u (Del gr. bakthra 'bastón'); sust. f.

& [Biología] Bacterias.

Seres procarióticos que constituyen el grupo de organismos más pequeños, antiguos y abundantes del mundo, clasificados en el reino Moneras. Las dimensiones de las bacterias se miden en micrómetros (mm) variando entre 0,1-0,15 mm (Mycoplasma) y 16-28 mm (Spirillum volutans). La mayor parte de las bacterias patógenas tienen dimensiones de 0,2-10 mm.

Las bacterias se presentan en todos los hábitats y, debido principalmente a su gran adaptabilidad metabólica, pueden sobrevivir en muchos medios que no permitirían ningún otro tipo de vida. Algunas son anaerobios obligados, es decir, organismos que sólo pueden vivir en ausencia de aire, mientras que otros, anaerobios facultativos, crecen más vigorosamente si disponen de oxígeno, pero pueden continuar viviendo en su ausencia.

Las bacterias son extraordinariamente importantes por el papel que desempeñan en los ecosistemas del mundo. Son descomponedoras (al igual que los hongos) y, sin ellas, la materia orgánica sintetizada por las plantas y los animales se iría acumulando y todos los organismos irían quedando enterrados bajo los productos de su propio metabolismo.

Los cocos pueden quedar agrupados después de su división en pares, (diplococos), tétradas (tetracocos), racimos (estafilococos), cadenas (estreptococos), o pueden formar paquetes (sarcinas) compuestos por 8, 16 ó más células. También pueden estar sin agrupar (micrococos). Las sarcinas son formas cocáceas que se dividen en tres planos perpendiculares entre sí, adquiriendo un aspecto de paquetes compuestos por 8, 16 ó más células.

De acuerdo con el sistema binomial de nomenclatura (ver Nomenclatura biológica en Taxonomía), cada especie lleva un nombre latinizado que consiste en dos palabras. La primera letra del nombre genérico se escribe con mayúscula y la totalidad del nombre de la especie debe ir en letra bastardilla. Así pues, Escherichia (nombre genérico) coli (nombre específico). En aquellas circunstancias en que no pueda haber confusión, el nombre genérico se escribe abreviado: E. coli.

El nucleoide (nucleoplasma o carioplasma) consta de una doble hélice de ADN circular no asociado a histonas. No está separado del citoplasma por membrana alguna y no se une a la proteína básica de la célula bacteriana.

A consecuencia de que el nucleoide bacteriano se diferencia por su estructura y la función de los núcleos de los hongos, protozoos, células vegetales y animales, para su denominación se ha propuesto el término de genóforo.

Las eubacterias contienen un genóforo único, que es circular y está cerrado covalentemente, excepto durante la replicación. Está unido a la membrana celular durante la replicación y la separación. Además del genóforo, pueden estar presentes plásmidos en número variable. Como el genóforo, los plásmidos son moléculas de ADN cerradas covalentemente, pero no son necesarios para la vida de la célula bajo todas las condiciones y son pequeños comparados con el cromosoma. Las eubacterias tienen un sólo tipo de proteína del tipo de las histonas, denominada HU en Escherichia coli, que es la eubacteria mejor conocida.

Las arqueobacterias contienen una especie de proteína pequeña y básica del tipo de las histonas, que en Thermoplasma se llama HTa, y a concentraciones iónicas fisiológicas forma complejos similares a los nucleosomas.

El microbiólogo Hans Christian Gram descubrió que las paredes celulares que carecen de capa de lipopolisacárido fijan un colorante supura (el violeta de genciana), cosa que no ocurre en las que presentan tal capa. Esta técnica de tinción fue empleada inicialmente para detectar la presencia de bacterias en los tejidos animales: las bacterias que fijan el colorante se llaman grampositivas, mientras que las demás son gramnegativas. Por encima de la pared celular de las bacterias se encuentra con frecuencia una vaina gelatinosa, la cápsula, que, al parecer, es segregada por el protoplasto bacteriano a través de la pared.

