Bacterias: Morfología y estructura

UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

CENTRO UNIVERSITARIO DE CIENCIAS
BIOLÓGICAS Y AGROPECUARIAS

DEPARTAMENTO DE BIOLOGÍA CELULAR Y
MOLECULAR

DESARROLLO DE LA UNIDAD 2:
BACTERIAS

quot;Estamos en la Era de las Bacterias. Nuestro planeta ha estado siempre en la Era de las Bacterias. Las
bacterias son- y siempre han sido- las formas dominantes en la Tierra.”
- Stephen J. Gould

Materia: MICROBIOLOGÍA
Alumna: Estudiante de MVZ Ana Isabel Lechuga Zárate
Profesor: Pasante Dr. En Cs. Yanet Karina Gutiérrez Mercado

La época en que los científicos
solían considerar a las bacterias como
pequeñas bolsas de enzimas finalizó hace
mucho tiempo.
-Howard J. Rogers

Bacteria: Dominio o impero que incluye a las células procariotas que tienen en la membrana,
diésteres de glicerol diacilo y presentan un RNAr eubacteriano. También término general referido a los
microorganismos procariotas, no multicelulares.
Prescott, Harley & Klein. Microbiología. 5ta. Edición. Editorial McGraw Hill

Incluso un examen superficial del mundo microbiano, revelaría que las bacterias son
uno de los grupos más importantes de los seres vivos, desde cualquier criterio: número de
organismos, importancia ecológica general o importancia práctica para los seres humanos.
De hecho la mayor parte de nuestro conocimiento sobre los fenómenos bioquímicos y de
biología molecular proceden de la investigación con bacterias. Aunque gran parte de la
investigación se ocupa de microorganismos eucariotas, el núcleo principal radica en las
procariotas.

Hay dos grandes grupos de procariotas bien diferenciados: Bacteria y Archea. Para
evitar confusiones, debe recordarse que, en sentido general, debe emplearse el término
procariota para Archea y Bacteria; el término bacteria se refiere específicamente a las
células del dominio Bacteria.

Árbol filogenético
Esta figura nos muestra los 3 dominios de estudio donde encontramos organizados los diferentes
organismos existentes sobre la faz terrestre.
http://scriptusnaturae.8m.com/Articulos/bac/arbol2.htm

MORFOLOGÍA DE LAS BACTERIAS:
Tamaño, Forma y Agrupación

¿Qué tamaño tiene una bacteria?
Comparación de las diferentes estructuras conocidas que conforman la materia viva, donde
ubicamos a las bacterias.
http://www.biblioteca.org.ar/Libros/hipertextos%20de%20biologia/celula1.htm

Se podría esperar que organismos pequeños, relativamente simples como las
bacterias, fuesen uniformes en cuanto a forma y tamaño. Aun que es cierto que muchas
bacterias tienen morfología similar, existen importantes variaciones.

Formas generales de las bacterias:
• Oval o esférica (cocos)
• Cilíndrica o de bastón (bacilos)
• Espiral o helicoidal (espirilos)
Madigan y col. Biología de los microorganismos. 10ª. Edición. Editorial Prentice Hall

La mayoría de las bacterias presentan forma de coco o bacilo.

COCOS
Los cocos son células casi esféricas. Pueden existir como células individuales, pero
se asocian también en agrupaciones características que son útiles frecuentemente para
identificar a las bacterias.

Agrupaciones de los cocos:
• Diplococos: los cocos se dividen en dos planos y permanecen unidos en parejas.
• Estreptococos: se dividen en planos paralelos formando cadenas
• Tetracocos: se dividen en dos planos perpendiculares (cuatro células)
• Sarcina: se dividen en tres planos perpendiculares dando agrupaciones cuboidales.
• Estafilococos: se dividen en tres planos irregulares formando racimos de cocos.

Agrupaciones de cocos
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Morfolog%C3%ADa_bacteriana.jpg

BACILOS
La otra forma más común bacteriana es el bastoncillo, denominado bacilo.
Los bacilos varían considerablemente entre la proporción de longitud y diámetro,
siendo los cocobacilos tan cortos y anchos que parecen cocos. La forma del extremo del
bacilo varía a menudo entre especies; puede ser plana, redondeada, en forma de puro o
bifurcada. Aunque muchos bacilos aparecen aislados, pueden permanecer juntos después de
dividirse, formando parejas (diplobacilo) o cadenas (estreptobacilo, en empalizada).

