. Bacteroides son normalmente comensales, constituyendo el principal componente de la microbiota gastrointestinal, vaginal y bucal en los mamíferos. En el intestino del huésped juegan un papel importante en el procesamiento de las moléculas complejas en otras más simples. Se han encontrado concentraciones tan altas como 10 10-1011 células por gramo de heces humanas. Pueden también crecer en azúcares simples cuando están disponibles, pero su principal fuente de energía son los polisacáridos de origen vegetal.
1 Patogénesis 2 B. fragilis 3 Referencias 4 Enlaces externos
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 del 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. Las bacterias tienen, por lo tanto, un papel fundamental en los fenómenos de la vida, y todas las áreas de la biología han podido ser mejor comprendidas gracias a su estudio.
Estructura Bacteriana. Estructura bacteriana Pared celular Se refiere a una serie de capas que rodean la célula procariota y que también se conoce como envoltura celular. De acuerdo a la estructura y organización de la pared celular, las bacterias, se pueden diferenciar en gram (+) y gram (-). Membrana Citoplasmática Membrana típica que se compone de fosfolípidos y proteínas. Funciones de la membrana plasmática Lípido que contiene, además de ácidos grasos y alcohol, un residuo de ácido fosfórico Macromoléculas conformadas por secuencias de aminoácidos Pared celular Membrana plasmática Célula Bacteriana
. Núcleo (DNA Cromosómico) Las células bacterianas no poseen membrana nuclear. El DNA del núcleo bacteriano puede extraerse como una sola
molécula continua, por lo tanto puede considerarse que tienen un cromosoma único. Tiene forma circular de doble cadena y enrrollado sobre sí mismo. 2.2. Plásmidos (DNA Extracromosómico) Los plásmidos corresponden a moléculas de DNA cortas circulares que se replican de forma autónoma. Estructura bacteriana (II) DNA Cromosómico DNA Extracromosómico Célula Bacteriana Cápsula Un gran número de bacterias sintetizan grandes cantidades de polímeros o macromoléculas extracelulares al crecer en ambientes naturales. Cuando los polímeros forman un condensado, se organiza una capa bien definida que rodea estrechamente a la célula bacteriana y que se llama cápsula. Su función es aún objeto de estudio, considerándose que desempeña un importante papel en la protección de la bacteria frente a agentes externos tales como la desecación, los bacteriófagos o los metales tóxicos. Estructura bacteriana (II) Virus que destruye Bacterias
La duración del contacto entre bacteria dadora y bacteria receptora. 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. ð 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 ð 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.
Variaciones extracromosomaticas.
Estructura y fisiología de las bacterias. 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. Constituyen el soporte de los antígenos "H". 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. En efecto, 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 diferencia de composición bioquímica de las paredes de dos grupos de bacterias es responsable de su diferente comportamiento frente a un colorante formado por violeta de genciana y una solución yodurada (coloración Gram). Se distinguen las bacterias grampositivas (que tienen el Gram después de lavarlas con alcohol) y las gramnegativas (que pierden su coloración). Se conocen actualmente los mecanismos de la síntesis de la pared. Ciertos antibióticos pueden bloquearla. La destrucción de la pared provoca una fragilidad en la bacteria que toma una forma esférica (protoplasto) y estalla en medio hipertónico (solución salina con una concentración de 7 g. de NaCI por litro). · 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. Los mesosomas, repliegues de la membrana, tienen una gran importancia en esta etapa de la vida bacteriana. 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, desempeñan un papel principal en la síntesis proteica. · El citoplasma, por último, 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. Espora bacteriana.
Ciertas bacterias grampositivas pueden sintetizar un órgano de resistencia que les permite sobrevivir en condiciones más desfavorables, y se transforma de nuevo en una forma vegetativa cuando las condiciones del medio vuelven a ser favorables. Esta espora, bien estudiada gracias a la microscopia electrónica, contiene la información genética de la bacteria la cual está protegida mediante dos cubiertas impermeables. Se caracteriza por su marcado estado de deshidratación y por la considerable reducción de actividades metabólicas, lo que contrasta con su riqueza enzimática. La facultad de esporular está sometida a control genético y ciertos gérmenes pueden perderla. La germinación de las esporas es siempre espontánea. Da lugar al nacimiento de una bacteria idéntica al germen que había esporulado. Nutrición y crecimiento bacterianos. Las bacterias necesitan de un aporte energético para desarollarse. · 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 (litótrofas) u orgánico (organótrofas). Las bacterias patógenas que viven a expensas de la materia orgánica son quimioorganótrofas. · 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: se trata entonces de una respiración. 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". Ciertos factores son específicos, tal como la nicotinamida (vitamina B,) en Proteus. Existen unos niveles en la exigencia de las bacterias. Según André Lwoff, se pueden distinguir verdaderos factores de crecimiento, absolutamente indispensables, factores de partida, necesarios al principio del crecimiento y factores estimulantes. 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 (B12 y Lactobacillus lactis Doraren). Se puede medir el crecimiento de las bacterias siguiendo la evolución a lo largo del tiempo del número de bacterias por unidad de volumen. Se utilizan métodos directos como pueden ser el contaje de gérmenes mediante el microscopio o el contaje de colonias presentes después de un cultivo de una dilución de una muestra dada en un intervalo de tiempo determinado. Igualmente se utilizan métodos indirectos (densidad óptica más que técnicas bioquímicas). 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: se puede obtener una sincronización en la división de todas las células de la población, lo que permite estudiar ciertas propiedades fisiológicas de los gérmenes. Genética bacterian a. 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 a todos los s o, traducidas por la aparición brusca eres vivos: 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 variaciones del genotipo pueden provenir de mutaciones, de transferencias genéticas y de modificaciones extracromosómicas. 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 en una sola vez, 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. El estudio de las mutaciones tiene un interés fundamental. En efecto, 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. Este fenómeno fue descubierto en los pneumecocos en 1928. 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 (F) que puede ser perdido. La transferencia cromosómica se realiza generalmente con baja frecuencia. No obstante, en las poblaciones F+, 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. El estudio de la conjugación ha permitido establecer los mapas cromosómicos de ciertas bacterias. 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, parte que es así inyectada a la bacteria receptora. 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 pude ser modificada por las variaciones que afectan ciertos elementos extracromosómicos que se dividen con la célula y son responsables de caracteres transmisibles: son los plasmidios y episomas 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 e 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). La virulencia puede ser fijada por liofilización. Parece ser función del huésped (terreno) y del entorno (condiciones climáticas). La puerta de entrada de la infección tiene igualmente un papel considerable en la virulencia del germen.
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 que ella excreta y que atacan tejidos vecinos o productos tóxicos provenientes del metabolismo bacteriano. - La producción de toxinas. Se puede tratar de toxinas proteicas (exotoxinas excretadas por la bacteria, transportadas a través de la sangre y que actúan a distancia sobre órganos sensibles) o de toxinas glucoproteicas (endotoxinas), 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, mientras que el conflicto huésped-bacteria se traduce por manifestaciones clínicas y biológicas de la enfermedad infecciosa. 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 del 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. Las bacterias tienen, por lo tanto, un papel fundamental en los fenómenos de la vida, y todas las áreas de la biología han podido ser mejor comprendidas gracias a su estudio.
Clasificacion de las bacterias.
Cocos: forma esférica u ovalada Estreptococos (en cadena). Diplococos (dobles). Estafilococos (en racimos). Bacilos: en forma de bastón. Espirilos: en forma de espiral. Vibrios: en forma de coma.
· Estructura de las bacterias -Cápsula: no es constante, es una capa gelatinosa de tamaño y composición variable formada de polisacáridos. -Pared celular: es rígida, dúctil y elástica. Su originalidad reside en la naturaleza química del compuesto macromolecular que le confiere su rigidez. Formada por peptiglucal y ácido teitoico. -Membrana celular: semejante a la membrana celular, es una envoltura que rodea al citoplasma. -Citoplasma: masa de materia viva donde se encuentran los ribosomas (que intervienen en la fabricación de proteínas) y granos de grasa o de glúcidos que le sirven de almacén. En las bacterias autótrofas se encuentran cromatóforos, donde se almacena la clorofila. -Plasmidio: formado por DNA, de forma circular. -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. Constituyen el soporte de los antígenos "H". En algunos bacilos Gram negativos se encuentran Pili, que son apéndices más pequeños que los cilios y que tienen un papel fundamental en genética bacteriana. -Pili: estructura que sirve de adherencia a la superficie. Sirve de puente citoplasmático entre la transferencia de información genética.