Algunos tipos de bacterias poseen flagelos con los cuales nadan, al parecer mediante una actividad ondulatoria longitudinal. Los flagelos representan unas estructuras en forma de hilos finos con un espesor que varía entre 0,02 y 0,06 mm y una longitud entre 3 a 12 mm, alcanzando en algunos espirilos hasta 80 y 90 mm. Los flagelos están constituidos por sustancias proteicas de tipo flagelina, que pertenece a la clase de proteínas contráctiles (queratina, miosina y fibrinógeno), diferenciándose considerablemente de las proteínas del propio organismo bacteriano. En algunas bacterias están bien distribuidos por toda la superficie de la célula, y en otras, los flagelos se encuentran relegados a uno o a ambos extremos.

La principal forma de reproducción de las bacterias es la reproducción asexual; las células van aumentando en longitud y, al final, se dividen en dos. Al iniciarse la escisión, la membrana citoplasmática y la pared celular crecen hacia el interior y acaban dividiendo a la célula en dos. La nueva pared es más gruesa que la de una célula normal y pronto se escinde, partiendo de la periferia, hacia el centro de la antigua célula, permitiendo la separación de las dos células hijas. Cuando esta nueva pared celular no se divide, o cuando lo hace incompletamente, se forman cadenas de bacterias.

En la división bacteriana las dos moléculas hijas de ADN están unidas a la membrana citoplasmática por distintos puntos. La función de estas uniones es parecida a la de las fibras del huso acromático en la mitosis, puesto que sostienen las dos moléculas de ADN en las diferentes partes de la célula inicial que se convertirán en las células hijas.

La formación de esporas es propiedad de algunos microorganismos, preferentemente de los bastonados (bacilos y clostridios). A éstos pertenecen los agentes del carbunco, tétanos, botulismo, así como las especies saprofíticas que habitan en el suelo, el agua y el organismo animal.

La transferencia genética puede llevarse a cabo por los mecanismos de transducción y transformación. La transferencia transductiva a una célula receptora es realizada por bacteriófagos que incorporan fragmentos del genoma de la célula donadora. La transferencia por transformación se efectúa por fragmentos libres de ADN procedentes de la célula donadora, que pasan a través del medio y son recogidos por la célula receptora. Por transducción y transformación sólo se transfieren pequeños fragmentos del genoma donador.

En la transducción, el bacteriófago contiene ADN del genoma bacteriano reemplazando una parte o todo el complemento normal de ADN del fago. El virión así formado se denomina partícula transductora. La cápsida de proteína de estas partículas transductoras no difiere de la cápsida de un virión normal del fago. Como es la cápsida la que determina la capacidad de un fago para adherirse a una célula bacteriana sensible e inyectar su ADN en el interior de la célula, la partícula transductora puede introducir ADN bacteriano, procedente de la célula bacteriana en la que se desarrolló, en otra célula sensible. El resultado es una transferencia de material genético entre estas dos células.

En el proceso de conjugación, el material genético se transfiere desde la bacteria donadora hasta la bacteria receptora sin pasar por el medio de suspensión. Algunas cepas de Escherichia coli, organismo en el que se demostró por primera vez la existencia de recombinación genética en los procariotas, muestran un intercambio genético diferente de la transformación: el intercambio depende del contacto directo entre dos células y está polarizado, es decir, ciertas cepas designadas F+ (fertilidad más) actúan siempre de donadoras y otras, F- (fertilidad menos) actúan como receptoras.

Todos los organismos tienen la propiedad de realizar un cambio continuo (metabolismo) de sustancias con el medio que les rodea. Para llevar a cabo los procesos de nutrición y de reproducción se requiere la presencia de materiales nutritivos a partir de los cuales los microorganismos sintetizan los componentes de su cuerpo y obtienen distintas sustancias. La luz y la materia orgánica sirven de fuente de energía a las bacterias.