Agrupaciones de bacilos

OTRAS FORMAS
Aparte de estas dos formas más frecuentes, las bacterias pueden adquirir una gran
variedad de formas.
• Vibrios: bacterias en forma de bastoncillos, curvados, con forma de coma o de
espiral incompleta
• Actinomicetos: largos filamentos multinucleados característicos o hifas, que pueden
ramificarse para constituir una red denominada micelio.
• Espirilos: Forma de bacilos largos retorcidos como espirales o hélices rígidos.
• Espiroquetas: Forma de bacilos largos retorcidos como espirales o hélices flexibles.
• Con yema: de forma ovalada a pera que produce una yema al final de una larga hifa.
• Con pedúnculos: Forma bacilar que tiene prolongaciones en forma de rabillo o
chichón.
• Pleomórficas: bacterias que tienen formas variables, aunque generalmente tienen
forma bacilar.

Distintas formas y apéndices bacterianos

ESTRUCTURA BACTERIANA:
Composición química y Estructura de la célula bacteriana

COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA CÉLULA BACTERIANA
La célula bacteriana tiene un contenido en agua del 70 al 85%.
El peso húmedo (masa húmeda) de los seres unicelulares se estima mediante
centrifugación y separación de la masa celular de su medio de cultivo.
El peso seco (masa seca) se estima luego de evaporar toda el agua, y estará
comprendido por lo tanto entre el 15 al 30% del peso húmedo.
Si las células contienen grandes cantidades de materiales de reserva (es decir,
lípidos, polisacáridos, polifosfatos o azufre) el peso seco es proporcionalmente superior.
Los datos de la composición elemental y la distribución de los compuestos orgánicos
integrantes del peso seco se dan en las tablas siguientes:
http://www.biologia.edu.ar/bacterias/micro1.htm

Composición elemental
Elemento Porcentaje
Carbono 50 %
Oxígeno 20 %
Nitrógeno 14 %
Hidrogeno 8%
Fósforo 3%
Azufre 1%
Potasio 1%
Calcio 0.5 %
Magnesio 0.5 %
Hierro 0.2 %

Composición del peso seco
Polímero Porcentaje
Proteínas 50 %
Pared celular 10-20 %
ARN 10-20 %
ADN 3-4 %
Lípidos 10 %
Tablas según: http://www.biologia.edu.ar/bacterias/micro1.htm

ESTRUCTURA DE LA CÉLULA BACTERIANA

http://www.allposters.com/-sp/Bacteria-Cell-Posters_i838248_.htm

1. Estructuras siempre presentes.
(A, B y C forman la cubierta celular)

A. Pared celular

Pared celular bacteriana
Diferencias de la pared celular de una bacteria Gram-positiva y una Gram-negativa
http://locuras-mooy.blogspot.com/

Por fuera de la membrana celular, se encuentra una pared celular rígida de
péptidoglicano, que esta presente en todas las bacterias excepto los micoplasmas. La
presencia de la pared protege a la bacteria de la diferencia de presión osmótica entre el
medio interno de la bacteria y el medio exterior. De no existir la pared la bacteria estallaría.
Además la pared cumple funciones de protección como por ejemplo contra sustancias
tóxicas.
Existen dos tipos de pared bacteriana que pueden diferenciarse por la Tinción de
Gram (siglo XIX). El primer grupo de bacterias son aquellas capaces de retener el colorante
cristal violeta luego de la decoloración con alcohol-cetona. Estas bacterias son llamadas
Grampositivas. El segundo grupo esta conformado por aquellas bacterias incapaces de
retener el colorante luego del tratamiento decolorante, por lo tanto son llamadas
Gramnegativas.
http://www.genomasur.com/lecturas/Guia01.htm

a. Composición:
• En bacterias Gram-positivas: es más gruesa que la de los
Gramnegativas. Posee péptidoglicano, ácidos teicoicos y
lipoteicoicos. El componente fundamental es la mureína, un
péptidoglicano que solo se encuentra en los procariontes. La mureína
consiste en una cadena lineal de dos azúcares alternados N-
acetilglucosamina y ácido acetilmurámico. A cada residuo de ácido
murámico se encuentra unido un tetrapéptido compuesto de D- y L-
aminoácidos. Aproximadamente un tercio de los tetrapéptidos
presentes participan de la unión lateral entre cadenas adyacentes de
mureína. La pared celular es biológicamente estable, resiste el ataque

Pared bacterial Grampositiva y sus componentes

• En bacterias Gram-negativas: El espesor de la pared celular de una
bacteria Gramnegativas es considerablemente menor que el de una
Grampositivas. La cantidad de mureína es mucho menor en los
Gramnegativas. Los ácidos teicoicos no están presentes en las
bacterias Gramnegativas. A ambos lados de la fina pared de mureína
se encuentra un gel periplásmico, que define al llamado periplasma
(antes llamado espacio periplasmático). Por fuera del periplasma se
encuentra una estructura exclusiva de las Gramnegativas, la
denominada membrana externa. Si bien es estructuralmente similar a
una bicapa lipídica, su composición es diferente de la de otras
membranas biológicas. Esta bicapa es muy asimétrica, la semicapa
interna esta compuesta por fosfolípidos, pero la semicapa externa
esta compuesta por lipopolisacáridos (LPS), altamente tóxico para el
ser humano (endotoxina). Para obtener nutrientes las bacterias
Gramnegativas, poseen porinas que son proteínas que forman poros
en la membrana externa.