-Ribosomas: son gránulos y se componen generalmente de RNA. -Mesosoma: repliegue de la membrana celular, tiene gran importancia en la división celular y la reparación de la célula. Las paredes de las células de las bacterias pueden ser: Gram positivas: tienen una pared gruesa, es decir mas capas. Se tiñen con tinsón yoduro yodurado. Tiene capa gruesa de peptidoglical y ácido teitoico Gram negativas: tienen una pared delgada, una capa. No se tiñen con yoduro yodurado sino con suframina. Tienen una capa de peptidoglical y por fuera una membrana externa. · Reproducción de la bacteria Generalmente las bacterias se reproducen por bipartición, como se ve en el siguiente esquema Tras la duplicación del ADN, que está dirigida por la ADN-polimerasa que se encuentra en los mesosomas, la pared bacteriana crece hasta formar un tabique transversal separador de las dos nuevas bacterias. Pero además de este tipo de reproducción asexual, las bacterias poseen unos mecanismos de reproducción sexual o parasexual, mediante los cuales se intercambian fragmentos de ADN. Puede realizarse por: Transformación: Consiste en el intercambio genético producido cuando una bacteria es capaz de captar fragmentos de ADN, de otra bacteria que se encuentran dispersos en el medio donde vive. Transducción: En este caso la transferencia de ADN de una bacteria a otra, se realiza a través de un virus bacteriófago , que se comporta como un vector intermediario entre las dos bacterias. Conjugación: en este proceso, una bacteria donadora F+ transmite a través de un puente o pili, un fragmento de DNA, a otra bacteria receptora F-. La bacteria que se llama F+ posee un plasmidio, además del cromosoma bacteriano. · Bacterias patógenas Casi 200 especies de bacterias son patógenas para el ser humano, es decir, causantes de enfermedades. El efecto patógeno varía mucho en función de las especies y depende tanto de la virulencia de la especie en particular como de las condiciones del organismo huésped.
Los efectos patógenos provocados por las bacterias en los tejidos pueden agruparse en las cuatro clases siguientes: 1.- efectos provocados por la acción directa local de la bacteria sobre los tejidos, como en la gangrena gaseosa causada por Clostridium perfringens. 2.- efectos mecánicos, como cuando un grupo de bacterias bloquea un vaso sanguíneo y causa un émbolo infeccioso. 3.- efectos de respuesta del organismo ante ciertas infecciones bacterianas en los tejidos, como las cavidades formadas en los pulmones en la tuberculosis, o la destrucción de tejido en el corazón por los propios anticuerpos del organismo en las fiebres reumáticas. 4.- efectos provocados por toxinas producidas por las bacterias, sustancias químicas que resultan tóxicas en algunos tejidos. Las toxinas son, en general, específicas de cada especie; por ejemplo, la toxina responsable de la difteria es diferente de la responsable del cólera. · Bacterias resistentes La aparición de bacterias con resistencia a antibióticos y otras drogas antimicrobianas fue, es y probablemente seguirá siendo uno de los grandes problemas de la medicina. Su causa es el mecanismo más básico de la evolución de los seres vivos: la mutación espontánea y la recombinación de los genes durante la reproducción, que al crear variabilidad permite que actúe la selección natural. Esto favorece el desarrollo de las variantes que mejor se adaptan al ambiente. Cuando las bacterias se desarrollan en medios que contiene una droga antibacteriana, sólo crecerán aquellas que por mutación adquirieron genes que confieren resistencia; mientras que no lo harán las que son sensibles a la droga. Este caso de selección natural hace que con el correr del tiempo todas las bacterias sean resistentes a la droga. Entre los factores que favorecen la selección y la diseminación de genes que confieren resistencia, cabe mencionar: · El uso indiscriminado de las drogas antibacterianas. · La exposición de las bacterias a otros agentes capaces de seleccionar variedades resistentes. Un ejemplo es la exposición al mercurio, presente en algunos desinfectantes. · El aumento en la población de pacientes cuyo sistema inmune se encuentra deprimido (enfermos de SIDA, pacientes que han recibido transplantes de órganos y pacientes sometidos a tratamientos contra el cáncer). Estas condiciones favorecen la aparición de infecciones, llamadas oportunistas, que deben ser tratadas mediante el suministro prolongado y en dosis altas de drogas antibacterianas.
· El uso de antibióticos en la alimentación de animales. · El desarrollo de los medios de transporte que permite la rápida diseminación de cepas resistentes. Uno de los hechos que preocupan es que, a pesar del esfuerzo de los científicos, se está tornando cada vez más difícil encontrar nuevos antibióticos. Por ejemplo, las penicilinas ya han llegado a la sexta generación, las cefalosporinas, a la cuarta y las quinolonas, a la tercera. Mientras tanto están apareciendo cepas de bacterias causantes de enfermedades infecciosas que se consideraban ya dominadas, las cuales adquirieron resistencia a las drogas más indicadas para combatirlas.
Virus y Las Bacterias. Las bacterias y los virus causan muchas de las enfermedades que nos son familiares, la gente a menudo confunde éstos dos Microorganismos. Pero los virus se diferencian de las bacteria tanto como los peces de las jirafas. Si en algo se diferencian es en su tamaño. Los virus más grandes apenas llegan al tamaño de la bacteria más pequeña. Otra diferencia está en su estructura. La bacteria es más compleja que el virus. Una bacteria típica posee una pared celular rígida que rodea el fluido o citoplasma dentro de la célula. Una bacteria contiene toda la información genética necesaria para hacer copias de ella misma su ADN en una estructura llamada cromosoma. Adicionalmente, puede tener fragmentos sueltos de ADN que flotan en el citoplasma llamados plásmidos. Las bacterias también tienen ribosomas, instrumentos necesarios para replicar el ADN, así las bacterias pueden reproducirse. Algunas tienen estructuras filamentosas llamados
flagelos que usan para moverse. Un virus puede o no tener una capa exterior espinosa llamada envoltura. Todo virus tiene una cubierta proteica y un corazón de material genético que puede ser ADN o ARN. Y eso es todo. Punto final. Lo cual nos trae a la diferencia fundamental su forma de reproducción. Reproducción bacteriana Vs. reproducción viral Las bacterias contienen un plano genético (ADN) y todos los instrumentos (ribosomas, proteínas, etc.) que necesitan para reproducirse por ellas mismas. Los virus, sólo contienen un plano genético limitado y no tienen las herramientas constitutivas necesarias. Tienen que invadir otras células y secuestrar su maquinaria celular para reproducirse. Los virus invaden adhiriéndose a una célula e inyectando sus genes o permiten que las células se los trague. Aquí está un ejemplo de infección viral. Este es una versión virus de la película de ficción Alíen. Estos son bacteriófagos. Son un tipo de virus que infectan bacterias. Aquí están aterrizando en la superficie de una bacteria Los bacteriófagos hacen un hueco en la pared celular de E. coli. Luego inyectan su material genético en la bacteria. Al aprovecharse de la maquinaria genética de E. coli, los genes virales ordenan a la bacteria empezar a fabricar nuevas partes del virus. Estas partes se unen para conformar un nuevo virus dentro de la bacteria.
Eventualmente, tantos virus nuevos se producen dentro de la bacteria, qué esta explota y muere liberando así a esos nuevos virus que infectan más células! Sars ¿un nuevo peligro? Hasta el 28 de marzo, en California se habían identificado 16 casos de sars (Severe Acute Respiratory Syndrome). Esta es una enfermedad respiratoria (inicialmente llamada neumonía atípica) que al parecer se originó en Asia y que produce fiebres de cien grados, dificultades respiratorias y tos. La doctora Radherkrishna considera que aunque el número de enfermos en California no es tan alto como en Hong Kong, se le debe prestar atención por los peligros presentes y potenciales. “Es una enfermedad que puede matar en 24 horas y para la cual no hay cura”,
dijo.
El mal, que se ha identificado principalmente en el área de la Bahía de San Francisco (condados de Santa Clara y Alameda) aún está en estudio, pero ya ha hecho que las aerolíneas tomen medidas de seguridad. En el mes de octubre de 2001, cuando las supuestas amenazas de ataques terroristas usando ántrax (bacillus anthracis) crearon una extensa movilización de seguridad, se dio el número 911 para reportar sospechas. El miedo llegó a tal grado que un día se paralizó el aeropuerto debido a un paquetito de leche en polvo del que se sospechaba podría tener bacterias malignas. Más allá de toda especulación, qué se puede hacer para protegerse de las infecciones: * Gripe: a diferencia de lo que comúnmente se piensa, la gripe no se transmite tanto por los estornudos, sino por tocar objetos (teléfono, manijas de la puerta...) que han sido infectados y frotarse la nariz. Limpie bien los objetos de uso diario. * Tuberculosis: se transmite por la tos y la saliva de la personas infectadas. Evite la cercanía con personas enfermas. * Sida: por contacto con fluido sanguíneo y semen. El uso de profilácticos baja enormemente el riesgo. * Gastroenteritis: coma los alimentos bien cocidos, y cuide que las cosas crudas estén libres de infección. * Hepatitis: recomendaciones semejantes a la anterior.
Antrax: aunque mayormente afecta el ganado, las bacterias de ántrax en algunos países se pueden transmitir por la piel y productos de algunos animales infectados. La infección por la piel no es tan peligrosa como respirar el germen, que usualmente causa la muerte. La posibilidad de una infección es muy remota en Estados Unidos.
