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Bacteria

De Vikidia
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Micrografía de la bacteria Staphylococcus aureus, tomada con un microscopio electrónico. aumentada 50 000 veces su tamaño.

Las bacterias son microorganismos unicelulares que no tienen núcleo ni orgánulos metabólicos específicos.[1] Presentan un tamaño de algunos micrómetros (millonésima parte del metro) de largo (entre 0,5 y 5 μm, por lo general) y presentan diversas formas: esferas, barras, hélices, etc. Muchas bacterias disponen de flagelos o de otros sistemas de desplazamiento y son móviles.

Las bacterias son los organismos más abundantes del planeta. Se encuentran en todos los hábitats terrestres; crecen hasta en los más difíciles como en los manantiales de aguas calientes y ácidas, en desechos radioactivos,[2] y en las profundidades del mar como de la corteza terrestre. Algunas bacterias pueden incluso sobrevivir en condiciones extremas en el espacio exterior. Se estima que se pueden encontrar en torno a un millón de células bacterianas en un mililitro de agua dulce.

Las primeras bacterias fueron observadas por Anton van Leeuwenhoek en 1683 usando un microscopio de lente simple diseñado por él mismo.

Localización y cantidad[editar | editar código]

Las bacterias son los seres más diseminados del planeta. Habitan en el aire, suelo, agua, hielo, materia en descomposición e, incluso, en los demás seres aún cuando ellos gozan de buena salud, muchas veces en asociación provechosa para ambos como, por ejemplo, la flora intestinal, en la que las bacterias habitan el vientre de los animales rumiantes.

Pasteur comprobó en 1860 que las bacterias son menos numerosas cuanto más alejado se está de las ciudades o a mayor altitud en zonas montañosas. Su existencia depende de la temperatura, humedad, viento, entre otros factores. En habitaciones pobladas o en calles transitadas fueron contabilizadas hasta seis mil bacterias por metro cúbico de aire, mientras que en los parques de las ciudades unas centenas, y solamente unas decenas en lo alto de los monumentos.

El agua de los ríos tras su paso por las ciudades queda altamente contaminada. Por ejemplo, en verano, el agua del río Sena antes de llegar a la ciudad contiene unas treinta mil bacterias por centímetro cúbico y cuatrocientas mil luego. El agua de los aljibes y de las fuentes puede ser contaminada por infiltraciones de los pozos negros y depósitos de estiércol.

El suelo, principalmente el de cultivo, puede contener varios millones de bacterias por centímetro cúbico. Ellas desempeñan funciones de importancia en la agricultura al empobrecer de nitratos la tierra (bacterias desnitrificadoras) o enriqueciéndola en nitrógeno, tal la acción de las bacterias nitrificadoras y las bacterias asimiladoras de nitrógeno.

Forma[editar | editar código]

Morfología bacteriana. Esquema de las formas de las bacterias.

De acuerdo a su forma, las bacterias son clasificadas en cuatro grupos: globulares o cocos, alargadas y rectilíneas, curvas o helicoidales, y filamentosas.

Las bacterias globulares o cocos son de forma esférica, inmóviles y de uno a dos micrones de diámetro. Cuando están aisladas son micrococos; reunidas de a dos, diplococos; dispuestas en cadena como las cuentas de un rosario, estrepcocos; agrupadas de a cuatro en un mismo plano, tetracocos; reunidas en masa voluminosa, sarcinas; si están distribuidas en masas irregulares en forma de racimo, estafilococos.

Las bacterias alargadas y rectilíneas son de medio micrón de ancho y algunos micrones de largo, móviles o inmóviles. Generalmente son llamadas bacilos (del latín, bacillus, bastoncillo). Entre las más conocidas pueden citarse el bacilo de Eberth o de la fiebre tifoidea, el bacilo de Klebs-Loeffer o de la difteria, el bacilo de Koch o de la tuberculosis.

Las bacterias curvas son alargadas como los bacilos. Pueden ser en forma de media luna como los vibriones, o helicoidal como los espirilos. Si los helicoides son muy alargados u ondulados, esas bacterias son llamadas especialmente espiroquetas.

Las bacterias filamentosas son generalmente acuáticas, están formadas por filamentos simples o ramificados, rodeados o no por una vaina mucilaginosa (especie de gelatina) y se dividen en varios géneros como Leptotrix, Cladotrix, Streptotix, Beggiatoa, entre otros.