Pared bacterial Gramnegativa y sus componentes

b. Función: da forma y rigidez a la célula, es sostén de la membrana
citoplasmática y protege contra los efectos mecánicos, cambios en la
presión osmótica y temperaturas
Garay Martínez y col. Guía de Microbiología General. Academia de Microbiología CUCEI. 2007

B. Membrana celular
a. Composición: Formada por una bicapa de fosfolípidos, con moléculas de
colesterol intercaladas. Así mismo tiene proteínas intercaladas (integrales y
semiintegrales) y superpuestas (periféricas). También tiene carbohidratos
que pueden unirse a las proteínas o a los fosfolípidos.
Reynoso. Plenaria 3, del curso de verano 2008. CUCBA
b. Propiedades: Altamente selectiva, autoreconstructiva (cuando es un daño
mínimo), asimétrica, elástica, resistente a la tensión, aislante eléctrico y
fluida.
c. Funciones: protección. Aislamiento del medio externo, formación de
compartimientos internos, permeabilidad selectiva, Transporte de sustancias
en ambos sentidos, Receptor y traducción de señales externas, interacción
celular, Sitio de actividades bioquímicas y Capacidad de desplazamiento y
de expansión
Extraído de la plenaria 3 del profesor Ramón Reynoso; cursos de verano 2008. CUCBA
Alberts [1999] Introducción a la biología celular, capítulo 11, editorial Omega

Partes de una membrana celular
1) Bicapa de fosfolípidos
2) Lado externo de la membrana
3) Lado interno de la membrana
4) Proteína intrínseca de la membrana
5) Proteína canal iónico de la membrana
6) Glicoproteína
7) Moléculas de fosfolípidos organizadas en bicapa
8) Moléculas de colesterol
9) Cadenas de carbohidratos
10) Glicolípidos
11) Región polar (hidrofílica) de la molécula de fosfolípido
12) Región hidrofóbica de la molécula de fosfolípido
Tomado de: http://fai.unne.edu.ar/biologia/cel_euca/la_membrana_celular.htm

C. Citoplasma
Esta limitado por la membrana citoplasmática, y en el se encuentran las inclusiones
celulares. En un principio considerado una quot;soluciónquot; homogénea de proteínas, los métodos
de fraccionamiento acoplados a los estudios bioquímicos y de microscopía electrónica
mostraron la complejidad del sistema. En realidad esta atravesado por numerosas
membranas que lo compartimentalizan, si bien esta compartimentalización no es tan
desarrollada como en eucariotas.
http://www.biologia.edu.ar/bacterias/micro3.htm

D. Genoma (área nuclear)
Las células bacterianas no contienen núcleo característico como en las células
vegetales y animales, si bien tienen “cuerpos” dentro del citoplasma que se considera como
estructura nuclear.
Se encuentra en una región llamada nucleoide.
Se trata de una molécula superenrrollada de ADN bicatenario, formada por dos
moléculas antiparalelas de polinucleótidos complementarios.
Contiene la información genética e induce la división por fisión binaria.

E. Inclusiones
Hay de dos tipos:
-Sin membrana que los rodea: gránulos de polifosfato, polipéptidos, glucógeno,
almidón y gotitas de grasa.
-Con membrana que los rodea: gránulos de ácido de poli-β-hidroxibutirato, azufre,
carboxisomas (ayuda a la fijación de CO2) y vacuolas de gas (hace que la bacteria
flote).

Estas inclusiones sirven como reserva de alimento, almacenamiento de energía y
oxidación del azufre.

F. 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.
Contienen dos subunidades: 30s y 50s
Así mismo hay tres tipos: Mensajero, de Transferencia y Ribosomal.
http://www.monografias.com/trabajos/bacterias/bacterias.shtml

2. Estructuras ocasionales
A. Flagelos
Son apéndices capilares sumamente finos que salen a través de la pared celular y
que se originan en una estructura granular (cuerpo basal) en el citoplasma inmediatamente
por debajo de la membrana celular.
Son la causa de la movilidad de las bacterias.
Están hechos de flagelina (proteína de forma helicoidal)
Tienen tres partes: una estructura basal, una estructura a manera de gancho y un
filamento.
Existen diferentes tipos de flagelos

Modificado de: http://ar.geocities.com/vetterworld/microbiologia/images/SegunFlagelos.gif

B. Fimbrias
También denominadas fimbriae.
Muchas bacterias Gramnegativas poseen apéndices cortos, finos, similares a pelos,
más delgados que los flagelos y que normalmente, no participan en la movilidad celular.
Una célula puede estar cubierta por 1000 fimbrias, pero sólo son visibles en el microscopio
electrónico.
Compuestos por subunidades de proteínas organizadas helicoidalmente.