Mancha negra del tomate Afecta a todos los órganos aéreos de la planta. En la hoja, se forman manchas negras de pequeño tamaño (1 a 2 mm. de diámetro) y rodeadas de halo amarillo, que pueden confluir pudiendo llegar a secar el foliolo. En tallo, pecíolos y bordes de los sépalos, también aparecen manchas negras de borde y contorno irregular. Las inflorescencias afectadas se caen. Tan sólo son atacados los frutos verdes, en los que se observan pequeñas manchas deprimidas (de 1 mm.). Las principales fuentes de infección la constituyen semillas contaminadas y restos vegetales contaminados. El viento, la lluvia, gotas de agua y riegos por aspersión diseminan la enfermedad. Las condiciones óptimas de desarrollo son temperaturas de 20 a 25ºC y períodos húmedos y falta de luminosidad. Los Virus, las Bacterias y los Parásitos en el Tracto Digestivo ¿Qué son los virus, las bacterias y los parásitos? Los virus, las bacterias y los parásitos son organismos vivos que nos circundan. Se encuentran en el agua y en la tierra, en las superficies de los alimentos que comemos y en las superficies que tocamos, tales como las mesadas del baño o la cocina. Algunas bacterias viven en nuestro cuerpo y no nos ocasionan problemas. Otros tipos de bacterias (al igual que parásitos y virus) pueden ocasionarnos algunas enfermedades si ingresan a nuestro organismo. Las bacterias y los virus pueden vivir fuera del cuerpo humano (por ejemplo, en una mesada), a veces durante muchas horas o días. Los parásitos, sin embargo, requieren un huésped viviente para poder sobrevivir. Por lo general, se pueden eliminar las bacterias y los parásitos con antibióticos. Pero, por el contrario, los antibióticos no pueden destruir a los virus. Se les puede administrar medicamentos a los niños con enfermedades virales para brindarles alivio, pero los antibióticos no surten efecto en contra de las infecciones. Las bacterias, los virus y los parásitos pueden ocasionar una amplia variedad de enfermedades y pueden infectar a cualquiera de los órganos del cuerpo. Frecuentemente, los virus ocasionan enfermedades respiratorias (tales como un resfriado común) y enfermedades digestivas (tales como la diarrea). Las bacterias pueden infectar cualquier parte del cuerpo, pero frecuentemente ocasionan diarrea al invadir el tracto digestivo. Problema(s):
Desinfección o remoción de bacterias y virus patógenos de aguas de desecho industriales y municipales. Solución(ones): Ultra GuardTM sistema de tratamiento ultravioleta de alta intensidad, baja presión. Descripción: Simple en concepto y en operación, el proceso ultravioleta es luz de alta energía compuesta de fotones en una banda estrecha de longitud de onda. Estas longitudes de onda en el espectro ultravioleta son demasiado cortas para ser vistas por el ojo humano. Los estudios muestran que las moléculas DNA y RNA en los núcleos de los micro-organismos absorben esta radiación. El organismo puede no ser eliminado instantáneamente, pero se lo convierte en no viable. La disrupción de los vínculos resultan en un desarreglo de los mensajes genéticos y previene la reproducción. Esto se llama letabilidad inducida. La cantidad de energía ultravioleta que se requiere para producir este efecto es normalmente referida como la dosis letal. El sistema ofrece flexibilidad y una capacidad de respuesta rápida a los cambios en la demanda. El equipo no es complejo y el mantenimiento requiere generalmente bajos niveles de experiencia. Los riesgos del proceso son bajos. Hay también una ausencia de un residuo en el agua de desecho y cualquier impacto subsecuente en el agua que recibe el efluente. Existe también la ventaja de que una "sobre dosis" no afecta al agua que recibe el efluente resultando en un requerimiento menos riguroso de control. El diseño modularizado de las unidades y los sistemas, permite la instalación en un amplio rango de aplicaciones desde muy pequeños villorrios a ciudades muy grandes y de población elevada
¿Donde encontramos las Bacterias? La fertilidad del suelo depende en gran parte de la actividad bacteriana. Centenares de especies de bacterias se encuentran en la naturaleza y la magnitud de la población bacteriana del suelo depende de condiciones ambientales tales como el grado de humedad favorable, la concentración de hidrógenos, la temperatura, el alimento disponible y la aireación. Las bacterias del suelo son absolutamente esenciales para todos los procesos vitales, ya que sin los procesos de putrefacción y desintegración no habría descomposición de la material vegetal y animal con la consecuente liberación de sustancias químicas simples como nitrato sódico, fosfato de calcio, cloruro sódico, etc. Las plantas verdes en desarrollo pueden utilizar estos productos de la descomposición y sintetizarlos en el proceso de la fabricación de alimento fotosintético. La constante extracción de sustancias nitrogenadas del suelo por las plantas, llevaría al agotamiento del nitrógeno si no fuera porque hay microorganismos
que de manera continua están restituyéndolo. Las bacterias fijadoras del nitrógeno convierten el nitrógeno atmosférico en compuestos utilizables por las plantas y las bacterias nitrificantes convierten el amoniaco en nitratos utilizables. Los nitratos son utilizados por las plantas para sintetizar proteínas que vuelven al suelo como proteínas vegetales, proteínas animales o como urea. Las bacterias de la putrefacción y las que atacan la urea actúan sobre estos compuestos y liberan el nitrógeno como amoniaco, el cual es entonces atacado por las bacterias nitrificantes. Las bacterias fijadoras del nitrógeno se encuentran usualmente en las raíces. Las bacterias simbióticas fijadoras del nitrógeno no fijan en nitrógeno en los medios de cultivo, pero cuando se desarrollan en simbiosis con una planta, en un suelo neutro o próximo a la neutralidad, son capaces de fijar el nitrógeno atmosférico y ponerlo a la disposición de la planta huésped. Las especies de Azobacter operan en suelos ligeramente alcalinos y debe de haber vestigios de molibdeno para su actividad fijadora. La inoculación con Rhizobium tiene éxito cuando se utilizan métodos adecuados. Sin embargo, los organismos no persisten indefinidamente y por lo general desaparecen o disminuyen mucho en tres años en los suelos sin leguminosas. El suelo se enriquecen por cultivo y el arado de leguminosas para enterrarlas, por la gran cantidad de nitrógeno combinado se encuentra en los nódulos de las raíces, así como en la valiosa materia orgánica de toda planta. BACTERIAS DEL AGUA Para determinar si un suministro de agua es o no apto para el consumo, se recurre a cuatro tipos de análisis , uno de ellos, a el análisis biológico descubre algas, hongos, protozoos, gusanos nemátodos, las especies más pequeñas de crustáceos y larvas de insectos acuáticos. El examen bacteriológico del agua por lo general supone: la determinación del número de bacterias. El hallazgo de estos organismos en agua de consumo, eses prueba de contaminación fecal y por lo tanto, de la posible presencia de patógenos intestinales que causan la fiebre tifoidea, las fiebres paratífivas, la disentería y el cólera. Un ejemplo de estas bacterias, es el ntrosococus y nitobacter que se encuentran en suelos comunes, pilas de estiércol, desagües y el agua del río. Otras cuantas pueden ser: Nitrosomas monocella, nitrosomas groningensis, ambas están ampliamente distribuidas en el suelo y convierten l amoniaco y las sales amoniacales a nitritos. La Nitrobacte flavum se desarrolla en los medios ordinarios de laboratorio e hidroliza la celulosa.
Las bacterias desnitrificantes reducen los nitratos nitritos, nitrógeno o amoniaco, por ejemplo la Flavobacterium denitrificans. Las grandes cantidades de materia orgánica no fermentada estimulan en proceso de destnitrificación, por lo que, hay que evitar en general cubrir rl duelo con exceso dé estiércol sin pudrir.