La mayoría de las bacterias son polimorfas, es decir, capaces de cambiar su forma según las condiciones del medio. Así, el bacilo del pus azul, común en ciertos abscesos, puede alcanzar formas de bastoncillos cortos o alargados o helicoidales según el antiséptico con el que está en contacto; el bacilo de la tuberculosis, en tanto, puede alargarse y ramificarse. El polimorfismo dificulta la identificación de las bacterias; para dilucidarla hay que asegurarse de que se encuentren en condiciones normales.

El examen morfológico, es decir el de las formas, debe ser completado con una determinación fisiológica. Algunas bacterias pueden vivir al aire libre pero mueren ante el oxígeno en estado puro; otras se tiñen de acuerdo al medio en el que están inmersas; otras, en cambio, derriten la gelatina del medio en que se desarrollan.

Estructura[editar | editar código]

La estructura de las bacterias es simple. Cada una está rodeada de una membrana capaz de transformarse, al contacto del agua, en una gelatina o mucilago (sustancia viscosa que se hincha ante al agua) y que, a veces, envuelve a varias; mientras que en el interior está el protoplasma más o menos homogéneo con vacuolas, glóbulos de grasa, glucógeno y unos granos que vuelven rojos los colorantes azules.

A las partes esenciales se añaden con frecuencia cilios vibrátiles, órganos locomotores dispuestos en toda la superificie o localizados en los dos extremos, que les permite nadar y recorrer a las bacterias algunos decímetros por hora. Algunas especies, como las espiroquetas, no tienen cilios o flagelos pero ondulan como las anguilas.

Se ha detectado además que las bacterias no tienen núcleo definido sino difuso. En todo protoplasma existen granos de cromatina que pueden ser teñidos por los colorantes básicos.

Reproducción[editar | editar código]

De acuerdo a las condiciones del hábitat, las bacterias pueden reproducirse de dos maneras. En circunstancias favorables la reproducción es por división, también llamada fisión binaria; mientras que por esporulación en las adversas.

División o fisión binaria. En condiciones propicias de temperatura, humedad, alimentación, entre otros factores, las células de las bacterias crecen, se forma una membrana transversal y se cortan en dos. Las dos células hijas idénticas se dividen a su vez, y así sucesivamente. El proceso de división demora aproximadamente treinta minutos. Si el ritmo se mantuviera, al cabo de cinco horas podrían generarse cinco mil bacterias, un millón a las diez, mil millones en quince. Sin embargo, el crecimiento disminuye hasta el cese por colmarse el medio en el que se desarrollan. Aunque muchas células mueren antes de reproducirse, la tan fuerte velocidad de propagación es la causa de la presurosa difusión de las enfermedades contagiosas.

Esporulación. Si el medio es desfavorable, por escasez de alimentos, temperaturas extremas, sequía, por ejemplo, el protoplasma, es decir, la sustancia que constituye la parte principal y viva de cada célula, reduce su volumen, se concentra en un extremo y queda rodeado de una membrana doble. De ello resulta la espora (del griego, spora, semilla), corpúsculo brillante y esférico de uno a dos micrones de diámetro. Tras el rompimiento de la membrana celular la espora queda en libertad y en estado de vida lenta. Uno de los principales atributos de la espora es su alta resistencia a los agentes físicos. Mientras que las bacterias fenecen en pocos minutos si son sometidas a temperatura de 80°C, las esporas soportan 100°C en ambientes húmedos y hasta 120°C durante horas en medios secos. Cuando la espora encuentra condiciones favorables, se hincha, la membrana externa revienta y da nacimiento a un tubo germinativo que se divide en nuevas bacterias.

Cultivo de bacterias[editar | editar código]

Por las reducidas dimensiones de las bacterias, la vida y funciones orgánicas son examinadas a través de un conjunto de ellas. El cultivo o cría de bacterias en colonias es una de las principales operaciones de la bacteriología. Comprende varias etapas: la preparación del medio de cultivo, la esterilización, la siembra y el cultivo propiamente dicho.

Medios de cultivo[editar | editar código]

El medio de cultivo es el hábitat en el que han de criarse las bacterias. La elección depende del tipo, ya que algunas bacterias precisan un medio líquido y otras uno sólido. Asimismo unas necesitan del aire para vivir, y por ello son llamadas aerobias (del griego, air, aire, y bios, vida), mientras que las que el oxígeno mata son denominadas anaerobias.

El medio líquido más empleado es el caldo ordinario (el de las sopas) previamente desgrasado, salado, neutralizado si fuera ácido, y con la adición de peptona (sustancia generada por la acción de fermentos gástricos sobre la carne). Para determinadas bacterias puede usarse caldos de legumbres o frutas, suero sanguíneo, leche, orina, entre otros. Estos medios naturales resultan aptos para el desarrollo de varias especies.