C. Cápsula
También conocida como glucocálix o cápsula mucosa.
Es la sustancia viscosa que forma una cubierta o envoltura alrededor de la célula.
No está presente en todas las bacterias.
Los hidratos de carbono están presentes en la membrana plasmática unidos
covalentemente a la proteína o lípidos formando glucoproteínas y glucolípidos. Sólo se
encuentran en el lado externo de la membrana y son oligosacáridos y en algunas
membranas polisacáridos. De esta forma la célula queda envuelta de material
hidrocarbonado denominado glucocálix. En esta capa, la parte de hidratos de carbono, se
pueden encontrar algunas proteínas. Los oligosacáridos pueden estar unidos a lípidos o
proteínas, mientras que los polisacáridos sólo se unen a las proteínas. El grado de desarrollo
del glucocálix es muy variable, en la mayoría de las células forma una capa muy delicada.
Sin embargo, en las células epiteliales suele estar muy desarrollado.
http://www.elergonomista.com/biologia/cit12ma.htm
Tiene las funciones de: Selectividad en la incorporación de sustancias de bajo peso
molecular a la célula, Reconocimiento específico de células entre sí, Uniones intercelulares
y de las células con la matriz extracelular mediante glucoproteínas transmembranales,
Propiedades inmunitarias, Anclaje de enzimas, Cambios en la carga eléctrica en medio
extracelular y contribuye a la virulencia.
http://www.elergonomista.com/biologia/cit12ma.htm

D. Plásmido
Acumulo de DNA que se replica en el citoplasma bacteriano independientemente de
la replicación del cromosoma. Aunque en general es adecuado decir que el genoma de los
procariotas consta de un solo cromosoma, muchas bacterias poseen, además, uno o varios
elementos genéticos accesorios extracromosómicos, a los que denominamos plásmidos, los
cuales poseen capacidad de replicación autónoma (es decir, constituyen replicones propios).
http://ciencia.glosario.net/ecotropia/pl%E1smido-9357.html

E. Esporas
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.

Esporulación:
Se activan genes que producen la maquinaria para formar la espora y se desactivan
genes involucrados en la función vegetativa celular.
Se forma un filamento axial de ADN

Se produce una invaginación de la membrana lo que produce una estructura de
membrana doble que engloba a la espora en desarrollo.
En el centro se sintetizan los constituyentes únicos de la espora. Posee un sistema
generador de energía por glucólisis.
La espora queda rodeada de adentro hacia afuera por: la pared de la espora, la
corteza, la capa y el exosporio.

Proceso de Esporulación
http://es.geocities.com/joakinicu/apartado3l.htm

F. Pili
También nombrados pilus.
Son apéndices similares a las fimbrias. Hay aproximadamente de 1 a 10 por célula.
Los pilis sexuales se diferencian por que son más anchos, están determinados
genéticamente por factores sexuales o plásmidos conjugativos y son necesarios para la
conjugación bacteriana.

FISIOLOGÍA BACTERIANA:
Nutrición, Metabolismo, Reproducción y crecimiento, Genética bacteriana.

Nutrición: Toda naturaleza es, Metabolismo: Los principios y métodos
como se ha dicho, una conjugación activa y de la bioquímica proporcionan actualmente el
pasiva del verbo comer. soporte para todas las ciencias biológicas.
-E.L. Smith
-William Ralph Inge

Reproducción y crecimiento: El Genética: En la profundidad de la
logro evolutivo más significativo que han cueva del pecho del niño se oculta al acecho la
alcanzado las bacterias como grupo, es un naturaleza del padre, y revive de nuevo.
crecimiento celular eficaz y rápido en -Horacio, Odas
numerosos ambientes.
-J.L. Ingraham

NUTRICIÓN
Para obtener energía y elaborar nuevos componentes celulares, los organismos
tienen que disponer de materias primas, o nutrientes. Los nutrientes son sustancias que se
emplean en la biosíntesis y producción de energía, y en consecuencia, son necesarios para
el crecimiento microbiano.

Los nutrientes se pueden clasificar en dos tipos:
1. Macronutrientes: o macroelementos, son compuestos o elementos requeridos en
cantidades significativas, como el carbono, el nitrógeno, fósforo, azufre, potasio,
hierro, calcio y agua.
2. Micronutrientes: o microelementos, son compuestos o elementos requeridos en
cantidades pequeñas o elementos traza, como el cobalto, cobre, manganeso, níquel,
selenio, tungsteno.

