HISTORIA DE LA BACTEREOLOGÍA

La existencia de microorganismos ya fue hipotetizada a finales de la Edad Media. En el Canon de medicina (1020), Abū Alī ibn Sīnā (Avicenna) planteaba que las secreciones corporales estaban contaminadas por multitud de cuerpos extraños infecciosos antes de que una persona cayera enferma, pero no llegó a identificar a estos cuerpos como la primera causa de las enfermedades. Cuando la Peste Negra (peste bubónica) alcanzó al-Ándalus en el siglo XIV, Ibn Khatima e Ibn al-Khatib escribieron que las enfermedades infecciosas eran causadas por entidades contagiosas que penetraban en el cuerpo humano. Estas ideas sobre el contagio como causa de algunas enfermedades se volvió muy popular durante el Renacimiento, sobre todo a través de los escritos de Girolamo Fracastoro.
Las primeras bacterias fueron observadas por Anton van Leeuwenhoek en 1683 usando un microscopio de lente simple diseñado por él mismo. Inicialmente las denominó animalículos y publicó sus observaciones en una serie de cartas que envió a la Royal Society. El nombre de bacteria fue introducido más tarde, en 1828, por Ehrenberg. Deriva del griego βακτήριον -α, bacterion -a, que significa bastón pequeño.

Louis Pasteur demostró en 1859 que los procesos de fermentación eran causados por el crecimiento de microorganismos, y que dicho crecimiento no era debido a la generación espontánea, como se suponía hasta entonces. (Ni las levaduras, ni los mohos, ni los hongos, organismos normalmente asociados a estos procesos de fermentación, son bacterias). Pasteur, al igual que su contemporáneo y colega Robert Koch, fue uno de los primeros defensores de la teoría germinal de las enfermedades infecciosas. Robert Koch fue pionero en la microbiología médica, trabajando con diferentes enfermedades infecciosas, como el cólera, el ántrax y la tuberculosis. Koch logró probar la teoría germinal de las enfermedades infecciosas tras sus investigaciones en tuberculosis, siendo por ello galardonado con el premio Nobel en Medicina y Fisiología, en el año 1905.Estableció lo que se ha denominado desde entonces los postulados de Koch, mediante los cuales se estandarizaban una serie de criterios experimentales para demostrar si un organismo era o no el causante de una determinada enfermedad. Estos postulados se siguen utilizando hoy en día.
Aunque a finales del siglo XIX ya se sabía que las bacterias eran causa de multitud de enfermedades, no existían tratamientos antibacterianos para combatirlas.Fue ya en 1910 cuando Paul Ehrlich desarrolló el primer antibiótico, por medio de unos colorantes capaces de teñir y matar selectivamente a las espiroquetas de la especie Treponema pallidum, la bacteria causante de la sífilis. Erlich recibió el premio Nobel en 1908 por sus trabajos en el campo de la inmunología y por ser pionero en el uso de tintes y colorantes para detectar e identificar bacterias, base fundamental de las posteriores tinción de Gram y tinción de Ziehl Neelsen.


Un gran avance en el estudio de las bacterias fue el descubrimiento realizado por Carl Woese en 1977, de que las arqueas presentan una línea evolutiva diferente a la de las bacterias. Esta nueva taxonomía filogenética se basaba en la secuenciación del ARN ribosómico 16S y dividía a los procariotas en dos grupos evolutivos diferentes, en un sistema de tres dominios: Arquea, Bacteria y Eukarya.

INTRODUCCIÓN

Las bacterias son microorganismos unicelulares que presentan un tamaño de algunos micrómetros de largo (entre 0,5 y 5 μm, por lo general) y diversas formas incluyendo esferas, barras y hélices. Las bacterias son procariotas y, por lo tanto, a diferencia de las células eucariotas (de animales, plantas, etc), no tienen núcleo ni orgánulos internos. Generalmente poseen una pared celular compuesta de peptidoglicano. Muchas bacterias disponen de flagelos o de otros sistemas de desplazamiento y son móviles. Del estudio de las bacterias se encarga la bacteriología, una rama de la microbiología.
Las bacterias son los organismos más abundantes del planeta. Son ubicuas, encontrándose en todo hábitat de la tierra, creciendo en el suelo, en manantiales calientes y ácidos, en desechos radioactivos,en las profundidades del mar y de la corteza terrestre. Algunas bacterias pueden incluso sobrevivir en las condiciones extremas del espacio exterior. Se estima que hay en torno a 40 millones de células bacterianas en un gramo de tierra y un millón de células bacterianas en un mililitro de agua dulce. En total, se calcula que hay aproximadamente 5×1030 bacterias en el mundo.
Las bacterias son imprescindibles para el reciclaje de los elementos, pues muchos pasos importantes de los ciclos biogeoquímicos dependen de éstas. Como ejemplo cabe citar la fijación del nitrógeno atmosférico. Sin embargo, solamente la mitad de los filos conocidos de bacterias tienen especies que se pueden cultivar en el laboratorio, por lo que una gran parte (se supone que cerca del 90%) de las especies de bacterias existentes todavía no ha sido descrita.

PROPIEDAS GENERALES DE LAS BACTERIAS


EVOLUCIÒN EN LA MICROBIOLOGÌA

PRIMERAS OBSERVACIONES MICROSCÓPICAS



Aunque la presentación epidérmica de algunas enfermedades surgió durante mucho tiempo la existencia de algún agente transmisible, no era fácil admitir la existencia de organismos vivos tan pequeños que no pudieran ser observados a simple vista y que, sin embargo, fueran capases de dañar a hospedadores tan grandes. Su existencia no se admitió de forma unánime hasta 1677, cuando Anton van leeuwenhoek, un comerciante textil de delft, holanda, con escasos conocimientos, pero con una gran paciencia y curiosidad, consiguió verlos. Puliendo lentes de un tamaño muy pequeño y obteniendo, por tanto, una gran curvatura, construyo un microscópico sencillo (de una sola lente) y de gran aumento. En sus cartas, publicadas en Londres por royal society, describió un mundo totalmente nuevo, invisible hasta entonces, poblado de <<>>( actualmente llamadas bacterias y protozoos) cuya movilidad demostraba que estaban vivos. Aunque leeuwenhoek es considerado como el padre de la microbiología



LA GENERACIÓN ESPONTÁNEA


Dado de que la materia orgánica suele descomponerse rápidamente fuera de un organismo vivo, parecía evidente que los agentes responsables desde gusanos a microbio, surgían continuamente mediante generación espontánea. spalllanzani(1729-1799) resolvió el dilema al demostrar que un extraño de carne nunca se enturbiaba si servia antes y se envasaba herméticamente. Sin embargo todavía cabía pensar que la no descomposición se debía al escaso aporte del aire.