Medios sólidos comúnmente utilizados son las rebanadas de zanahoria y patata y aquellos medios líquidos que pueden alcanzar un estado gelatinoso. Para conseguir tal estado en los medios líquidos es empleada la gelatina, una proteína obtenida de la cocción del tejido conjuntivo, de los cartílagos y los huesos, y la gelosa, una sustancia extraída de las algas. El medio líquido es sometido a la temperatura de disolución de la gelatina o gelosa, se lo enfría y se lo deja cuajar como si se tratara de una jalea transparente. El medio debe conservarse a menos de 25°C o 70°C, temperaturas de fusión de la gelatina y gelosa, respectivamente.

Recipientes de cultivo[editar | editar código]

Los medios de cultivo son introducidos en recipientes; tubos o frascos cerrados con algodón para la cría de bacterias aerobias, y tapados herméticamente y con vacío de aire en caso de las anaerobias. Para los trozos de zanahoria y patata son empleados tubos estrangulados con una pequeña porción de agua en el fondo para mantener la humedad del medio.

Los recipientes más utilizados son los tubos de ensayo, similares a los de las experiencias químicas; los frascos de Erlenmeyer, conocidos por su forma cónica; los matraces; las botellas de Roux, pequeños recipientes cuadrangulares; las cajas de Petri, con tapa y fondo de cristal; los frascos planos grandes, aptos para obtener colonias más extendidas.

Esterilización del medio[editar | editar código]

La esterilización es la operación que mata a todos los organismos vivos del medio de cultivo. Resulta indispensable para que las bacterias a sembrar no interactúen con otros microorganismos. Hay dos métodos: por filtración y por aumento de temperatura.

Esterilización por filtración. El filtro de Chamberland está formado por un tubo de porcelana porosa, abierto en su parte inferior y encastrado a una funda metálica en la que se encuentra el líquido a filtrar. A través de la acción de una bomba, el líquido recibe presión para que atraviese la parte inferior del tubo. Aunque los organismos más grandes quedan retenidos en el filtro, los más pequeños pasan. El rápido engrase y la parcial retención de gérmenes constituyen los principales inconvenientes de esta técnica.

Esterilización por aumento de temperatura. Para matar a las esporas se precisa someter el cultivo a 120°C sin evaporar el agua del medio. Esta operación es realizada con la autoclave, un recipiente metálico con cierre hermético que permite el calentamiento del líquido por medio del vapor a presión. En particular, en la autoclave diseñada por Chamberland se coloca agua en el fondo, y se disponen los tubos y frascos con el cultivo en el centro. La hermeticididad del recipiente impide que el vapor de agua generado por el calentamiento no escape a la atmósfera, sino que ejerza presión sobre el agua que, al no poder hervir, aumenta su temperatura hasta los 120°C y 130°C. Se ha demostrado empíricamente que el cultivo queda esterilizado al someterlo a 120°C durante treinta minutos. Para conservarlo en ese estado es suficiente un tapón de algodón en el extremo de los tubos y frascos, a fin de impedir la penetración de microorganismos.

Siembra del medio[editar | editar código]

La siembra consiste en la introducción de las bacterias objeto del cultivo en el recipiente o tubo esterilizado. La operación puede ser llevada a cabo con una aguja de platino con mango de cristal, o con una pipeta de cristal en algunos casos, previamente esterilizada en la llama de un mechero Bunsen. Luego de enfriada, se recoge con ese instrumento algunas bacterias (vibriones de cólera de los excrementos de un enfermo, bacilo de Koch de una escupidura de tuberculoso, por ejemplo) y se las deposita en el medio de cultivo. El tapón de algodón utilizado para el cierre del tubo o del frasco también debe estar esterilizado. Las operaciones requieren destreza a fin de incorporar al medio no más que las bacterias elegidas para la siembra.

Cultivos puros y cultivos impuros[editar | editar código]

Los medios sembrados se conservan normalmente si son sometidos a 30°C a una estufa de temperatura constante. Para ello es empleado un recipiente de vidrio cuyo interior es calentado por gas o energía eléctrica y mantenido a la misma temperatura por medio de un regulador.