Las bacterias se pueden clasificar por su tipo de nutrición:
1. Al recibirla de una fuente de energía
a. Fotótrofos: reciben la energía de la luz, como las cianobacterias
b. Quimiótrofos: reciben la energía de la oxidación de compuestos orgánicos
o inorgánicos.
2. Por su fuente de carbono
a. Autótrofos: utilizan el CO2 como única o principal fuente de carbono.
Tienen necesidades más simples. Satisfacen todas sus necesidades de C a
partir del CO2 y la energía es suministrada por la oxidación del S2.
b. Heterótrofos: Utilizan moléculas orgánicas preformadas, reducidas, de los
organismos. Normalmente son bacterias patógenas. Pueden tener
necesidades de nutrientes específicos.
3. Por la fuente de hidrógeno o electrones
a. Litótrofos: Utilizan moléculas orgánicas reducidas
b. Organótrofos: Utilizan moléculas orgánicas

Tipos nutricionales principales entre los microorganismos
Tipo Fuente de energía Fuente de C Ejemplo del
para el desarrollo para género
el desarrollo
Fototróficas
Fotolitotróficas Luz CO2 Chromatium
(Autotróficas)
Fotoorganotróficas Luz Compuestos Rhodopseudomonas
(Heterotróficas) orgánicos
Quimiotróficas
Quimiolitotróficas Oxidación de compuestos CO2 Thiobacillus
(Autotróficas) inorgánicos
Quimioorganotróficas Oxidación de Compuestos Escherichia
(Heterotróficas) compuestos orgánicos orgánicos

Requerimientos de nitrógeno, fósforo y azufre
Para crecer un microorganismo debe ser capaz de incorporar grandes cantidades de
nitrógeno, fósforo y azufre. Aunque estos elementos pueden adquirirse a partir de los
mismos nutrientes que aportan carbono, los microorganismos pueden emplear también
fuentes inorgánicas.
El nitrógeno es necesario para sintetizar aminoácidos, purinas, pirimidinas, algunos
hidratos de carbono, lípidos y otras sustancias.
El fósforo está presente en los ácidos nucleicos, fosfolípidos, nucleótidos como el
ATP, varios cofactores, algunas proteínas y otros componentes celulares.
El azufre es necesario para la síntesis de los aminoácidos cisteína y metionina.

Factores de crecimiento
Existen tres clases principales de factores de crecimiento:
A. Aminoácidos: se necesitan para la síntesis de proteínas
B. Purinas y pirimidinas: necesarias para la síntesis de ácidos nucleicos
C. Vitaminas: Son moléculas orgánicas pequeñas que normalmente forman la totalidad
o parte de los cofactores enzimáticos y sólo muy pequeñas cantidades se requieren
para el crecimiento.

METABOLISMO
El metabolismo es una compleja e integrada red de reaccione bioquímicas para
mantener la estructura y función celular. Su velocidad es controlada por las enzimas.

En el metabolismo microbiano mediante la generación de energía la bacteria puede:
• Transportar los nutrientes
• Moverse
• Crecer
• Generar calor
• Fijar el CO2

Y el metabolismo hace que la bacteria sintetice:
• Ácidos nucleicos
• Proteínas
• Lípidos
• Carbohidratos
• Péptidoglucano de la pared celular

Las enzimas son agentes catalíticos orgánicos termolábiles producidos en
pequeñísimas cantidades por las células vivas. Por su sitio de acción se clasifican en:
1) Enzimas intracelulares: Funcionan dentro de las células. Sintetizan material celular
y efectúan reacciones catabólicas de las cuales se desprende la energía que
aprovecha la célula.

2) Enzimas extracelulares: Actúan fuera de las células. Realizan todos los cambios
necesarios en los nutrientes del medio para permitir que entren a la célula como
alimento.