FERMENTACIÓN


La fermentación microbiana tiene un sinnúmero de usos y aplicaciones en la industria hoy día. Mediante la fermentación microbiana se ha logrado la elaboración de diferentes productos como lo son: alimentos, vitaminas, bebidas alcohólicas, productos farmacéuticos, químicos, combustibles, enzimas, biomasa, proteínas, entre otros.

Los productos antes mencionados se generan por medio de diferentes tipos de fermentación. La fermentación láctica (queso, yogurt), fermentación alcohólica (vino, cerveza, alcohol, cigarrillos, chocolate, pan y otros) y la fermentación acética (vinagre).

Un ejemplo de esta tecnología es la producción industrial de eritromicina, antibiótico producido por el actinomiceto gram positivo Saccharopolyspora erythraea bajo fermentación aeróbica utilizando aceite de soya como fuente principal de carbono y acido propiónico como precursor. La producción de eritromicina es actualmente llevada a cabo en la planta de Abbott en P.R.

La fermentación microbiana también es un medio de producción de vitaminas. Entre el grupo de vitaminas generadas por este medio podemos encontrar las siguientes: acido ascórbico, riboflavinas, beta-caroteno, vitamina B12, acido fólico y la pro vitamina A. Las de mayor importancia a nivel industrial son: riboflavina, beta-caroteno y vitamina B12.

La fermentación de riboflavina puede llevarse a cabo mediante bacterias, hongos o levaduras. Entre los organismos utilizados: Emerothecium ashbyii y Ashbya gossypii.


MICROBIOLOGÍA Y EVOLUCIÓN

Hoy en día las secuencias de ADN proporcionan una medida fiable de la relación filogenética, incluso de la existente entre diferentes bacterias y entre bacterias y organismos superiores. Para estos últimos, esta metodología proporciona una evidencia mucho mas directa de continuidad evolutiva que el registro de fósiles, de carácter discontinuo; sin esta continuidad, los estudios sobre células bacterianas no tendrían la importancia que, de hecho, tienen para la comprensión de las células humanas.

GENÉTICA DE POBLACIONES EN BACTERIAS

La evolución de las bacterias patógenas depende de las complejas interacciones ecológicas con sus hosperadores. en muchas especies existe un amplio numero de cepas con diferentes antigenos de superficie y algunas especies tienen incluso capacidad para ir produciendo sucesivamente variedades antigeneticamente diferentes a lo largo del curso de la infección. La ventaja para la bacteria es evidente: un hosperador en el que se halla producido una respuesta inmune frente a determinado antìgeno de superficie seguirá siendo susceptible a organismos co diferentes antìgenos.

MICROBIOS EN LA EVOLUCIÓN HUMANA

Las enfermedades infecciosas Lamb afectan a la evolución del osperador aunque tras tres millones de años de evolución los homínidos han desarrollado con extraordinaria rapidez la inteligencia y la destreza manual, las características fundamentales por las que el hombre se encuentra en s posición dominante, las presiones selectivas cambiaron de forma importante hace 10,000 años cuando el desarrollo de la agricultora y después, la aparición de núcleos urbanos fomentaron la formación de grupos que podían comunicarse con mayor libertad. Como ha indicado j.d.s.haldane, en estas condiciones las enfermedades epidémicas debieron convertirse en una de las principales causas de mortalidad.

IDENTIFICACIÓN DIAGNOSTICA DE UNA ESPECIE

Los bacteriólogos clínicos aprendieron a fiarse de propiedades fácilmente detectables. Entre los rasgos útiles se encuentra la forma, el tamaño, el color, las propiedades vectoriales, la movilidad, a capsula, la morfología de las colonias, la formación de productos de fermentación característicos, la capacidad para degradar ciertos sustratos, la sensibilidad a los antibióticos y el hábitat (en el que se incluye conjunto de hospedadores habituales, en el caso de patógenos, el tipo de enfermedad). Las macromoléculas de superficie específica, que suelen detectarse mediante anticuerpos, son útiles tanto para identificar especies como para dividirlas en grupos o inclusos en tipos, una subdivisión aun más profunda. En ocasiones se utiliza los términos cero variedad ( cerotitpo), morfovariedad o biovariedad para denominar diferentes variantes dentro de una misma especie.



EL AMBITO BACTERIANO

Las bacterias que se encuentran en los suelos, en la materia orgánica en descomposición y en las masas acuáticas constituyen una parte importante de la biomasa total de la tierra. Se calcula que en cada persona habitan 1014 bacterias ( un numero mayor que el de células del propio individuo) y que el conjunto de la humanidad excreta diariamente desde su intestino grueso, entre 10 22 y 1023 bacterias al DIA. Las bacterias han evolucionado adaptándose a una gran variedad de nicho ecológico.