BACTERIAS DE LA LECHE La leche secretada dentro de las ubres de las vacas es estéril , pero al contacto con las vasijas adquiere una población bacteriana considerable. Algunos microorganismos proceden de los utensilios empleados y también de las manos, la ropa, etc., de la persona que las ordeña.. estas bacterias son habitualmente no patógenas. Las bacterias de la leche se clasifican y se estudian como: las bacterias que forman ácido. Estas bacterias desdoblan la lactosa con formación de ácidos que son causa de que la leche se agrie y posteriormente se corte. Y las principales son: Streptococus lactis, se encuentra especialmente en el queso, y en algunas plantas. Esta bacteria es responsable en gran parte del agriamiento normal de la leche. Stretococcus agalactae. Causa mastisis en las vacas y a veces farigitis en el ser humano. También es causa de diarrea de verano en los niños. Hay bacterias que producen gas. Estas pertenecen al grupo coniforme, algunas de las cuales fermentan la lactosa con formación de ácido y gas y ejercen una acción protelítica descomponiendo las proteínas de la leche, en particular la caseína. También existen bacterias que producen una reacción alcalina y además hidrolizan las proteínas de la leche. Existen también bacterias anaerobias, que algunas veces contaminan la leche, fermentan la lactosa con formación de gas y producen ácidos de olor penetrante, como el butírico y el propiónico. Algunos ejemplo de estas bacterias son. Clostridium perfringens, clostridium pruchii, clostridium butyricum y clositidium miltifermentans. Mencione este tipo de bacterias porque se relacionan con el compuesto de TY, al igual que creo las bacterias del drenaje patógenas tienen que ver con el PG, ya que en este medio viven este tipo de bacterias al igual que las que viven en los nódulos de las leguminosas./
Las Bacterias y las enfermedades. TIPO: BACILO Bacillus anthracis : ANTRAX: INFECCIÓN SUB-CUTANEA PRODUCIDA POR UNA INFECCIÓN. LA ZONA INFECTADA POR EL ANTRAX SE VUELVE ROJA E INFLAMADA. EN ALGUNAS ZONAS SE LIBERA PUS, EL TEJIDO SE NECROSA Y ULCERA Y TRAS LA CRACIÓN CICATRIZA. Bacillus cereus Clostridium botulinum : BOTULISMO: INTOXICACIÓN PRODUCIDA POR EL CONSUMO DE ALIMENTOS CONTAMINADOS POR UNA BACTERIA TÓXICA. Clostridium perfringens : GANGRENA GASEOSA: ENFERMEDAD INFECCIOSA DE LOS ANIMALES DE GRANJA QUE SE CARACTERIZA POR EL HINCHAZÓN SUB-CUTANEO Y GENERALMENTE ES FATAL. Clostridium tetani : TETANOS: ENFERMEDAD GRAVE DEL SISTEMA NERVIOSO A TRAVES DE HERIDAS. SUS SÍNTOMAS SON: CEFALEA, DEPRESIÓN, DIFICULTAD PARA TRAGAR Y PARA ABRIR LA MANDÍBULA POR COMPLETO, RIGIDEZ DEL CUELLO, ESPASMO EN MÚSCULOS DE LA MEJILLA... Corynebacterium diphtheriae : DIFTERIA: LA TOXINA AFECTA AL CORAZÓN Y AL SISTEMA NERVIOSO CENTRAL. SE FORMA UN EXUDADO BLANCOGRISACEO QUE AFECTA A LAS SUPERFICIES DE LA NARIZ Y LA GARGANTA, AUMENTA DE TAMAÑO Y LLEGA A OBSTRUIR EL CONDUCTO RESPIRATORIO. Escherichia coli : DIARREA: ALTERACIÓN DEL RITMO INTESTINAL QUE SE ACOMPAÑA DE DEPOSICIONES SEMILÍQUIDAS. LA PERDIDA DE LIQUIDOS PUEDE PRODUCIR DESHIDRATACIÓN. Klebsiella pneumoniae Legionella pneumophila : ENF. DEL LEGIONARIO: TIPO GRAVE DE NEUMONÍA CARACTERIZADA POR: DOLOR DE CABEZA Y TORAX,CONGESTIÓN PULMONAR Y FIEBRE ALTA. Mycobacterium leprae : LEPRA: ENF. INFECCIOSA CRÓNICA QUE AFECTA A: LA PIEL, NERVIOS Y MEMBRANAS MUCOSAS. SÍNTOMAS: PERDIDA DE SENSIBILIDAD EN ZONAS DE LA PIEL, MUSCULOS SUFREN PARÁLISIS, DESTRUCCIÓN DE NERVIOS, LESIONES
QUE EL SUJETO NO PERCATA POR SU INSENSIBILIDAD, DESTRUCCIÓN DEL HUESO, PERDIDA DE EXTREMIDADES... Mycobacterium tuberculosis : Tuberculosis: Enfermedad infecciosa aguda o crónica producida por el bacilo Mycobacterium tuberculosis, que puede afectar a cualquier tejido del organismo pero que se suele localizar en los pulmones. El nombre de tuberculosis deriva de la formación de unas estructuras celulares características denominadas tuberculomas, donde los bacilos quedan encerrados. La enfermedad no suele aparecer en animales en su hábitat natural pero si puede afectar al ganado vacuno, porcino y avícola. Salmonella sp. : Salmonelosis: El organismo se transmite por alimentos contaminados, producen dolor abdominal, fiebre, náuseas, vomitos y diarrea. Salmonella typhi Salmonella typhimurium Shigella dysenteriae Shigella sp. Yersinia enterocolitica : gastroenteritis: Enfermedades infecciosas del estómago y el intestino. Producen dolor abdominal, náuseas vómitos, diarrea y síntomas generales. Yersinia pestis : Peste: En la peste bubónica, los primeros síntomas son cefalea, náuseas, vómitos, dolores articulares y sensación general de enfermedad. Los ganglios linfáticos de la ingle o, con menos frecuencia, los de la axila o el cuello, se vuelven dolorosos y se inflaman. La temperatura acompañada de escalofríos, se eleva entre 38,3 y 40,5 °C. La frecuencia cardiaca o respiratoria aumenta, y el enfermo se encuentra exhausto y apático. Los bubones crecen hasta alcanzar el tamaño aproximado de un huevo de gallina. En los casos que no son fatales, la temperatura comienza a descender al cabo de unos cinco días, y se normaliza en unas dos semanas. En los casos fatales se produce la muerte en unos cuatro días. En la peste neumónica primaria, el esputo es al principio viscoso y teñido con sangre, y después se vuelve fluido y rojo brillante. La muerte se produce en la mayoría de los casos dos o tres días después del inicio de los síntomas. La peste septicémica primaria se inicia con una fiebre alta repentina; el sujeto adquiere en varias horas un color violáceo y fallece a menudo en el mismo día de inicio de los síntomas. Esta coloración, que aparece en todas las víctimas de la peste durante sus últimas horas, es debida al fracaso respiratorio. El nombre popular de 'Peste negra' que recibe la enfermedad procede de este síntoma. Yersinia pseudotuberculosis TIPO: CLAMIDIA
Chlamydia trachomatis : Conjuntivitis: inflamación de la conjuntiva. Esta es una membrana mucosa que recubre la superficie interna de los párpados y la superficie externa del globo ocular en su cara anterior (excepto en su polo anterior, donde se halla situada la córnea). La causa de la conjuntivitis puede ser una infección, una alergia o un traumatismo. Se caracteriza por enrojecimiento, inflamación, sensación de cuerpo extraño al parpadear y exceso de sensibilidad del ojo a la luz (fotofobia). En los casos graves se produce una exudación mucosa espesa. Si la causa es una infección, se llega a presentar secreción de pus. TIPO: COCOBACILO Bordetella pertussis : Tos ferina: Se caracteriza por una tos violenta de alta intensidad. Comienza con secreción nasal, tos seca y febrícula. Los accesos de tos con frecuencia finalizan en vómito. Brucella sp. Haemophilus influenzae Haemophilus pertussis : Tos ferina. TIPO: COCO Neisseria gonorrhoeae : GONORREA: enfermedad infecciosa del hombre transmitida por contacto sexual que afecta sobre todo a las membranas mucosas del tracto urogenital. Se caracteriza por un exudado purulento y está originada por una bacteria, el gonococo (Neisseria gonorrhoeae). El periodo de incubación es de dos a siete días. Neisseria meningitidis : MENINGITIS: INFLAMACIÓN DE LAS MENINGES QUE ENVUELVEN EL CEREBRO Y LA MÉDULA ESPINAL. SE DEBE A LA INVASIÓN DE LAS MENINGES POR MICROORGANISMOS BACTERIANOS A TRAVES DE LA CIRCULACIÓN. sUS SINTOMAS: CEFALEA, RIGIDEZ DE NUCA, FIEBRE, NÁUSEAS, VÓMITOS, APATÍA E IRRITABILIDAD, QUE CON FRECUENCIA CONDUCEN AL COMA. Staphylococcus aureus Streptococcus pneumoniae Streptococcus pyogenes : ESCARLATINA: Los síntomas típicos iniciales de la enfermedad son cefalea, dolor de garganta, escalofríos, fiebre y malestar general. Dos a tres días después de la aparición de los primeros síntomas se observan manchas rojizas en el paladar y una tumefacción rojo brillante de las papilas de la lengua, que recibe el nombre de lengua aframbuesada por su aspecto característico. En el tronco aparece una erupción cutánea típica que se suele extender a toda la superficie corporal con excepción de la cara. La erupción palidece con la presión. La fiebre, que con frecuencia se eleva entre 40 ° y 40,6 °C, dura sólo unos pocos días, aunque se puede prolongar durante
una semana o más. La erupción suele palidecer aproximadamente al cabo de una semana, y en ese momento la piel se empieza a descamar. Streptococcus sp. TIPO: LISTERIA Listeria monocytogenes : ENCEFALITIS: cualquier enfermedad infecciosa del sistema nervioso central humano caracterizada por inflamación del cerebro. Los síntomas típicos son cefalea, fiebre y letargia intensa, que puede conducir con el tiempo a un estado de coma. En la fase aguda de la enfermedad suele haber visión doble, delirio, sordera y parálisis facial. Los efectos tardíos de la encefalitis pueden comprender sordera, epilepsia y demencia. TIPO: MICLOPLASMA Mycoplasma pneumoniae : nEUMONÍA: término aplicado a cualquiera de las cerca de 50 enfermedades inflamatorias diferentes de los pulmones, caracterizadas por la formación de un exudado fibrinoso en los pulmones. La neumonía puede estar causada por bacterias, virus, rickettsias, micoplasma, hongos, protozoos, o por la aspiración del vómito. HAY 3 TIPOS: VIRAL, POR MICLOPLASMA Y POR PNEUMOCYSTIS CARINII. TIPO: RICKETTSIA Rickettsia prowazekii Rickettsia rickettsii Rickettsia typhi TIPO: ESPIRILO Campylobacter fetus jejuni Spirillum minor TIPO: ESPIROQUETA Treponema pallidum : SÍFILIS: enfermedad infecciosa de transmisión sexual, causada por la espiroqueta Treponema pallidum. La infección por objetos es muy poco frecuente porque el microorganismo muere por desecación en poco tiempo. La madre gestante puede transmitir la enfermedad al feto, originándose la llamada sífilis congénita, diferente, desde el punto de vista clínico, de la afección por transmisión sexual. TIPO: VIBRIO Aeromonas hydrophila : INFECCIONES DE HERIDAS E INFECCIONES DE LAS VÍAS URINARIAS.