De acuerdo con el carácter del aprovechamiento del hidrato de carbono y la fuente energética, las bacterias se dividen en cuatro grupos: 1) bacterias fotosintetizadoras, es decir, microorganismos que utilizan la luz como fuente de energía; 2) bacterias quimiotróficas, que son aquéllas que emplean sustancias químicas en calidad de fuente energética; 3) bacterias autotróficas, que son microorganismos que aprovechan el ácido carbónico (CO2) como fuente de carbono. Algunas bacterias autotróficas tienen la propiedad de asimilar el polietileno, ácido bórico, fenol y otras sustancias inorgánicas. 4) bacterias heterotróficas, que son bacterias que precisan el carbono orgánico (hidratos de carbono y ácidos grasos) para su nutrición.

La clorofila que se encuentra en las bacterias verdes es parecida químicamente a la clorofila a. La clorofila que se encuentra en los dos grupos de bacterias rojas es la bacterioclorofila, que se diferencia químicamente en varios aspectos de la clorofila a y tiene un color gris azulado pálido. Los colores de las bacterias rojas son debidos a la presencia de diversos carotenoides amarillos y rojos, que funcionan como pigmentos accesorios para la fotosíntesis.

CO2 + 2 H2S--------------->> (CH2O) + H2O + 2S

Un quimioautótrofo es un organismo que puede crecer en un medio estrictamente mineral en la oscuridad, obteniendo carbono a partir del CO2, y su ATP (adenosín trifosfato) y poder reductor de la respiración de un sustrato inorgánico. Existen otras dos características de los quimioautótrofos: elevada especificidad respecto a la fuente de energía inorgánica y frecuente incapacidad para utilizar compuestos orgánicos como fuentes de carbono y energía; en ocasiones, la presencia de compuestos orgánicos afecta negativamente a su crecimiento.

La especificidad del sustrato de los quimioautótrofos permite establecer cinco subgrupos principales. Las bacterias nitrificantes utilizan compuestos reducidos de nitrógeno inorgánico como fuente de energía. Las bacterias oxidadoras de azufre emplean H2S, azufre elemental o sus óxidos parcialmente reducidos como fuente de energía. Las bacterias del hierro oxidan hierro y manganeso reducidos, pero no compuestos reducidos de azufre. Las bacterias del hidrógeno utilizan hidrógeno molecular como fuente de energía y las carboxidobacterias utilizan monóxido de carbono (véase quimiosíntesis).

Los microorganismos heterotróficos se subdividen, a su vez, en saprobios y parásitos. Los saprobios son organismos que obtienen su alimento a partir de materia orgánica muerta. Los parásitos son los que viven en la superficie o en el interior de otro organismo, hospedador, y se alimentan a expensas de este último.

Muchas bacterias viven en equilibrio con el organismo. Algunas de ellas pueden causar enfermedades que se desarrollan secretamente, muchas veces en el hospedador de las toxinas que alteran el funcionamiento de las células (toxina colérica, por ejemplo) o que provocan su destrucción. Dentro de una misma especie bacteriana, no todas las cepas tienen la misma virulencia o aptitud para agredir a la célula receptora, por lo que dan origen a patologías más o menos graves. A nivel molecular, estas diferencias se deben a modificaciones cuantitativas y cualitativas de proteínas producidas por la bacteria. Estas proteínas son de dos tipos: algunas de ellas permiten a las bacterias adherirse a la superficie de las células del organismo hospedador para invadir los tejidos; otras son tóxicas y causan lesiones tisulares. Todos estos factores están codificados por genes de virulencia.

Las toxinas bacterianas se dividen en dos grupos: exotoxinas, que son proteínas solubles que se encuentran en extractos celulares o en el medio de crecimiento, y endotoxinas, que son los componentes lipopolisacáridos de las membranas externas de las bacterias Gram-negativas. Las exotoxinas se han clasificado en tres tipos: enterotoxinas, que estimulan a las células del tracto gastrointestinal de una manera anormal; citotoxinas, que matan a las células hospedadoras por ataque enzimático; neurotoxinas, que afectan a las células nerviosas. Las endotoxinas son termostables mientras que las exotoxinas son termolábiles. Son menos tóxicas que las exotoxinas, la acción selectiva es débilmente expresada.

Varias enfermedades deben sus síntomas a la acción de toxinas bacterianas, como el botulismo y el tétanos, pero también hay enfermedades infecciosas en las que las toxinas tienen menos intervención (véase enfermedades bacterianas).