CRITERIOS DE CLASIFICACIÓN

Cocos o micrococos: Incluyen las bacterias de tamaño variable, cuya forma es esférica u ovoide y generalmente son aerobios estrictos. Algunas veces estas bacterias tienden a agruparse. Cuando se presentan asociadas dos bacterias reciben el nombre de diplococos como por ejemplo el diplococo Neisseria gonorrhoeae que es el agente causal de la gonorrea, el Pneumococo que es responsable de la neumonía infecciosa, etc.
En otras ocasiones los micrococos se reúnen formando grupos de cuatro elementos dispuestos en cuadro, y se denominan entonces tetracocos, tetrágenos o tétradas.
Las sarcinas, son especies de bacterias cocales que se dividen en tres planos perpendiculares para formar paquetes de ocho, dieciséis, treinta y dos, o más micrococos. Son anaerobios obligados y ácido-tolerantes por lo que pueden crecer en un pH inferior a 2 después de fermentar azúcar.
Algunas especies como Sarcina ventriculi producen una capa fibrosa y gruesa de celulosa que se dispone alrededor de la pared celular y funciona como cemento para mantenerse adheridas entre sí. Esta especie habita en sitios muy ácidos como suelos, barro, heces y en el contenido estomacal.
Cuando los cocos se agrupan en tres, cuatro o más células dispuestas en forma lineal reciben el nombre de estreptococos que desempeñan funciones importantes en la producción de leche ácida y otros fermentos. Para distinguir los estreptococos no patógenos de las especies patógenas, el género Streptococcus presenta tres divisiones: Lactococcus, importante en la industria láctea y Enterococcus que son principalmente de origen fecal. Algunos estreptococos se envuelven en una cubierta gelatinosa y constituyen una forma de agrupación que recibe el nombre de leuconostoc, que pueden ser heterofermentativos, y descomponen el citrato para obtener diacetilo y acetoína. Otras cepas producen grandes cantidades de dextrano (material viscoso) el cual es útil en medicina como expansor del plasma en las transfusiones sanguíneas.
Cuando los cocos se reúnen de manera irregular formando racimos se conocen como estafilococos, éstos se encuentran comúnmente en las fosas nasales y piel de humanos y animales. Pueden causar graves infecciones como forúnculos, granos, neumonía, osteomielitis, meningitis y artritis. Además producen exotoxinas como la cuagulasa, que actúa sobre la fibrina presente en el plasma, para formar un coágulo. El Staphylococcus aureus produce varias enterotoxinas que secreta al medio circundante o alimento, si se come este alimento que contiene la toxina, en el plazo de una a seis horas se observarán reacciones que incluyen náuseas, vómitos y diarreas. En especial se pueden encontrar en: productos cocidos al horno y rellenos de crema o de nata, las aves, la carne, las salsas, las ensaladas con huevo y carne, los flanes y los aliños con nata para ensalada. Puede evitarse el crecimiento microbiano manteniéndolos alimentos a 4ºC.
Otro tipo de asociación que utilizan las bacterias cocales es la formación de agregados compactos denominados zoogleas, en las cuales se encuentran los microorganismos incluídos dentro de una envoltura gelatinosa. La importancia de estas bacterias radica en su utilización en el tratamiento de aguas residuales donde son capaces de adherir protozoos y pequeños animales a la cubierta mucosa.

Bacilos: Son bacterias que tienen forma de bastoncillo, se pueden encontrar en grupos de dos denominados diplobacilos, o en cadenas similares a las que presentan los cocos por los que se les llama estreptobacilos.
El género más representativo de esta morfología lleva el nombre Bacillus, el cual se caracteriza por la formación de endosporas.
Son útiles en la producción de antibióticos tales como bacitracina, gramicidina y polimixina, entre otros. También se han utilizado como biocontroladores en la erradicación de ciertas plagas en cultivos de importancia económica, de las cuales son parásitos.

Espirilos: Son bacterias bacilares, helicoidales con movilidad flagelar, que se clasifican dentro de las Gram negativas. Para su clasificación taxonómica se utilizan criterios como la forma de la célula, el tamaño, la flagelación y las relaciones simbióticas entre otras.
Los espirilos con muchas vueltas a pesar de su semejanza morfológica con las espiroquetas, se diferencian de ellas porque poseen flagelos bacterianos típicos externos mientras las espiroquetas poseen flagelos periplásmicos o filamentos axiales internos.
Dentro de este grupo se pueden encontrar especies benéficas y patógenas. La especie Azospirillum lipoferum es un organismo fijador de nitrógeno, de importancia agronómica debido a que establece una relación simbiótica laxa con plantas herbáceas tropicales y con cereales cultivados.
Un ejemplo de espirilo patógeno es el género Helicobacter asociado con las úlceras pilóricas en los humanos.

Espiroquetas: Son bacterias filiformes, flexibles, muy largas, que presentan forma de espiral con diez o más vueltas. En algunas ocasiones con un flagelo en cada extremo (como por ejemplo el espirilo responsable de la sífilis: Treponema). Habitualmente se hallan en ambientes acuáticos o en el cuerpo de animales. El cilindro protoplásmico de estas células se encuentra rodeado por una membrana de tres capas conocida como cubierta celular externa, además poseen una estructura única que le permite la movilidad llamada filamento axial, compuesta de un flagelo que atraviesa el cuerpo celular y se sitúa entre la pared delgada flexible y la envoltura externa. Las espiroquetas pueden encontrarse como parásitos en humanos mientras otras viven libres en agua o madera.

Cianobacterias: Las cianobacterias poseen las mismas características enunciadas con anterioridad para las células procarióticas pero a diferencia de las bacterias verdaderas presentan membranas internas llamadas laminillas fotosintetizadoras (lo que las hace autótrofas) dispuestas en un complejo multilaminar homologable a los tilacoides de los cloroplastos y son las responsables de realizar el metabolismo fotosintético ya que poseen toda la maquinaria necesaria para hacerlo (clorofila, pigmentos fotosintéticos accesorios, factores ATP sintetasa y en general todo el complejo enzimático).

Las cianobacterias poseen sólo una forma de clorofila, la clorofila a (lo que se considera que gran importancia en la clasificación filogenética), y todas poseen pigmentos biliprotéicos como las ficobilinas entre las que se encuentra la ficocianina, que participan como pigmentos accesorios en la fotosíntesis y son responsables del color azuloso característico de las mayoría de cianobacterias.
Representan una de las líneas filogenéticas principales del dominio bacteria y al parecer tienen un parentezco lejano con las bacterias Gram positivas.