Clasificación y nomenclatura enzimática
1. Óxido-reductasas (Reacciones de oxido-reducción). Son las enzimas relacionadas
con las oxidaciones y las reducciones biológicas que intervienen de modo
fundamental en los procesos de respiración y fermentación. En esta clase se
encuentran las siguientes subclases principales: Deshidrogenasas y oxidasas. Son
más de un centenar de enzimas en cuyos sistemas actúan como donadores,
alcoholes, oxácidos aldehídos, cetonas, aminoácidos, DPNH2, TPNH2, y muchos
otros compuestos y, como receptores, las propias coenzimas DPN y TPN,
citocromos, O2, etc.
2. Transferasas (Transferencia de grupos funcionales) Estas enzimas catalizan la
transferencia de una parte de la molécula (dadora) a otra (aceptora). Su clasificación
se basa en la naturaleza química del sustrato atacado y en la del aceptor. También
este grupo de enzimas actúan sobre los sustratos mas diversos, transfiriendo grupos
metilo, aldehído, glucosilo, amina, sulfató, sulfúrico, etc.
3. Hidrolasas (Reacciones de hidrólisis) Esta clase de enzimas actúan normalmente
sobre las grandes moléculas del protoplasma, como son la de glicógeno, las grasas y
las proteínas. La acción catalítica se expresa en la escisión de los enlaces entre
átomos de carbono y nitrógeno (C-Ni) o carbono oxigeno (C-O); Simultáneamente
se obtiene la hidrólisis (reacción de un compuesto con el agua) de una molécula de
agua. El hidrógeno y el oxidrilo resultantes de la hidrólisis se unen respectivamente
a las dos moléculas obtenidas por la ruptura de los mencionados enlaces.
4. Liasas (Adición a los dobles enlaces) Estas enzimas escinden (raramente
construyen) enlaces entre átomos de carbono, o bien entre carbono y oxigeno,
carbono y nitrógeno, y carbono y azufre. Los grupos separados de las moléculas que
de sustrato son casi el agua, el anhídrido carbónico, y el amoniaco. Algunas liasas
actúan sobre compuestos orgánicos fosforados muy tóxicos, escindiéndolos; otros
separan el carbono de numerosos sustratos.
5. Isomerasas (Reacciones de isomerización) Transforman ciertas sustancias en otras
isómeras, es decir, de idéntica formula empírica pero con distinto desarrollo. Son las
enzimas que catalizan diversos tipos de isomerización, sea óptica, geométrica,
funcional, de posición, etc.
6. Ligasas (Formación de enlaces, con aporte de ATP) Es un grupo de enzimas que
permite la unión de dos moléculas, lo cual sucede simultáneamente a la degradación
del ATP, que, en rigor, libera la energía necesaria para llevar a cabo la unión de las
primeras.
http://www.monografias.com/trabajos12/enzim/enzim.shtml

REPRODUCCIÓN Y CRECIMIENTO
El crecimiento consiste en el aumento de los constituyentes celulares, y tiene como
resultado un incremento del tamaño o del número celular, o de ambos.

Cuando se cultivan los microorganismos en un sistema cerrado o cultivo
discontinuo, la curva de crecimiento resultante tiene cuatro fases: latencia, exponencial o
logarítmica, estacionaria y de muerte.

Curva de crecimiento bacteriano
Modificado:http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c2/Curva_de_crecimiento.png/450px-
Curva_de_crecimiento.png y http://i.treehugger.com/images/2007/10/24/bacteria%20hydrocarbons-jj-001.jpg

Fase de reposo o adaptación
Este periodo consiste en la adaptación de las células microbianas a su nuevo
ambiente. Después de la inoculación la población permanece sin variaciones. Las células
crecen en volumen, sintetizan enzimas, proteínas, RNA. Existe un aumento en la actividad
metabólica

Fase exponencial
En esta fase las células se encuentran en un estado de crecimiento sostenido. Se
sintetiza nuevo material celular a una tasa constante, pero éste material es en sí catalítico y
la masa aumenta de manera exponencial. Lo anterior continua hasta que uno o más
nutrimentos se agoten, o hasta que se acumule tal cantidad de metabolitos tóxicos que se
inhiba el crecimiento. Esta fase puede prolongarse indefinidamente si las células se
transfieren repetidamente a un medio nuevo (fresco) de composición idéntica al anterior.

Fase estacionaria
En esta fase se puede observar recambio celular, lo cual se debe a que, aunque
existe una pérdida lenta de células por muerte, dicha pérdida se compensa exactamente por
la formación de nuevas células a través de crecimiento y división. Así, la cifra de células
viables se mantiene constante, aunque en realidad en el conteo aumente poco a poco el
número de células, si se cuentan también las muertas. La duración de esta fase depende de
la naturaleza del microorganismo y de las condiciones del medio.

Muerte celular
Representa el decremento de células debido al aumento progresivo de la tasa de
mortalidad, misma que tarde o temprano alcanza un valor sostenido.
http://www.unap.cl/csmar/BioTecnologia/Clase7.pdf

METODOS DE REPRODUCCIÓN BACTERIANA
Los procariotas tienen una organización mucho mas simple que la de los eucariotas,
los cuales entre otras cosas, tienen muchos mas cromosomas.
El cromosoma procariota es una sola molécula circular de ADN contenida en una
región definida del citoplasma, denominada nucleoide, sin estar separado del mismo por
una membrana. Este cromosoma es el elemento obligatorio del genoma, aunque es
frecuente encontrar unidades de replicación autónomas llamadas plásmidos, que si se
pierden, la bacteria sigue siendo viable.
El método usual de duplicación de las células eucariotas se denomina fisión binaria.
La duplicación de la célula va precedida por la replicación del cromosoma bacteriano.
Primero se replica y luego pega cada copia a una parte diferente de la membrana celular.
Cuando las células que se originan comienzan a separarse, también se separa el cromosoma
original del replicado.
Luego de la separación (citocinesis), queda como resultado dos células de idéntica
composición genética (excepto por la posibilidad de una mutación espontánea)
Una consecuencia de este método asexual de reproducción es que todos los
organismos de una colonia son genéticamente iguales. Cuando se trata una enfermedad
originada en una infección bacteriana, una droga que mata a una bacteria matará a todos los
miembros de ese clon (colonia).
http://www.efn.uncor.edu/dep/biologia/intrbiol/mitosis.htm