El género Salmonella está compuesto por más de 400 serovares patógenos para el hombre, provocando salmonelosis gastroenteríticas agudas.

Clostridium perfrigens. Es un bacilo grueso, grampositivo, causante de las gastroenteritis.

Listeria monocytogenes. Esta bacteria produce síntomas parecidos a los de la gripe y trastornos intestinales.

Corynebacterium diphtheriae, agente causante de la difteria.

Clostridium tetani, el agente del tétanos.

Vibrio cholerae, el agente del cólera.

Mycobacterium tuberculosis, el agente de la tuberculosis.

Los antibióticos constituyen una variedad de preparados quimioterapéuticos. Son tanto sustancias químicas de origen biológico, como derivados semisintéticos que inhiben el crecimiento de los microorganismos y en algunos casos detienen el crecimiento neoplásico maligno. El primer antibiótico quimioterapéuticamente efectivo fue descubierto en 1929 por Alexander Fleming, un bacteriólogo británico, que demostró que un filtrado del cultivo en caldo del moho Penicillium notatum poseía propiedades antibacterianas.

Los antibioticos mas sonocidos son la penicilina, producida por los hongos Penicillium chrysogenum y otros, la estreptomicina, que se obtiene del Streptomyces griseus, y las tetraciclinas, que se emplean en el tratamiento de los enfermos con cólera, neumonía, disentería, tifus exantemático y otras ricketsiasis.

El desarrollo industrial condicionó un impetuoso crecimiento de las Ciencias Naturales y la Técnica, incluyendo entre las primeras la Microbiología. En la segunda mitad del siglo pasado aparecieron microscopios más perfectos y se mejoró la técnica microscópica. En el estudio de los microorganismos comenzó a prestarse atención a los procesos bioquímicos: la propiedad de los microbios de fermentar sustancias orgánicas.

A Louis Pasteur (1822-1895) están asociados importantísimos descubrimientos en el campo de la Microbiología. Pasteur demostró la naturaleza microbiana de la fermentación alcohólica, láctica y butírica, descubriendo un nuevo tipo de respiración (anaerobia) en algunos microbios. Los resultados obtenidos por Pasteur asentaron las bases del desarrollo de la Microbiología industrial. En sus investigaciones Pasteur no esquivó la cuestión de la generación espontánea y elaboró una metodología de investigación que impedía la penetración de microbios en los medios de cultivo, demostrando con ello que no tiene lugar la generación espontánea de los seres vivos. Las obras de Pasteur sirvieron de fundamento para el desarrollo de la Microbiología médica.

Muchos procesos microbianos tradicionales se siguen utilizando en la actualidad para la producción de vinagre, queso, mantequilla y otros productos.

Producción de dextranos. El dextrano es un polisacárido de residuos de glucosa que se produce por la acción de ciertas bacterias (Leuconostoc mesenteroides) sobre la sacarosa. El dextrano se produce industrialmente y sus derivados se utilizan como filtros moleculares.

Producción de sustancias químicas. Las bacterias del ácido butírico se han utilizado, durante muchos años, para la producción de los disolventes industriales acetona y butanol. Aunque estos pueden prepararse por síntesis química, la producción microbiana sigue siendo competitiva con los métodos químicos de síntesis.

Existen muchos tipos de enzimas de restricción obtenidas de multitud de bacterias diferentes y, en muchos casos, comercialmente asequibles. Enzimas como la Eco RI o la Hind II, derivan de Escherichia coli y de Hemophilus influenzae respectivamente. Estas enzimas reconocen y cortan el ADN por secuencias específicas de nucleótidos. Esto es de gran ayuda en la producción artificial de ADN recombinante. (Véase Obtención del ADN recombinante en Ingeniería genética).

La utilización de las bacterias en la genética molecular tiene aplicaciones en el campo de la investigación, en la detección y tratamiento de enfermedades genéticas, en la generación de proteínas recombinantes debido a la potencialidad de la tecnología del ADN recombinante.