En cuanto a su pared celular no contiene celulosa pero es muy resistente debido a la presencia de polisacáridos unidos a polipéptidos. Además secretan una sustancia mucilaginosa que les confiere la defensa contra predadores ya que puede ser tóxica. Por otra parte une grupos de células formando filamentos (cianobacterias filamentosas).

Dentro de este grupo se pueden encontrar una gran diversidad de formas entre ellas: Unicelulares (como Gloeocapsa), filamentosas ramificadas (como Stigonema), no ramificadas (como Oscillatoria), con heterocistes (células vegetativas diferenciadas que se encuentran regularmente a lo largo de un filamento o en un extremo del mismo. Su función es realizar la fijación de nitrógeno a través de la enzima nitrogenasa. Por ejemplo: el genero Anabaena que posee heterocistes presenta una relación simbiótica importante con el helecho acuático Azolla, facilitándole a este último la captación de nitrógeno)..

En cuanto a su membrana plasmática es importante anotar la presencia de ácidos grasos con dos o más enlaces dobles en la cadena hidrocarbonada a diferencia de los demás procariotes que poseen ácidos grasos saturados.

A su vez las cianobacterias, en especial las especies planctónicas, se caracterizan por poseer vesículas de gas en su citoplasma que son las encargadas de mantener el organismo en flotación para ubicarse en la zona de máxima iluminación.

La importancia ecológica y evolutiva de estos organismos radica en la capacidad de generar oxígeno formado durante el proceso fotosintético, esto confirma que especies ancestrales similares a ellas fueron los primeros organismos fototróficos responsables de generar la atmósfera primitiva en el planeta. Además generan materia orgánica para otros organismos, son de utilidad económica en suelos donde se cultiva arroz, ya que al incorporar el nitrógeno atmosférico en compuestos utilizables por estas plantas, se evita la utilización de fertilizantes, se mejora la calidad del suelo y se incrementa el rendimiento agrícola.
Algunas cianobacterias establecen relaciones simbióticas con otros organismos tales como, protozoarios, hongos (líquenes) y algunas plantas. Cabe resaltar un dato interesante: en los líquenes las cianobacterias carecen de pared celular y funcionan como cloroplastos que producen alimentos para el socio simbiótico.

Los hábitats preferidos por las cianobacterias son los ambientes lénticos (lagos y lagunas), suelos húmedos, troncos muertos y cortezas de arboles. Algunas especies son halófilas y habitan en los océanos, mientras que otras, termófilas se encuentran en los géiseres.
La reproducción se da por fragmentación de los filamentos dando origen a hormogonios que se separan de los filamentos originales y se mueven deslizándose, además algunas especies forman células especiales con pared exterior engrosada (acinetos) que les permite permanecer latentes cuando las condiciones ambientales son desfavorables (sequía, oscuridad, congelación). Los acinetos se rompen durante la germinación para dar paso a la formación de nuevos filamentos vegetativos.

ESTRUCTURA BACTERIANA

El diámetro de la mayoría de las bacterias es de 1 micrómetro aproximadamente, por lo que con un microscopio óptico, cuyo poder de resolución es de 0,2 micrómetros, solo puede distinguirse vagamente su morfología: cocos esféricos, bacilos alargados y vibriones, espirilos y espiroquetas curvos.

Las bacterias pertenecen al reino Procariota.
Son elementos unicelulares sin un núcleo verdadero.
Su tamaño aproximado es de 1-3 micras.

ELEMENTOS BACTERIANOS

A los elementos bacterianos los podemos dividir en:

Elementos obligados:
Pared bacteriana.
Membrana citoplasmática.
Citoplasma.
Ribosomas.
Nucloide (Nucleoide) o cromosoma bacteriano.

Elementos facultativos:
Capsula.
Flagelos.
Fimbrias o Pili.
Esporo.
Glicocalix.
Plásmidos.
Transposones.

PARED CELULAR

Se pone de manifiesto con la tinción de Gram., la cual permite dividir a las bacterias en dos grandes grupos: Gram. positivos y Gram. negativos.
Es una estructura compleja y fundamental para la bacteria formada por peptidoglicanos (mureína o glucopeptido), cuyo componente básico es un monómero del disacárido N-acetil glucosamina (NAG) y el penta péptido N-acetilmurámico (NAM).
Su espesor varia según se trate de bacterias Gram. positivas o Gram. negativas:
En las bacterias Gram. positivas es una capa sólida de 50-100 moléculas de peptidoglicanos
En las bacterias Gram. negativas tiene un espesor de solo una o dos moléculas.
Por su rigidez le da su forma peculiar a la bacteria
La protege de los cambios de la presión osmótica del medio que la rodea.
Es el lugar donde se localizan numerosos determinantes antigénicos que permiten diferenciar a las bacterias entre si.
La endotoxina de algunos grupos también se encuentra aquí.
La pared celular se constituye (se "fabrica") mediante una serie de etapas enzimáticas en las que participan al menos 30 enzimas.
Es el sustrato donde actúan antimicrobianos como los beta-lacta micos.

Dibujo artistico de las diferentes morfologías bacterianas .

MEMBRANA CITOPLASMATICA

Esta formada por fosfolípidos y proteínas, y a diferencia de las eucariotas, no contiene esteroles (excepto el mycoplasma).
Las enzimas del transporte electrónico se encuentran aquí (produce energía).
Componentes de la capsula y la pared celular son sintetizados aquí.
Es una barrera osmótica, selectiva y activa:
Actúa como barrera osmótica para la célula.
Contiene sistemas de transporte para los solutos y regula el transporte de productos celulares hacia el exterior.
Las bacterias Gram. negativas tienen dos membranas: una interna y otra externa, mientras que las Gram. positivas, solo poseen una membrana (interna).
Es sitio de acción de detergentes y antibióticos polipeptídicas como la polimixina (Por ejemplo: colistin).

CITOPLASMA
Formado 85 % por agua. Contiene los ribosomas y el cromosoma bacteriano.