Fisión binaria
Imagen tomada de: http://www.uic.edu/classes/bios/bios100/lecturesf04am/binfission.jpg

Otra forma de duplicación en procariontes es la gemación que es un sistema de
duplicación de organismos unicelulares donde por evaginación se forma una yema que
recibe uno de los núcleos mitóticos y una porción de citoplasma. Uno de los organismos
formados es de menor tamaño que el otro
http://fai.unne.edu.ar/biologia/reproduccion/asexual.htm

Gemación
Imagen tomada de: http://fai.unne.edu.ar/biologia/reproduccion/asexual.htm

La esporulación es otro método de reproducción bacteriana. Durante la esporulación
se lleva a cabo la división del núcleo en varios fragmentos, y por una división celular
asimétrica una parte del citoplasma rodea cada nuevo núcleo dando lugar a las esporas.
Dependiendo de cada especie se puede producir un número variable esporas y a partir de
cada una de ellas se desarrollará un individuo independiente.

El proceso de esporulación en bacterias sigue una serie de etapas:
1. Se produce una duplicación del material genético (ADN) mediante mitosis.
2. Comienza a formarse el septo de la espora y va aislando el ADN recién replicado junto a
una pequeña porción de citoplasma.
3. La membrana plasmática comienza a rodear el ADN, citoplasma y membrana aislada en
el paso 2.
4. El septo de la espora rodea la porción aislada formándose la forespora.
5. Se forma una capa de peptidoglicano entre las membranas.
6. La espora se recubre de una cubierta de resistencia.
7. Liberación de la endospora de la célula al medio, en ocasiones a este paso también se le
denomina esporulación. Durante el proceso de esporulación se llevan a cabo una serie de
cambios químicos y físicos que dan lugar a cambios morfológicos en la espora.
http://www.mitecnologico.com/idc/Main/Esporulacion

Formación de esporas bacterianas
http://www.ugr.es/~eianez/Microbiologia/images/09espo2.gif

GENÉTICA BACTERIANA

La recombinación mezcla elementos genéticos (genoma o partes de un genoma) de
dos células diferentes en una misma célula, dando lugar a un nuevo genotipo. Tiene como
consecuencia la dispersión de la variabilidad genética entre organismos de una población, y
la transmisión de caracteres genéticos entre individuos de una población. En la
recombinación tiene lugar el apareamiento de moléculas de ADN, que son homólogos y el
intercambio de estas cadenas de ADN. Se forma un genotipo recombinante.

En bacterias no existe la reproducción sexual, pero si tenemos recombinación, tiene
lugar mediante la transferencia de una porción del genoma de una bacteria dadora
denominada exogenote a una bacteria aceptora o endogenote. Como consecuencia, se forma
un merocigoto (zigoto parcial). Este merocigoto contiene el genoma entero de la
célula aceptora y sólo una parte de la célula dadora. En bacterias, la recombinación es
ocasional (sólo de vez en cuando), fragmentaria (sólo se recombina parte del genoma) y no
es necesaria para completar el ciclo de vida de las bacterias. Lo que sí es beneficioso es
para la población.
http://www.elergonomista.com/microbiologia/11s04.htm

Transformación: la célula aceptora toma genes de una molécula de ADN (de la
célula dadora) que se encuentra en el medio que rodea a la célula aceptora.
La célula dadora se fragmenta, y también lo hace la molécula de ADN. Uno de estos
fragmentos es captado por la célula aceptora, si hay segmentos homólogos tiene lugar el
intercambio de cadenas de ADN: recombinación propiamente dicha.

Trasducción: es un mecanismo de recombinación genética en bacterias, que está
mediado por un virus bacteriano denominado bacteriófago o fago. En este proceso, la célula
dadora es en primer lugar infectada por un fago. Se forma así una partícula viral que está
defectuosa, y que contiene parte del ADN del fago y parte del ADN de la bacteria. Ahora,
esta partícula viral se llama partícula transductora y es capaz de infectar a una bacteria
receptora. De esta manera hay una transmisión de ADN de una bacteria dadora a una
bacteria aceptora, a través de un fago. Un fago que infecta a una bacteria forma lo que se
denomina partícula viral, que está constituido por una cápsida de proteínas y en su interior
está el genoma viral (la mayoría de bacterias tienen ADN de cadena doble). Cuando un
fago infecta a una bacteria, tiene lugar lo que se llama el ciclo de replicación viral, cuyo
objetivo es la formación de numerosas partículas virales. Este ciclo de replicación viral
finaliza normalmente con la lisis de la bacteria. Por eso también se le llama ciclo lítico.
Para que un fago infecte a una bacteria, tiene que ocurrir que este fago se una a la superficie
de la bacteria. Es una unión específica y está regulada por receptores que se
encuentran en la superficie de la bacteria y reconocen de forma específica proteínas de la
cápsida. Después de la unión, tiene lugar la penetración del ADN viral. A continuación, el
ADN del fago se multiplica dentro de la bacteria, mientras que normalmente el ADN de la
bacteria es degradado. Cuando se ha multiplicado el ADN viral, se sintetizan las proteínas
de la cápsida del virus. Después, tiene lugar el ensamblaje de las proteínas de la cápsida y
el ADN viral, formándose nuevas partículas virales. Finalmente, la bacteria se rompe y se
liberan las partículas virales, que pueden volver a infectar nuevas bacterias.