Plesiomonas shigelloides Vibrio cholerae 01 : CÓLERA: grave enfermedad infecciosa endémica en India y en ciertos países tropicales, aunque pueden aparecer brotes en países de clima templado. Los síntomas del cólera son la diarrea y la pérdida de líquidos y sales minerales en las heces. En los casos graves hay una diarrea muy importante, con heces características en "agua de arroz", vómitos, sed intensa, calambres musculares, y en ocasiones, fallo circulatorio. En estos casos el paciente puede fallecer a las pocas horas del comienzo de los síntomas. Dejada a su evolución natural, la mortalidad es superior al 50%, pero no llega al 1% con el tratamiento adecuado. Vibrio cholerae no-01 Vibrio parahemolyticus Vibrio vulnificus
Como enfrentar las infecciones bacterianas. Muchos fagos producen peptidoglicano hidrolasas (endolisinas o lisinas) para liberar su progenie, hacia el final de la etapa de multiplicación dentro de la bacteria. La amidasa (enlace N-acetil-muramil-L-alanina), endopeptidasa (enlaces cruzados peptídicos) o muramidasa o glucosaminidasa (cadena de azúcar) son ejemplos de lisinas. Las lisinas son capaces de degradar peptidoglicanos, aún si están presentes fuera de la célula, hacia el exterior de la pared celular. Aunque la penicilina y cefalosporina inhiben la síntesis de peptidoglicanos, permitiendo la lisis bacteriana, la lisina de los fagos destruye la pared de peptidoglicanos directamente, ejerciendo un efecto bacteriolítico a los pocos segundos de ser aplicada. La administración en conjunto de dos lisinas que tienen diferentes sitios de corte en los peptidoglicanos ha mostrado tener una acción sinérgica potente. Las enzimas producidas por fagos de estreptococos matan estreptococos, las producidas por fagos de neumococos matan neumococos. Excepto por la acción de la lisina del fago de enterococo, las lisinas son altamente específicas, como los son sus fagos, lo que indica que estas enzimas pueden eliminar bacterias patógenas sin alterar la flora bacteriana normal, a diferencia de los antibióticos que son de amplio espectro. La eficacia in vivo del tratamiento con lisina ha sido estudiada usando ratones infectados con cepas de Streptococcus pyogenes, S.pneumoniae, Bacillus anthracis y estreptococos del grupo B. El tratamiento con lisina mostró una gran efectividad, no solo en infecciones localizadas en la cavidad nasal o vaginal, sino también en infecciones sistémicas. Así mismo, se han obtenido resultados similares con lisinas de fagos para estafilococos. Estas evidencias permiten reforzar la idea de que las enzimas pueden ser muy útiles en el control de infecciones bacterianas, septicemias, o para enfrentar amenazas bioterroristas con bacterias patógenas. En el caso de Streptococcus pneumoniae, la aplicación tópica de lisina en la cavidad nasofaríngea es efectiva para eliminar neumococos, así como para eliminar estas bacterias del torrente sanguíneo. Sin embargo, se necesita una
aplicación continua de la lisina para disminuir el riesgo de que el sistema inmunológico pueda inactivar su efecto biológico, así como para asegurar la eliminación completa o la disminución de los neumococos en la sangre, permitiendo que el propio sistema inmunológico pueda hacerse cargo de la infección. Los estreptococos del grupo B causan meningitis neonatal y septicemia. Una dosis simple de lisina aplicada a ratones redujo la colonización de estas bacterias en la vagina y faringe. En un modelo experimental en ratas, la producción de endocarditis con Streptoccocus pneumonia se pudo controlar con la administración de una dosis alta de lisina que eliminó los neumococos presentes en sangre a los 30 minutos pos tratamiento. La lisina también a mostrado efectividad en su acción sobre estafilococos de origen bovino y humano, incluyendo a la cepa MRSA, lo que coloca a esta proteína como un potente agente antimicrobiano en la prevención y tratamiento de infecciones producidas por estafilococos. Proteínas antibióticas Algunos fagos pequeños como el fX174 y Qb, no tiene genes para producir holinas o lisinas. Sin embargo, ellos producen una proteína que afecta un paso en la vía metabólica de síntesis de monómeros de mureína, lo que inhibe la síntesis de la pared celular. Estas moléculas se denominan proteínas antibióticas. Se necesita desarrollar un método por el cual estas proteínas se transporten eficientemente hacia el citoplasma de las bacterias, a través de la membrana celular, para que se puedan utilizar como agentes antibióticos. Vacunas y fagos Los fagos también pueden ser utilizados para la fabricación de vacunas. El fago l, modificado genéticamente para expresar el antígeno de superficie del virus de hepatitis B (HBs), fue introducido en ratones y conejos, lo que indujo en éstos la producción de anticuerpos específicos contra el antígeno HBs. Problemas a ser resueltos En la terapia con fagos, se presentan los siguientes problemas: (1) inactivación de los fagos administrados o de la lisina por acción de anticuerpos, o reacciones alérgicas a ellos; (2) aparición de bacterias mutantes resistentes a los fagos; (3) captura y transferencia de genes tóxicos bacterianos hacia el genoma de los fagos. Se estima que existen 1031 fagos en la tierra, lo que indica un enorme potencial para identificar nuevas fagos, o sus proteínas, que sirvan para combatir infecciones bacterianas. Reflexiones La terapia con fagos se muestra con una herramienta muy útil para el tratamiento de enfermedades infecciosas bacterianas. La experiencia previa en el uso y aplicación de fagos en Georgia demuestra que es posible su uso en
seres humanos. Así mismo, cabe señalar que es necesario un esfuerzo de investigación con el propósito de eliminar el escepticismo por parte de la comunidad científica internacional sobre la efectividad y seguridad de estos agentes terapéuticos. Otra de las razones por las cuales los fagos no están siendo utilizados masivamente es porque las grandes corporaciones farmacéuticas no saben como conseguir los derechos de propiedad intelectual, ya que muchas personas han estado utilizando los fagos por años. Las regulaciones estrictas por parte de las instituciones reguladoras de los productos farmacéuticos, tanto en Estados Unidos como en Europa, son otra barrera que impide la masificación del uso de fagos. En el Perú, no existen antecedentes sobre el desarrollo de este tipo de investigaciones y aplicaciones. Sin embargo, hay que recordar que gracias a la gran diversidad biológica que existe en nuestro país, y a la gran incidencia de enfermedades infecciosas bacterianas en la población, es muy probable que aquí podamos encontrar fagos propios con todas las propiedades biológicas y terapéuticas señaladas anteriormente, que sirvan para tratar infecciones que hoy en día son difíciles de controlar (i.e. a nivel intrahospitalario). El Perú necesita hacer un esfuerzo serio en el desarrollo de la ciencia y tecnología. Es posible que dentro de este campo encontremos espacios en los que podamos desarrollarnos, no solo científicamente sino también económicamente. Los fagos pueden ser la posibilidad de desarrollar una industria farmacéutica interesante con buenas perspectivas a nivel mundial. Para tal propósito se requiere de científicos capacitados en el campo de la microbiología, virología, biología molecular, etc. Es fundamental el apoyo por parte de las instituciones públicas y privadas para que se hagan las inversiones en capital humano, infraestructura y tecnología. No es posible pensar en ningún proyecto de desarrollo serio y viable sino se invierte en educación, ciencia y tecnología. Es hora de mirar hacia delante.
Importancia en el virus de la bacteria. Los virus son un reino de parásitos intracelulares obligatorios, de pequeño tamaño, de 20 a 500 milimicras, constituidos sólo por dos tipos de moléculas: un ácido nucleico y varias proteínas. El ácido nucleico, que puede ser ADN o ARN, según los tipos de virus, está envuelto por una cubierta de simetría regular de proteína, denominada cápside. Los huéspedes que ocupan pueden ser animales, vegetales o bacterias. Entre los microorganismos, los virus parasitan bacterias, son los bacteriófagos o fagos, pero no se conocen virus que infecten algas, hongos o protozoos. Entre los vegetales, sólo se han encontrado infecciones por virus en las plantas con flores, pero no en las plantas inferiores. Entre los animales, se conocen muchos que parasitan vertebrados, pero entre los invertebrados, sólo se han encontrado en artrópodos.