RIBOSOMAS
Compuestos por ARN ribosómico. Su importancia radica en ser el sitio de acción de numerosos antibióticos: Amino glucósidos, tetraciclinas, cloranfenicol, macrólidos y lincosamidas.

NUCLEOIDE O CROMOSOMA BACTERIANO
Llamado también equivalente nuclear. No posee membrana nuclear (de allí el termino nucleoide). Esta formado por un único filamento de ADN apelotonado (superen rollado). Confiere sus peculiaridades genéticas a la bacteria. Regula la síntesis proteica.

CAPSULA
Estructura polisacárido de envoltura. Factor de virulencia de la bacteria. Protege a la bacteria de la fagocitosis y facilita la invasión. Permite la diferenciación en tipos serológicos.

FLAGELOS

Estructuras proteicas, de mayor longitud que los pili. De estructura helicoidal y locomotores (responsables de la motilidad bacteriana). Según la posición de los flagelos tenemos bacterias: Monotricas: un flagelo en un extremo o ambos. Logotricas: varios flagelos en un extremo o ambos. Peritricas: flagelos en toda la superficie.

FIMBRIAS O PILI
Son estructuras cortas parecidas a pelos. Visibles solo al Microscopio Electrónico. Carentes de motilidad. Los poseen fundamentalmente las Gram. Negativas. Intervienen en la adherencia de las bacterias al huésped. Facilitan el intercambio de ADN durante la conjunción bacteriana. Tiene capacidad antigénica.

ESPORAS
Estructura presente en algunas especies bacterianas exclusivamente bacilares. Le permite a la célula sobrevivir en condiciones extremadamente duras. El material genético de la célula se concentra y es rodeado por una capa protectora, que hace que la célula sea impermeable a la desecación, al calor y numerosos agentes químicos. Se coloca en una situación metabólica de inercia. Puede permanecer meses o años así. Cuando las condiciones son mas favorables se produce la germinación, con la formación de una célula única que después se reproduce con normalidad. El esporo no se tiñe con los colorantes habituales y se identifica como una zona clara, redondeada u ovalada, que contrasta con el resto de la bacteria que aparece coloreada.

GLICOCALIX
Entramado de fibrillas polisacáridos situadas en posición extracelular. Facilita la adherencia.

PLASMIDOS Y TRANSPOSONES
Los plásmidos (plásmidos) son elementos extracromosómico compuestos por ADN de doble cadena, con frecuencia circular, auto replicativos y auto transferibles.
Los transposones (genes saltarines o móviles) son elementos compuestos de ADN que pueden moverse de forma autosuficiente a diferentes partes del genoma bacteriano. No poseen la capacidad de autoreplicarse pero pueden transferirse a través de plasmodios. El traspasan al cambiar de posición puede arrastrar una secuencia de ADN contigua y originar cambios fenotipicos en la bacteria.

REPRODUCCIÓN

La célula bacteriana (Procariota) no tiene núcleo, el ADN flota en el interior del citoplasma en una zona llamada nucleoide, revuelto con los demás materiales celulares. Además, sólo tiene un cromosoma, que es circular. Puede tener o no algunos plásmidos, como en el bacilo de la izquierda, pequeños cromosomitas con genes que no son importantes para la supervivencia de la bacteria.

Cuando el cromosoma circular bacteriano tiene que dividirse entre dos células hijas lo hace muy fácil, primero se duplica, cada uno de los dos cromosomas hijos va a una punta de la célula y entonces ésta se parte por la mitad. Así de simple, este proceso de reproducción asexual se llama bipartición. El reparto de genes es perfecto, no hay forma de equivocarse, las dos células hijas son idénticas entre sí.

El reparto de los plásmidos es al azar, pero es que no suele ser importante si una de las dos bacterias hijas se los lleva todos y la otra no se lleva ninguno.

Crecimiento y muerte
de las bacterias

Nutrición y crecimiento bacterianos

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

Crecimiento en medio liquido

En un cultivo bacteriano en medio líquido, se pueden diferenciar cuatro fases en la evolución de los parámetros que miden el crecimiento microbiano

FASE LAG O DE ADAPTACION: Durante la que los microorganismos adaptan su metabolismo a las nuevas condiciones ambientales (de abundancia de nutrientes) para poder iniciar el crecimiento exponencial.




FASE EXPONENCIAL O LOGARITMICA: en ella la velocidadde crecimiento es máxima y el tiempo de generación es mínimo. Durante esta fase las bacterias consumen los nutrientes del medio a velocidad máxima. La evolución del número de células durante esta fase se explica con el modelo matemático descrito anteriormente. Esta fase corresponde a la de infección y multiplicación dentro del organismo del agente infeccioso.


FASE ESTACIONARIA: en ella no se incrementa el número de bacterias (ni la masa u otros parámetros del cultivo). Las células en fase estacionaria desarrollan un metabolismo diferente al de la fase de exponencial y durante ella se produce una acumulación y liberación de metabolitos secundarios que pueden tener importancia en el curso de las infecciones o intoxicaciones producidas por bacterias. Los microorganismos entran en fase estacionaria bien porque se agota algún nutriente esencial del medio, porque los productos de desecho que han liberado durante la fase de crecimiento exponencial hacen que el medio sea inhóspito para el crecimiento microbiano o por la presencia de competidores u otras células que limiten su crecimiento.La fase estacionaria tiene gran importancia porque probablemente represente con mayor fidelidad el estado metabólico real de los microorganismos en muchos ambientes naturales.


FASE DE MUERTE: se produce una reducción del número de bacterias viables del cultivo. Las fases, parámetros y cinética de crecimiento discutidas para el caso de los medios líquidos se presentan también en los sólidos. La cinética de crecimiento, en este caso, sólo se puede seguir utilizando unos sistemas de detección especiales siendo el más sencillo, la medida del número de células viables por unidad de superficie o por unidad de masa.