Por la reproducción, al cabo de algunos días puede apreciarse la aparición de colonias. Cada bacteria genera una colonia de millones de ellas. Si las colonias son similares en todas sus propiedades como la forma, la coloración, la consistencia, el brillo, la pigmentación, entre otras, el cultivo es puro y no contiene más que una especie bacteriana. En cambio, si existen diferencias, el cultivo es impuro ya que varias clases de bacterias fueron incorporadas durante la siembra, por lo que es necesario hacer un nuevo cultivo a partir de la colonia que presenta los caracteres de la que se desea cultivar. A menudo son necesarios varios cultivos sucesivos para obtener uno puro, el único útil para los usos bacteriológicos.

Estudio[editar | editar código]

Las bacterias pueden ser examinadas vivas o muertas a través del caldo de cultivo previamente elaborado.

Estudio en estado vivo. El estudio en estado vivo consiste en la observación de una gota de caldo de cultivo a través del microscopio. Para ello es empleada una cámara húmeda y esterilizada, constituida por un anillo de vidrio adherido a una lámina del mismo material y contenido en una laminilla también de vidrio, llamada portaobjetos. La esterilización es conseguida al pasar los tres elementos por la llama, mientras que la humedad por la introducción de una gota de agua esterilizada en el anillo. En la cara inferior del portaobjetos es depositada una gota de caldo de cultivo y se procede a la observación. Esta técnica permite el examen en un medio esterilizado y sin posibilidades de desecación del cultivo.

Estudio en estado muerto. Para observar la estructura de las bacterias es necesario matarlas y teñirlas para distinguir su protoplasma, su membrana y sus otras partes constitutivas. Luego de colocar una gota de cultivo en la lámina de vidrio se la esparce con el borde de una laminilla sobre la superficie y se la deja secar. Posteriormente, para matar a las bacterias, se pasa la lámina por la llama. Las bacterias quedan fijadas en el cristal por la coagulación del protoplasma. La forma del teñido depende de la especie bacteriana o de lo que se desea obtener. Puede teñirse por remojo en una colorante solución de anilina o de otras formas más complejas.

Nutrición[editar | editar código]

Clasificación de las bacterias según su nutrición.

Las bacterias, al igual que los hongos, son heterótrofas porque se alimentan de materias orgánicas. Las que lo hacen con microorganismos muertos son denominadas saprofitas (del griego, sapros, podrido, y phyton planta), mientras las que se proveen de organismos vivos son las parásitas.

Las bacterias saprofitas viven en la materia orgánica muerta y son las causantes de la fermentación. Los más comunes de los numerosos tipos de fermentaciones están fundamentados en los ciclos del carbono y del nitrógeno.

Las bacterias parásitas se nutren de las plantas o animales vivos y son las causantes de las enfermedades contagiosas o infecciosas. Por ser agentes de enfermedades también son denominadas bacterias patógenas (del griego, pathos, enfermedad, y genos, nacimiento). El bacilo de Koch es una bacteria de este tipo ya que vive en el cuerpo de los humanos y es causante de la tuberculosis. Otras de esta especie originan tétanos, fiebre tifoidea, difteria, cólera, intoxicaciones con alimentos, lepra, entre otras enfermedades.

Acción del medio[editar | editar código]

Las bacterias son susceptibles a determinados agentes físicos y químicos como la temperatura, la luz, el oxígeno, sustancias químicas, entre otros, cuya acción puede ser aprovechada para destruir las especies patógenas.

Acción de la temperatura. La temperatura es un factor de importancia en la prevención de las enfermedades contagiosas. Para eliminar las bacterias, basta con someterlas a temperaturas que no resistan. En general, las bacterias viven entre los -50°C y 70°C; en cambio, las esporas pueden soportar temperaturas de hasta -200°C durante unos minutos y superiores a 120°C en aire húmedo o 180°C en aire seco. Algunas bacterias, sin embargo, solamente pueden multiplicarse en reducidos intervalos de temperatura. El bacilo de la tuberculosis, por ejemplo, se desarrolla entre los 37°C y 40°C, justamente la amplitud térmica del cuerpo humano. El bacilo del carbunco, bacteria causante de una enfermedad contagiosa común al ser humano y los animales, solo prospera entre los 31°C y 40°C.

Acción de la luz. La luz es una agente que previene y detiene las infecciones. Las radiaciones violeta y ultravioleta son las más enérgicas. Es por ello que son empleados los rayos ultravioletas de las lámparas de vapor de mercurio para la esterilización de los medios de cultivo e, incluso, del agua destinada al consumo. Se ha comprobado que los bacilos de la tuberculosis y del carbunco pierden su virulencia y resultan inofensivos luego de un día de exposición al sol. Un alojamiento expuesto al sol es más sano que uno oscuro.