Las enfermedades humanas, causadas por virus, más conocidas, son la poliomielitis, gripe, viruela, sarampión, fiebre amarilla, encefalitis, paperas, tracoma, etc. Actualmente se cree que algunos tumores cancerosos son también de origen vírico. Las infecciones víricas en general, no pueden ser tratadas con antibióticos; sin embarco, el interferón, producto biológico sintetizado por los tejidos invadidos por un virus, es activo contra infecciones causadas por otros. Los virus más conocidos de todos son los fagos, debido a la gran facilidad técnica del cultivo de bacterias, comparado con el cultivo de tejidos o embriones. Su ciclo vital es el siguiente: la partícula del fago se fija en determinados puntos de la pared de la bacteria y la molécula de ácido nucleico, junto con algunas proteínas enzimáticas, es inyectada dentro de la bacteria y queda fuera la cápsula proteica vacía. Después de esta penetración, la célula infectada deja de producir sus proteínas y se pone a fabricar las del fago, que, de ese modo, va haciendo copias de su ácido nucleico y de las subunidades proteicas de la cápsula, que se reúnen para constituir las partículas completas; cuando éstas se han acumulado en un cierto número, la bacteria se rompe y libera los virus, que van a infectar las células próximas. Se ha discutido mucho si los virus son o no seres vivos. Por una parte se reproducen, aunque dependientes de la célula de la que utilizan enzimas y ribosomas; no metabolizan substancias para producir energía, y sólo tienen un tipo de ácido nucleico, ADN o ARN; además son cristalizables. Posiblemente, sistemas parecidos a los virus, pero de vida libre, fueron los primeros seres vivos. Los hechos más sobresalientes que han motivado el rápido desarrollo de la virología, la parte de la microbiología que tiene por objeto el desarrollo de los virus, son: en la última década del siglo pasado, Ivanovsky primeramente y después Beijerinck descubrieron la existencia de agentes infectivos, más pequeños que las bacterias hasta entonces conocidas, a los que hoy se denominan virus; en el año 1.931, Elford consiguió medir las dimensiones de los virus; Roux hizo el primer intento de cultivo de virus; y Goodpasture lo obtuvo en huevos fecundados, es, decir, con embrión de pollo; Max Theiler consiguió la primera vacuna contra la fiebre amarilla del mono, practicando inoculaciones sucesivas de su virus en ratones y cultivando después el producto en embriones de pollo, y, encontrado en el camino, se han preparado otras vacunas contra el cólera porcino, el moquillo y la rabia del perro, etc.; en 1.935, Stanley cristalizó el virus del mosaico del tabaco; Williams fotografió por primera vez un virus, por medio del microscopio electrónico; en 1.949, Enders, Robinson y Willer cultivaron el virus poliomielítico; Coons demostró la situación de las partículas víricas en las diferentes partes de la célula, mediando la técnica de los anticuerpos fluorescentes; Fraenkel-Conrat y Williams fraccionaron el virus en una parte proteica y en ácido nucleico y demostraron que, separadamente, no poseen infectividad; y Gierer y Scharamm pusieron de manifiesto que la infectividad de ciertos virus es debida al ácido nucleico. En el año 1.957, Isaacs descubrió el interferón.
Los virus, aparte de su importancia como agentes patógenos, tienen un gran interés en biología molecular, para el estudio de ácidos nucleicos, ya que de ellos se pueden extraer en gran cantidad y pureza. Por último, es de esperar que por medio de las técnicas investigadoras actuales se alcancen, en un futuro próximo, descubrimientos de trascendental importancia para el conocimiento de los virus y la manera de combatirlos. Según su forma, se distinguen los siguientes tipos de virus: icosaédricos, como el virus de la poliomielitis; helicoidales, como el virus del mosaico del tabaco; bacteriófagos, que sólo infectan a las células bacterianas; y virus con envoltura, como el de la viruela, el del sida o el de la gripe. Los icosaédricos, como dice su nombre, tienen forma de un icosaedro. Los helicoidales son de forma cilíndrica. Los bacteriófagos son el nombre particular de ciertos virus que transportan una partícula genética de una célula bacteriana a otra. Descubiertos por D'Herelle en 1.915, se obtienen mediando filtración; son específicos, es decir, que cada uno ataca solamente a una especie de bacterias; de cabeza poliédrica con ácido desoxirribonucleico en su interior, y cola anular, o bien en forma de esférula o de bastón, con una placa basal, espinas y fibras en la parte inferior. Su importancia ha decrecido con el descubrimiento de las sulfamidas y de los antibióticos. Los virus con envoltura son más o menos esféricos.
Tipos de Bacterias. Existen tres tipos fundamentales de bacterias: 1- Los cocos o formas esféricas: en grupo de dos: Diplococos en cadena: Estreptococos agrupaciones irregulares (o en racimo): Estafilococos en grupo de a cuatro: Tetracocos. 2- En foma de bastoncillo, son los bacilos. 3- Formas helicoidales: espiroquetas espirilos vibrios Entre las formaciones propias de la célula bacteriana destacan los flagelos y las cápsulas. En condiciones apropiadas, una bacteria puede dividirse cada 30 minutos, y en alrededor de 11 horas su número puede ascender a unos 5.000 millones (aproximadamente el número de personas que habitan la Tierra).
Clasificación morfológica de bacterias. Las bacterias vienen en variadas formas 1- Coco a) Estreptococos: cocos en cadenas b) Estafilococos: cocos en racimos c) Diplococos: cocos en parejas d) Tetracocos: cocos en cuatro 2- Bacilo 3- Espirilo 4- Vibrios Ejemplos: Neisseria gonorrhoeae Treponema pallidum Salmonella typhimurium Escherichia coli La clasificación tradicional de las bacterias se basa en los caracteres morfológicos. Los estudios moleculares han cambiado la clasificación de las bacterias, pero no hay acuerdo común de cómo esta clasificación debería ser. Las bacterias forman uno de los tres dominios en los que se dividen los seres vivos. En los antiguos sistemas taxonómicos, las bacterias formaban un subreino del reino Monera. El término bacteria también se emplea para denominar a todos los organismos unicelulares sin núcleo diferenciado que constituyen el nivel de organización procarionte. Los organismos procariontes se subdividen en Eubacterias (dominio Bacteria) y Arqueobacterias (dominio Archaea).
El microbio al servicio de la humanidad.
Los microbios útiles para el hombre constituyen solamente una proporción muy pequeña de la amplia variedad de especies que existe en la naturaleza. El papel que desempeñan algunos de ellos en la fabricación de la cerveza, el pan y el vino fue descubierto en forma accidental hace mucho tiempo. Por ejemplo, la transformación que sufre el jugo de uva y la masa para hacer el pan, hoy en día se sabe que se debe a las levaduras. Microorganismos bien conocidos también lo son las bacterias que acidifican la leche o los hongos microscópicos que le confieren su carácter tan particular a los quesos. A estos tres grupos de microorganismos hay que agregar los actinomicetos, que son hongos filamentosos que viven en la tierra y que se han utilizado para la producción de antibióticos a partir del decenio de los años 40 del presente siglo.
Es difícil clasificar a los microorganismos en útiles y no útiles, o en buenos y malos, ya que todos participan en el reciclaje de las moléculas del mundo orgánico y también en la conservación de una parte de la ecología; de tal forma que los microbios no sólo son útiles sino indispensables para la vida como la conocemos actualmente. Algunos son nocivos para los animales o plantas pero, en proporción, son muy pocos. Existe un buen número de microorganismos que está siendo utilizado en la industria. Esto se debe a que producen un compuesto de alto valor que no puede ser obtenido de una manera tan sencilla o tan económica por las técnicas químicas usuales. En algunos otros casos, los microorganismos son cultivados por su valor intrínseco, como es el caso de la levadura de panadería. Sin embargo, en la mayoría de los casos la sustancia buscada es un producto de su metabolismo, como es el caso del alcohol o algún antibiótico, por ejemplo.
Figura 17 (a) Los hongos y las levaduras son microorganismos que forman estructuras visibles y en ocasiones muy coloridas. Varios de estos microorganismos producen sustancias de interés en la industria, como la cerveza, el sake y hasta colorantes biológicos
Figura 17 (b) Hongos: 1. Penicillium chrysogenum 2. Monascus purpurea 3. Penicillium notatum 4. Aspergillus niger 5. Aspergillus oryzae . Levaduras: 1. Saccharomyces cerevisiae 2. Candida utilis 3. Aureobasidium pullulans 4. Trichosporon cutaneum 5. Saccharomycopsis capsularis 6. Saccharomycopsis lipolytica 7. Hanseniaspora guilliermondii 8. Hansenula capsulata 9. Saccharomyces carlsbergensis 10. Saccharomyces rouxii 11. Rhodotorula rubra 12. Phaffia rhodozyma 13. Cryptococcus laurentii 14. Metschnikowia pulcherrima 15. Rhodotorula pallida.