Crecimiento en medio solidó

Los requerimientos necesarios para un cultivo de bacterias son:
· Medio de carbono.
· Presencia o ausencia de oxigeno.
· Atmósfera adecuada.
· Agar-agar.
Para un cultivo adecuado de bacterias y microorganismos, se utiliza el agar, un gel coloidal formado por hidratos de carbono, de extendido uso comercial, y que proviene de las paredes celulares de varias especies de algas rojas, en concreto de miembros orientales del género Gelidium. Se utiliza como agente solidificante en la preparación de dulces, cremas y lociones, así como en las conservas de pescado y carne; para texturizar y emulsionar los helados y postres congelados; para clarificar, durante el proceso de fabricación del vino y la elaboración de la cerveza; y también para dar apresto (almidonar) las telas. Además, es un excelente medio de cultivo de bacterias, ya que no se disuelve por el efecto de las sales, ni se consume por la acción de la mayoría de los microorganismos.


El agar se extrae de las algas marinas haciéndolas hervir. Posteriormente, el producto resultante se deja enfriar y secar, y al final se solidifica en pastillas o en escamas. En un principio se llamó agar-agar, un término que se utiliza en Malasia para denominar a un alga local.

Pero existen diferentes tipos de agar de acuerdo a las especificidades que cada uno tenga, sin embargo cada tipo de agar debe de cumplir con los requerimientos:

Fuente de energía.- Las bacterias pueden ser fotótrofas o quimiotótrofas. Las fototótrofas absorben energía del sol y las quimiotótrofas de compuestos orgánicos.
Fuente de carbono.

Fuente de nitrógeno.- Las bacterias pueden obtener el nitrógeno atmosférico a través de las proteínas o por la degradación de aminoácidos o péptidos.

Azufre y fosfatos.- La obtienen como elemento(S), y como fosfatos en sales (P).
Vitaminas.

Agua.- Medio de transporte que permite una mejor absorción de los nutrimentos.
También requiere de los requerimientos nutricionales óptimos para su desarrollo:

Proteínas.- Se suministran generalmente peptonas, que se encuentran disponibles en el comercio, preparadas por digestión parcial de carne con enzimas peptídicas; consisten en polipéptidos, dipéptidos y aminoácidos.

Carbohidratos.- Sumistran carbono para la síntesis, y además su fermentación libera energía utilizable en el metabolismo.

Factores accesorios de crecimiento.- Son también requerimientos por algunas bacterias. Entre ellos están las vitaminas del complejo B; estas suministran enzimas necesarias para que las bacterias que son incapaces de sintetizar otros factores necesarios para algunas bacterias son obtenidos de los nutrimentos más complejos.

Sales minerales.- Elementos como K, Ca, Na, etc.; también son requeridas por algunas bacterias en su desarrollo.

Atmósfera.- Algunos microorganismos precisan oxígeno para su desarrollo, otros son incapaces de reproducirse en presencia de este elemento, en cambio otros organismos pueden crecer en una atmósfera con oxígeno, logran sobrevivir y crecer sin el, se les llama anaerobios facultativos.

Presión osmótica.- Las células pueden encogerse y ser destruidas en soluciones hipertónicas; inversamente se rompen por entrada de agua, en las soluciones hipotónicas.


Temperatura.- La temperatura para la cual los organismos microbianos crecen mejor, es considerada como temperatura óptima.

Luz.- La mayoría de las bacterias se desarrollan mejor en ausencia de luz. La luz ultravioleta puede ser letal.

Reacción.- La mayoría de las bacterias crece en un medio ligeramente alcalino (pH 7.2 a 7.6). Los hongos crecen con facilidad en los medios ácidos (pH 5).
Actualmente existen diferentes formas y métodos de cultivar en el mercado, ya que pueden cultivarse en placas, tubos etc.



Método de placas.- El propósito de usar medios sólidos pulverizados en cajas petris, consiste en inocular cantidades sucesivas menores de material en el medio, de manera que en algún tiempo sean colocados en una capa tan delgada que les permita el crecimiento de colonias individuales aisladas.

Medios inclinados.- Este tipo de cultivo es empleado principalmente para resembrar cepas aisladas, sea para identificación interior o para base cultivo.

Cultivos por agitación.- Este medio de cultivo es empleado particularmente en el aislamiento de anaerobios esporulado. Se calienta un tubo o botella a 50°C y luego se deja enfriar.


Cultivos por picadura.- En este método el material de laboratorio es colocado en un alambre recto e introducido al medio. El método puede ser también empleado para conservar los cultivos patrón.


Cultivos líquidos.- Al inocular en un medio líquido como el agua con peptona o el caldo con tioglicolato, el tubo se inclina y el material se extrae del asa por frotamiento contra la pared del tubo.
De acuerdo a las especifidades de cada medio pueden clasificarse en:


Medios básicos.- Son los medios más simples, contienen extracto de carne, peptona, sal y agua. El extracto o infusión de carne proporciona aminoácidos, vitaminas, sales y pequeñas cantidades de elementos como C, N y otros elementos. Ejem: Agar de infusión, Agar cerebro-corazón.


Medios enriquecidos.- Son aquellos medios básicos que han sido complementados con líquidos corporales, vitaminas específicas, aminoácidos, proteínas y otros nutrientes. Ejem: Agar sangre y agar chocolate.

Medios selectivos.- Son medios de agar básico, enriquecidos agregándole ciertos reactivos que impiden el crecimiento de la mayoría de las bacterias y permitiendo el desarrollo de unas cuantas. Ejem: Agar con sangre y bilis al 40%, Agar sal y manitol.

Medios diferenciales.- Son medios a los que se les han agregado ciertos que reaccionan con un tipo específico de bacterias. Ejem: Agar de McConckey, Agar EMB, Agar XLD.


Medios de enriquecimiento.- Son los medios que contienen alguna sustancia inhibidora por lo que se crea un medio favorable para límites mas estrechos de bacterias. Ejem: Agar S.S., Agar de Lowensten-Jensen.