Acción del oxígeno. La presencia de oxígeno permite distinguir las bacterias aerobias, aquellas que se desarrollan en el aire con oxígeno, de las anaerobias, las que viven en el vacío o en atmósferas de nitrógeno. Una experiencia que permite clasificarlas es a través de una gota de caldo de cultivo entre una lámina y una laminilla de cristal. Si al poco tiempo los bacilos quedan reunidos al borde de la laminilla, o sea, donde llega el oxígeno del aire, se trata de bacterias aerobias; en cambio, si quedan agrupados en el centro de la preparación, evitando al oxígeno, son anaerobias.

Acción de las sustancias químicas. Las sustancias capaces de destruir bacterias son denominadas antisépticas. Los agentes antisépticos más comunes empleados en medicina y cirugía son el bicloruro de mercurio o sublimado corrosivo, una solución muy rebajada para el lavado de la piel; la cal, para la desinfección de retretes y caballerizas; el permanganato potásico, del que con unos gramos es posible la esterilización de hasta cien litros de agua en unos minutos; el formol o aldehído fórmico, en estado de vapor para la esterilización y en estado líquido para la limpieza. Otras sustancias que previenen o detienen la reproducción de bacterias son el tanino, el ácido bórico, la tintura de iodo, el agua iodada, el agua oxigenada, el ozono, el alcohol, el éter y la lejía.

Manifestaciones vitales[editar | editar código]

Según la situación y la especie, las bacterias expresan su existencia a través de la producción de pigmentos en el interior de sus cuerpos, la secreción de diastasas´o de toxinas, la emisión de luz y el aumento de temperatura, entre las principales formas.

Produccción de pigmentos. Los pigmentos son materia colorante propia de las células vegetales y animales. Aquellas especies de bacterias que pueden ser distinguirlas por su coloración son denominadas cromógenas (del griego, chroma, color, y genos, nacimiento). Entre ellas, el Chromobacterium prodigiosium es una bacteria con pigmentación roja que se desarrolla, a veces, en el pan húmedo; el bacilo del pus azul, de color azul celeste, puede reproducirse en la leche expuesta en ambientes a alta temperatura, como los veraniegos; la bacteriopurpurina, pigmento similar a la clorofila pero de color rojo, extraído de la raíz seca y pulverizada de la rubia —una planta— y empleado como colorante.

Producción de diastasas. La diastasa es un fermento soluble y muy activo que transforma las sustancias amiláceas (es decir, aquellas que contienen almidón). Las reacciones químicas que se producen en los seres vivos son debido a ellas y todas las células la producen. La ptialina de la saliva, por ejemplo, es una diastasa. Todas las fermentaciones son debida particularmente a diastasas que oxidan, coagulan, hidratan y desdoblan las sustancias puestas a su alcance.

Secreción de toxinas o virus. Las bacterias patógenas dañan los organismos de los que se nutren por medio de venenos llamados toxinas o virus. Ellos son los causantes de enfermedades contagiosas en los seres humanos —la viruela, la rubéola, el sarampión, la rabia, la poliomielitis, la escarlatina, la gripe, entre muchas otras—, en los animales y en las plantas. La toxicidad y la virulencia es altamente variable y puede ser modificada por cultivos artificiales de bacterias que contrarresten los efectos dañinos, como los sueros y las vacunas.

Generación de luz. Las bacterias luminosas son llamadas fotógenas (del griego, photos, luz). Algunas de estas especies se desarrollan como parásitas en los peces y crustáceos. Por ello, la luminosidad de esos seres marinos. El cultivo de estas bacterias en esferas de vidrio puede dar lugar a lámparas, a cuya luz se puede leer y hasta fotografiar.

Aumento de temperatura. Las bacterias que generan cambios de temperatura son denominadas termógenas (del griego, thermos, calor). Las más notables de este tipo son las que se desarrollan en el estiércol o en el heno húmedo y amontonado. Estas bacterias elevan la temperatura hasta 90°C y pueden, incluso, causar incendios.

Referencias[editar | editar código]

  1. Joana Kotcher Fuller. Instrumentación quirúrgica: teoría, técnicas y procedimientos. Página 101.
  2. Fredrickson J, Zachara J, Balkwill D, et al (2004) Geomicrobiology of high-level nuclear waste-contaminated vadose sediments at the hanford site Washington: Appl Environ Microbiol. Volumen 70, número 7, pp 4230-4241. PMID 15240306