LA VIDA CON O SIN OXÍGENO Los microorganismos se pueden dividir en tres grupos dependiendo del ambiente que necesitan para vivir. El primer grupo lo forman los organismos aeróbicos estrictos, que son aquellos que no pueden tener actividad metabólica ni crecer más que en presencia de oxígeno. El segundo grupo reúne a los organismos anaeróbicos estrictos, que llevan a cabo su actividad metabólica y crecimiento en ausencia total de oxígeno atmosférico. El tercer grupo está constituido por los organismos aeróbicos facultativos, los cuales presentan actividad metabólica en presencia de oxígeno (respiración) y en ausencia de oxígeno (fermentación) dependiendo del medio en el que se encuentren. De los microorganismos aeróbicos estrictos podemos mencionar a los estreptomicetos, que son hongos microscópicos productores de antibiótico. También son aeróbicos la mayoría de los hongos filamentosos, como el Penicillum notatum, productor de la penicilina. Los organismos anaeróbicos estrictos están representados por las bacterias del género Clostridium, como Clostridium botulinum, fuente de la toxina productora de la enfermedad conocida como botulismo. Otro ejemplo es la Salmonella tryphi, causante de muchas infecciones intestinales en el ser humano. Las levaduras industriales son microorganismos facultativos que pueden respirar o fermentar de acuerdo con las condiciones en que se les cultive. El metabolismo anaeróbico, como la fermentación, es menos eficiente que la respiración, ya que la primera no aprovecha toda la energía de las moléculas
como los azúcares. Algunos productos, como por ejemplo el alcohol etílico, son excretados por la levadura como producto de desecho, ya que en ausencia de oxígeno este producto no puede ser aprovechado en su totalidad. Las vías bioquímicas de la fermentación que conducen a la formación de productos útiles son diversas. Estas vías son de dos tipos: las homofermentarias, que son las que conducen a un producto principal, y las heterofermentarias que dan dos o más productos. Así pues, algunos bacilos son homofermentarios y producen ácido láctico a partir de azúcares; por otra parte, existen otros bacilos lácticos heterofermentarios que producen ácido láctico, alcohol etílico y gas carbónico por diferentes vías metabólicas. Otro organismo heterofermentario es el Clostridium aceto butylicum, que transforma la glucosa en una mezcla de acetona, alcohol etílico, isopropanol y butanol. Por otra parte, el crecimiento aeróbico que llevan a cabo algunos microorganismos es más eficiente para la producción de biomasa (número de organismos obtenidos a partir de una cantidad dada de nutrientes), ya que estos organismos degradan completamente las moléculas nutritivas y les extraen el máximo de energía. Esto quiere decir que si la meta de la producción industrial es mejorar los sistemas de obtención de grandes cantidades de organismos, como es el caso de la levadura destinada a la panadería, es ventajoso trabajar con el organismo en condiciones aeróbicas ya que de esta forma se utilizan los sustratos al máximo por respiración y por lo tanto se obtendrán muchas más levaduras por cantidad de nutrientes.
LA MANIPULACIÓN GENÉTICA Una forma de obtención de compuestos orgánicos a partir de organismos aeróbicos es mediante la manipulación genética, esto quiere decir que se pueden modificar, a través de cambios o mutaciones de los genes, los mecanismos por medio de los cuales los organismos transforman los nutrientes en las miles de moléculas que constituyen una célula viviente. En condiciones metabólicas normales, cada uno de los constituyentes necesarios para la célula se fabrica en cantidades justas y suficientes. Esta fabricación controlada se lleva a cabo gracias a una serie de mecanismos de regulación genética que detienen la fabricación de intermediarios y de productos finales de una vía metabólica dada. Los microbiólogos han seleccionado colonias o cepas de bacterias mutantes en las que esta regulación tan f ina se encuentre alterada, de tal forma que convenga para ciertos fines. Por ejemplo, algunos metabolitos primarios, que son necesarios para el crecimiento celular, son producidos en cantidades necesarias para la fabricación de moléculas utilizadas por la célula. Una mutante interesante es Corynebacterium glutamicum, defectuosa en su mecanismo de regulación para la producción de lisina, un aminoácido necesario para la síntesis de algunas proteínas, capaz de producir 50 gramos de lisina por litro de medio de cultivo. Este tipo de metabolito es considerado
como primario y la mutante lo produce en exceso. Generalmente, las bacterias mutantes se separan de las silvestres haciéndolas crecer en un medio de cultivo en donde solamente dichas mutantes sobreviven. Para ello se incluyen en el medio antibióticos que impiden el crecimiento de las silvestres y no afectan a las mutantes. Son considerados metabolitos secundarios aquellos que no se requieren en la biosíntesis celular. Algunos microorganismos los sintetizan en la fase tardía de su crecimiento por razones hasta el momento oscuras. Uno de los casos más conocidos son los antibióticos; estos metabolitos secundarios no desempeñan un papel directo en el metabolismo energético de la célula o en su crecimiento. Por estas razones se piensa que estas sustancias contribuyen a la sobrevivencia del organismo al inhibir el crecimiento de posibles competidores que podrían ocupar el mismo nicho ecológico. Los organismos que producen este tipo de metabolitos secundarios son sensibles a sus propios antibióticos durante la fase inicial de crecimiento, sin embargo, durante la fase en la cual secretan el antibiótico, son insensibles a su presencia. Otra clase de sustancias importantes para la industria son las enzimas. Hasta la fecha no ha sido posible sintetizar una enzima en el laboratorio y su aislamiento puede ser un trabajo largo y de bajo rendimiento. Por otra parte, los microorganismos dependen de las enzimas para la degradación de las moléculas complejas. Las bacterias solamente producen la cantidad necesaria de enzimas, de la misma forma que otros productos del metabolismo. Sin embargo, por medio de las técnicas de ingeniería genética se pueden seleccionar microorganismos mutantes que sobreproduzcan alguna enzima en particular. Un método para incrementar la síntesis de una enzima es el de inducción. Cada enzima tiene su huella genética en la secuencia de una molécula de ADN. A esta secuencia se le denomina gene estructural y, en una bacteria, se encuentra en el único cromosoma que ésta posee. Los genes estructurales con la información para la síntesis de una enzima están normalmente inactivos en ausencia del sustrato para dicha enzima. Por lo tanto, se dice que está reprimida la producción de una enzima y solamente cuando se agrega el sustrato requerido, o un análogo, el gene estructural es activado y dicha enzima es sintetizada, proceso al que se denomina desrepresión o inducción, y a las enzimas que responden se les llama inducibles, para distinguirlas de las que no son afectadas por la presencia del sustrato y que se denominan constitutivas. En algunos casos el inductor puede ser el producto de una reacción enzimática. Un ejemplo de esta situación es la enzima glucamilasa del hongo Aspergillus niger, la cual se encarga de romper la cadena de azúcares que componen al almidón en moléculas de glucosa. Sin embargo, para inducir la síntesis de glucamilasa no es necesario que el almidón se encuentre presente en el medio, ya que algunos análogos que son malos como sustratos son potentes inductores de la enzima. Gracias a estos métodos, se ha podido sobreproducir sustancias de gran importancia para la industria y para la medicina.
LA INDUSTRIA Y SUS PEQUEÑOS ALIADOS
Las levaduras fueron explotadas durante miles de años para la elaboración de bebidas alcohólicas y de pan. Esto ocurrió antes de que se identificara a las levaduras como un microorganismo y de que se conociera la verdadera naturaleza de la fermentación. Antonie van Leeuwenhoek fue el primero en observar la presencia de las levaduras en la fermentación de la cerveza. Casi 200 años después, en 1876, Louis Pasteur presentó sus ideas sobre la fermentación en una obra clásica titulada Études sur la Bière ("Estudios sobre la cerveza"), en la cual postula que los microorganismos que viven en condiciones anaeróbicas son capaces de crecer y vivir sustituyendo al proceso de respiración por la fermentación. Este proceso convierte azúcares en alcohol y bióxido de carbono, y provee a las levaduras con la energía necesaria para su subsistencia. Este científico propuso además que cuando se cultivan las levaduras en presencia de oxígeno, el proceso de fermentación se detiene y es sustituido por la respiración o consumo de oxígeno, proceso que sí degrada el azúcar hasta CO2 y agua y no produce alcohol. La fermentación es muy importante socialmente, ya que mediante ella se producen las bebidas alcohólicas que han tenido un papel importante en la historia. El vino, por ejemplo, es el producto de la fermentación del jugo fresco de frutas, de las cuales tal vez la más popular sea la uva, aunque también se usa ocasionalmente la pera, el higo y algunos cereales. Estos jugos son generalmente ácidos (tienen un pH de aproximadamente 5), lo cual es favorable para que se lleve a cabo la llamada fermentación alcohólica. La "infección" del jugo ocurre inmediatamente. Pasteur fue el primero en mostrar que hay levaduras en la cáscara de la uva y sobre todo cuando está próxima a madurar. Dichas levaduras forman grandes colonias en los puntos donde se lesiona la fruta y hay salida de jugo. Por otra parte, los insectos son un factor muy importante en este proceso, ya que diseminan las levaduras entre la fruta. Este hecho se conoció cuando Wortmann observó cómo un jugo estéril no se fermentaba, y no fue hasta que una avispa lo tocó que el jugo empezó a fermentarse.