Medios especiales.- Son los medios para comprobar una o más caracteríziticas bioquímicas. Ejem: Agar TSI, Agar CIT, Agar LIA, Agar MIO.



Esterilización y desinfección


Se puede llevar a cabo con diferentes métodos en función del lugar a aplicar y el grado de erradicación microbiana que se pretende conseguir.
Por esto es conveniente definir algunos conceptos:


Esterilización: proceso físico o químico que destruye toda forma de vida de vida microbiana, incluidas las esporas.


Desinfección: tiene por objeto la destrucción de microorganismos mediante agentes de naturaleza química (desinfectantes), con el fin de disminuir el número de formas vegetativas a niveles mínimos.


Desinfectante: es la sustancia química que inhibe o destruye microorganismos al aplicarla sobre material inerte sin alterarlo significativamente.


Asepcia: término que se aplica a los procedimientos utilizados para prevenir que los microorganismos progresen en un medio determinado (quirófano, laboratorio. etc.)


Antisépticos: son agentes desinfectantes que se utilizan sobre superficies corporales con el fin de reducir la cantidad de flora normal y de contaminantes microbianos de carácter patógeno. Tienen un menor grado de toxicidad que los desinfectantes y generalmente menor grado de actividad. Determinados preparados pueden utilizarse como antisépticos o como desinfectantes indistintamente, pero a diferentes concentraciones en cada caso.


Antimicrobianos: son sustancias químicas producidas por microorganismos o sintetizadas químicamente que a bajas concentraciones son capaces de inhibir e incluso de destruir microorganismos sin producir efectos tóxico en el huésped.



Control Antimicrobiano:












Esterilización Agtes. Físicos
Calor seco
Flameado
Incineración
Estufa
Calor húmedo
Autoclave
Tindalización
Filtración
Radiaciones
U.V
Rayos X
Agtes. Químicos
Óxido de etileno
Formol o formaldehído
Glutaraldehído
Desinfección Compuestos inorgánicos
Nitrato de plata y derivados argéncos
Derivados mercuriales
Agua oxigenada
Permanganato de potasio
Derivados clorados
Derivados yodados
Compuestos orgánicos
Alcoholes y fenoles


Clorohexidina


Detergentes aniónicos y catiónicos

1.Esterilización.
1. Agentes Físicos
1. Calor Seco

Los métodos más importantes son: a. Flameado: es un procedimiento simple y eficaz, consiste en la exposición de un objeto a efecto de la llama hasta la incandescencia. Se esteriliza de esta forma, p. ej. ansas de cultivo de siembra.

b. Incineración: es el mejor sistema para esterilizar todas aquellos productos en los que no importe su destrucción.

c.Estufa: calor seco a alta temperatura, 20 minutos durate 180º, 60 minutos a 160º, siendo suficiente la esterilización durante 60 minutos a 100-140º, se lo utiliza para esterilizar material de vidrio debidamente envuelto en papel, metal. etc.

1. Calor Húmedo.


La esterilización con calor húmedo (vapor d agua) es mucho más rápida y eficaz que el calor seco debido a que las moléculas de agua desnaturalizan las proteínas de forma irreversible mediante rotura de los uniones H entre los grupos peptídicos a temperaturas relativamente bajas.



a. Autoclave: horno a presión, consiste en una cámara en la que el aire puede ser sustituído por vapor de agua sometida a presión. Se opera a 121ºC y 1 atm. de presión durante 20 minutos. De esta forma se consigue destruir todas las formas vegetativas y esporas. Se lo utiliza para esterilizar todo material resistente a esa temperatura y es muy utilizado para la esterilización de medios de cultivos.

b. Tindalización: (esterilización intermitente) consiste en someter el producto a calentamientos intermitentes entre 56 y 100ºC durante 30 minutos con lo que se asegura destruir las formas vegetativas. En los intervalos se mantiene a temperatura ambiente o a 37ºC, las esporas germinan y las bacterias resultantes se hacen más sensibles al calentamiento posterior.

1. Radiaciones


a. Luz UV: es absorbida a una longitud de onda de 240 a 280 nm por ácidos nucleicos causando daños genéticos alterando las bases. Se la utiliza en la preparación de vacunas, cabinas de seguridad biológica, lugares de trabajo como mesadas de laboratorios, est.



b. Radiaciones ionizantes: actúan lesionando ácidos nucleicos. Se la utiliza sobre todo en procesos industriales para esterilizar dispositivos quirúrgicos, guantes, jeringas, etc.



2.2. Agentes Químicos.



Los agentes químicos como el óxido e etileno, formaldehído o glutaraldehído reaccionan con gran facilidad con diferentes grupos funcionales de los ácidos nucleicos y proteínas alquilando estos radicales esenciales.


a) Óxido de etileno.
Es un gas inflamable y potencialmente explosivo, muy penetrante que incativa microorganismos sustituyendo átomos de hidrógeno lábiles por otros grupos como hidroxilos, carboxilos, etc.
El material se expone a esterilizar a un 5-10% de óxido de etileno en dióxido de carbono a 50-60º en condiciones de humedad controlada durante 4 a 6 horas. Es necesario someterlo después a un período de aireación debido a su carácter mutegénico. Es un agente efectivo en la esterilización de material termolábil como prótesis, catéteres, etc.




b) Formol o formaldehído.
Es un gas fácilmente soluble en agua que se utiliza al 40% (formalina). Usado en forma gaseosa y en cámara cerrada se emplea en la esterilización hospitalaria y en la industria farmacéutica. También es muy utilizado como desinfectante ambiental de salas altamente contaminadas que una vez tratadas deben airearse.





c) Glutaraldehído.
S emplea sumergiendo el material limpio en una solución al 2%, se emplea sobre todo en la esterilización de instrumentos ópticos y los utilizados en terapia respiratoria.



1. Desinfectantes y antisépticos.


1. Compuestos inorgánicos.



La actividad de los compuestos derivados de metales pesados (como plata, mercurio, etc.,) se debe a la formación de sales que se disocian con dificultad de los grupos sulfidrilos de las proteínas.


a. Nitrato de plata y derivados agénticos
Son buenos bactericidas. El nitrato de plata se ha utilizado en el tratamiento de quemaduras en soluciones al 0,5% y en la profilaxis de la oftalmia neonatorum por Neisseria gonorrhoeae.


b. Derivados mercuriales
El más utilizado como desinfectante de la piel es el mercuriocromo, no es tóxico y sigue siendo activo en presencia de materia orgánica.


c. Agua oxigenada (peróxido de hidrógeno)
Es un agente oxidante de efecto fugaz por ser descompuesto por las catalasas de los tejidos.


d. Permanganato de potasio
Agente oxidante que se inactiva en presencia de materia orgánica. Es poco utilizado. En dermatología es utilizado por su propiedad antifúngica.


e. Derivados clorados.
Se inactivan en presencia de materia orgánica. El cloro y derivados son agentes oxidantes muy usados en la potabilización del agua en forma de cloro gaseoso en grandes establecimientos, y en forma de hipoclorito es utilizado para descartar material biológico (sangre, suero, etc.)
La cloramina es un antiséptico menos potente que el hipoclorito, de acción más lenta pero mejor tolerada en la aplicación tópica.

f. Derivados yodados.
Son agentes oxidantes que se usan en forma de solución acuosa, combinándolos con detergentes o sustancias orgánicas. Los yodoformos son compuestos que se liberan progresivamente. El Yodo se encuentra en la polivinilpirrolidona (povidona yodada). Existen también soluciones alcohólicas.

1. Compuestos orgánicos.



a. Alcoholes.
Actúan desnaturalizando proteínas. Su acción es rápida pero se evaporan con facilidad. El alcohol etílico se utiliza en antisepcia a una concentración del 70%, a esta concentración se reduce más la tensión superficial de la célula bacteriana facilitando el proceso de desnaturalización.


b. Fenoles.
Actúan precipitando proteínas. El hexaclorofeno y el fenol no se emplean por su toxicidad. Otros derivados fenólicos son los cresoles, los que unidos a jabones originan compuestos estables.


c. Clorohexidina.
Es un derivado fenólico que actúa alterando la permeabilidad de la membrana celular bacteriana. Tiene inactivación rápida y es bien tolerado por la piel. Se emplea mucho en hospitales en el lavado de la superficie cutánea en forma de solución (acuosa o alcohólica) o asociada a detergentes no iónicos.


d. Detergentes anionicos.
Actúan desorganizando las membranas citoplasmáticas. Tienen escaso poder bacteriostático. Se pueden mejorar combinándolos con desinfectantes u otras sustancias tensoactivas como laurilsulfato.


e. Detergentes cationicos.
Tienen acción antiséptica, se inactivan en contacto con jabón, algodón y materia orgánica. Son poco usados.


f. Glicoles.
Propilenglicol y Etilenglicol, se aplican por medio de unos aparatos llamados glicosatos o en forma de aerosoles para desinfección ambiental.

IMPORTANCIA

El ser humano utiliza estos organismos con múltiples fines: obtención por fermentación de productos lácteos, mantequilla o vinagre, tratamiento de agua residuales y basuras, obtención de antibióticos y fabricación de numerosos productos industriales.

Las bacterias son utilizadas por los científicos en ingeniería genética como laboratorios naturales para obtener ciertas sustancias útiles en el tratamiento y prevención de enfermedades. Se consigue introduciendo en la bacteria parte del ADN (gen) de una célula eucariótica que determina la síntesis de una proteína. De esta manera se obtiene insulina, la hormona del crecimiento o la vacuna contra la hepatitis B.

Enterobacterias

Maqueta de Enterbacterias






Las enterobacterias son una numerosa familia de bacilos gram negativos, cuyos integrantes se encuentran en la naturaleza y forman parte de la flora normal de los humanos y animales. Entre sus miembros los de mayor importancia médica son: salmonella, shigella y la eschericha coli.

Escherichia coli (E. coli)

es quizás el organismo procarionte más estudiado por el ser humano, se trata de una bacteria que se encuentra generalmente en los intestinos animales y por ende en las aguas negras. Fue descrita por primera vez en 1885 por Theodore von Escherich, bacteriólogo alemán, quién la denominó Bacterium coli. Posteriormente la taxonomía le adjudicó el nombre de Escherichia coli, en honor a su descubridor. Ésta y otras bacterias son necesarias para el funcionamiento correcto del proceso digestivo. Además produce vitaminas B y K. Es un bacilo que reacciona negativamente a la tinción de Gram (gramnegativo), es anaeróbico facultativo, móvil por flagelos peritricos (que rodean su cuerpo), no forma esporas, es capaz de fermentar la glucosa y la lactosa y su prueba de IMVIC es ++--.

SALMONELLA

El género salmonella está integrado por bacterias que colonizan el intestino del hombre y de muchas especies de animales. Se han descubierto aproximadamente 2000 serotipos, pero sólo un pequeño número es patógeno para el humano. Las principales de importancia médica son: salmonella typhi o bacilo de Eberth, salmonella enteritidis y salmonella choleraesuis.

CARACTERISTICAS

• Son bacilos gram negativos, móviles con flagelos
• forman colonias grandes de 2 a 4 mm., rigosas o lisas
• son aerobios o anaerobios
• no fermetan la lactosa y producen acido sulfhidrico

PATOLOGÍA

Gastroenteritis, septicemia y fiebres entéricas. El proceso de gastroenteritis (salmonelosis) inicia con fiebre de 38ºC a 40ºC, vómito, dolor abdominal, evacuaciones líquidas con moco y en ocasiones con sangre y fetidez fecal. Cuando la bacteria logra atravesar la barrera intestinal, provoca fiebre tifoidea en la que se presenta: fiebre, dolor abdominal, vómito, cefalea, hiporexia.

DIAGNOSTICO

Coprocultivo para demostrar presencia de la bacteria tambien, se puede utilizar el hemocultivo.

TRATAMIENTO

Ampicilina, cloranfenicol.