Las levaduras que son microorganismos con núcleo han sido aliados importantes para la alimentación del hombre a lo largo de su historia. En la superficie de las uvas se encuentra la levadura conocida como Saccharomyces, que es el principal género responsable de la fermentación. Durante la fermentación alcohólica las levaduras convierten en alcohol la dextrosa y la fructosa, dos azúcares que se encuentran en el jugo de la fruta. La concentración que alcanza el alcohol es de 14%, ya que a esta concentración tanto la fermentación como el crecimiento de la levadura se detiene. De esta manera, el vino contiene una concentración limitada de alcohol; por otra parte, su sabor y aroma se deben principalmente al contenido de amil-alcohol, ácido acético, ácido láctico y acetato etílico, siendo todas estas sustancias importantes en la calidad del producto. Los azúcares más comúnmente utilizados por las levaduras durante su crecimiento son la glucosa y la fructosa, que contienen 6 átomos de carbono. Sin embargo, existen otros compuestos con mayor o menor número de átomos de carbono y que son de interés en algunas industrias. Estos azúcares diferentes pueden a su vez ser metabolizados por algunas levaduras. Por ejemplo, la levadura Candida utilis, la cual se emplea en la industria alimentaria, puede crecer metabolizando azúcares de cinco átomos de carbono (pentosas); esto permite que crezcan en un producto colateral de la industria del papel que es precisamente un azúcar de cinco átomos de carbono. Otra levadura, Saccharomycopsis lipolytica, puede romper cadenas lineales de hidrocarburos de 10 a 16 átomos de carbono; existe una instalación piloto que ha logrado hacer crecer esta levadura con buenos resultados en presencia de una fracción purificada de petróleo, el cual, como se sabe, es un hidrocarburo. Esta levadura, al crecer, produce ácido cítrico como producto de desecho, el que a su vez es utilizado en otra serie de procesos industriales. Asimismo, una variedad limitada de levaduras puede crecer en presencia de metanol (un alcohol con un solo átomo de carbono), esto es posible ya que tales levaduras llevan a cabo un proceso metabólico novedoso que involucra unos organelos especializados llamados microcuerpos. Lo anterior se ha aprovechado, ya que el cultivo utilizando metanol es muy barato y la producción de biomasa de las levaduras es tan abundante que se utiliza como complemento para la alimentación de animales. Otra levadura que ha sido útil desde tiempos remotos es la cepa denominada Saccharomyces cerevisiae. Esta ha sido utilizada en la elaboración de vino, sake, cerveza y, hoy en día, para la producción industrial de alcohol. Una aplicación interesante es la que se le está dando a otra especie, Phaffia rhodozyma, que produce un pigmento especial llamado astaxantina. Esta molécula está siendo probada para añadirla en forma complementaria al alimento de las truchas y salmones de criadero. Como estos peces pierden el color rosado que presenta su carne cuando crecen en su hábitat natural, la astaxantina da a la carne de estos peces nuevamente su color rosado. Otros tipos de productos metabólicos de los cuales se obtienen grandes volúmenes a partir de cultivos de microorganismos son el dextrán y la goma
xántica. El dextrán es una cadena de moléculas de glucosa que se utiliza como complemento del plasma en enfermos graves o bien como mallas moleculares al entrecruzar sus cadenas para separar compuestos en el laboratorio con base en su tamaño. La goma xántica, que es adecuada para el consumo humano, se agrega en algunos productos alimenticios como estabilizador. También tiene uso en la impresión de textiles, en la excavación de pozos, como aditivo y en la elaboración de cosméticos y productos farmacéuticos.
Los hongos microscópicos tienen una gran importancia económica, tanto por sus beneficios como por el daño que pueden causar. Una gran parte de la materia orgánica de la tierra es destruida por los hongos. Esta actividad, por ejemplo, es benéfica, ya que completa el reciclaje de la materia viviente. Los hongos pueden, sin embargo, causar un gran número de enfermedades tanto en las plantas como en los animales: pueden, entre otras cosas, envenenar la comida. Por ejemplo, el hongo Claviceps purpurea produce una serie de sustancias venenosas (alcaloides) y parasita a las plantas que come el ganado. Cuando el ganado consume alimento contaminado se producen abortos en las hembras, enfermedad que se conoce como ergotismo. En el humano la toxina produce alucinaciones y en ocasiones la muerte. Otro tipo de toxinas son las aflatoxinas, que se producen al almacenar el heno o alimento a base de
cacahuate en condiciones impropias; el hongo llamado Aspergillus flaws las produce como metabolito secundario y son altamente tóxicas.
Los efectos nocivos de los hongos microscópicos están balanceados por su multitud de usos en la industria. Así se emplean en algunos procesos de fermentación, como por ejemplo el almidón del arroz que es degradado para producir sake, un licor elaborado principalmente en Japón; la fermentación combinada de frijol de soya, arroz y malta da lugar a algunos alimentos orientales como el miso, el shoyu y el tempeh. Algunas enzimas provenientes de ciertos hongos tienen usos comerciales importantes, como por ejemplo: las amilasas (degradan almidón), las proteasas (degradan proteínas) y las pectinasas (degradan pectina). Algunas especies de hongos producen agentes antibióticos, entre los cuales destaca la penicilina. Esta sustancia marcó una época importante para la humanidad, ya que permitió el control de las enfermedades infecciosas.
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Bacillus brevis es un microbio muy útil, produce el antibiótico conocido como gramicidina S, comúnmente utilizado en el tratamiento de numerosas enfermedades infecciosas
Los hongos también son productores de antibióticos. La foto muestra al hongo Cephalosporium acremonium que produce la cefalosporina.
De gran importancia para la industria alimentaria son algunas levaduras y hongos. Existen varios ejemplos, como la salsa de soya, la cual se obtiene utilizando a la levadura Saccharomyces rouxii; la producción de cerveza utiliza la levadura Saccharomyces carlsbergensis y algunos otros tipos de levaduras son utilizadas para la producción de vino.
Ejemplos de bacterias importantes en la industria son los que se dan a continuación: la industria alimentaria aprovecha la bacteria Lactobacillus bulgaricus (búlgaros) o el Streptococcus thermophilus para la elaboración de yoghurt; el vinagre puede ser producido por la bacteria Gluconobacter suboxidans; algunos saborizantes provienen de una bacteria conocida como Connebacterium glutamicum.
La industria química produce acetona y butanol a partir de la bacteria Clostidium acetobutylicum, algunos polisacáridos (azúcares) a partir de la bacteria Xanthomonas campestris algunas vitaminas como por ejemplo la B 12 es producida por la bacteria Pseudomonas denitrificans o el Propionibacterium. La industria farmacéutica fabrica un buen número de antibióticos; Streptomyces, por ejemplo, produce la anfotericina B, la kanamicina, la neomicina, la estreptomicina, las tetraciclinas, entre otras y Bacillus brevis produce la gramicidina S.
Otro caso interesante es el de la producción de insecticidas biológicos. Éstos, los producen dos bacterias, Bacillus thuringiensis y el Bacillus popilliae, y tienen la ventaja de tener menos efectos nocivos que los insecticidas sintéticos como el DDT. Pueden, entre otros usos, emplearse en los silos donde se almacenan granos.
Otra serie de productos, como la insulina, la hormona de crecimiento y el interferón, pueden ser obtenidos mediante técnicas de ingeniería genética utilizando la bacteria Escherichia coli.
Así pues, la industria microbiológica se encuentra, al inicio de una era importante en donde se sustituirán probablemente muchos procesos tradicionales por otros novedosos que serán sin duda más eficaces y menos costosos.
Una levadura en proceso de división, vista al microscopio de barrido de electrones.
Agresor de las bacterias. Aunque el organismo humano tiene un sistema de defensa que lo protege, que es el sistema inmunológico o inmune, existen en el ambiente una gran cantidad de microorganismos y elementos tóxicos que cuando penetran en el cuerpo y encuentran las condiciones favorables para reproducirse, atacan y desencadenan las enfermedades infecciosas. Es importante destacar la diferencia entre enfermedades infecciosas y contagiosas. Las enfermedades infecciosas son todas las que se transmiten por medio de animales o personas, objetos, agua o alimentos contaminados. Las contagiosas son solamente las que se transmiten de persona a persona. Las enfermedades infecciosas son la causa principal de muerte en el mundo, afectan a personas de todas las clases sociales aunque hay una mayor incidencia en comunidades de pobreza extrema, que carecen de servicios básicos, mantienen altos niveles de desnutrición y su condiciones sanitarias son muy precarias. Son producidas por uno o varios microorganismos entre los que se encuentran los virus, las bacterias, los parásitos y los hongos.