Conjugación: es un mecanismo de recombinación en bacterias que requiere el
contacto directo entre dos bacterias. Es un proceso polarizado, es decir, siempre va en la

misma dirección, por lo que hay células dentro de una población de bacterias que siempre
actúan como dadora, F + o Fertilidad +, y luego hay otras que actúan siempre como
aceptoras, F - o Fertilidad -.
http://www.elergonomista.com/microbiologia/11s04.htm y http://www.elergonomista.com/microbiologia/11s04.htm

CULTIVO DE BACTERIAS

Modificado de: http://universitas.usal.es/web/fundacion/universitas/es/sistemas/microacua/Demo1/fotos/aislamiento1.jpg y
http://fotciencia06.fecyt.es/macro/inconfundible.html

Los medios de cultivo son una mezcla de nutrientes que en concentraciones
adecuadas y en condiciones físicas óptimas, permiten el crecimiento de los
microorganismos.
Estos medios son esenciales en el Laboratorio de Microbiología por lo que un
control en su fabricación, preparación, conservación y uso, asegura la exactitud,
confiabilidad y reproducibilidad de los resultados obtenidos.
En los laboratorios de microbiología se utilizan diferentes tipos de medios de cultivo
que pueden ser preparados en forma líquida o en forma sólida.
Usualmente para preparar un medio sólido se parte de un medio líquido al que se le
añade un agente solidificante como el agar, la gelatina o la sílicagel.

Los medios de cultivo se pueden clasificar de acuerdo a la naturaleza de sus
constituyentes en:
• Medios naturales o complejos: constituidos por sustancias complejas de origen
animal o vegetal, las que son usualmente complementadas por la adición de
minerales y otras sustancias. En ellos no se conocen todos los componentes ni las
cantidades exactas presentes de cada uno de ellos.
• Medios definidos o sintéticos: son los medios que tienen una composición química
definida cualitativa y cuantitativamente. Generalmente se usan en trabajos de
investigación.
http://www.ucv.ve/Farmacia/Micro_web/Catedras02/medicult.pdf

De acuerdo al uso del medio de cultivo, éstos se clasifican en:
• Medios de enriquecimiento: son medios líquidos que favorecen el crecimiento de un
tipo de microorganismo en particular. Permiten aumentar el número de
microorganismos de ese tipo. Usualmente contienen una o más sustancias
inhibidoras del crecimiento de los microorganismos con excepción de los que se
quieren cultivar.
• Medios selectivos: son parecidos a los de enriquecimiento, se diferencian por ser
medios sólidos y están diseñados para el aislamiento de microorganismos
específicos.
• Medios diferenciales: son medios que contienen indicadores de productos derivados
de la actividad microbiana de los microorganismos. No contienen ningún tipo de
sustancia con actividad antimicrobiana. Permiten revelar características fisiológicas
de los microorganismos.

Medio de cultivo diferencial
Prueba de citrato de Simmons
http://quimicosclinicosxalapa04.spaces.live.com/?_c11_BlogPart_pagedir=Next&_c11_BlogPart_handle=cns!204AC1C68E772D5
!1536&_c11_BlogPart_BlogPart=blogview&_c=BlogPart&partqs=cat%3DMICROBIOLOGIA-BACTERIOLOGIA

Los medios de cultivo se pueden preparar en el laboratorio a partir de cada uno de
sus constituyentes básicos o por simple rehidratación de productos asequibles
comercialmente (medios de cultivo deshidratados). Generalmente se prefiere el uso de los
medios de cultivo deshidratados porque, además de simplificar el trabajo, con ellos se tiene
mayor probabilidad de obtener resultados reproducibles.
Para su preparación se deben tener en cuenta los siguientes aspectos:
1. Prepararlos sólo a partir de productos que provengan de fabricantes o proveedores
que suministren productos de calidad.
2. Utilizar agua destilada o desmineralizada con una calidad microbiológica y
fisicoquímica adecuada.
3. Utilizar materiales de vidrio, bien lavados y enjuagados con agua destilada o
desmineralizada.
4. Controlar el tiempo y la temperatura recomendada durante su esterilización. Nunca
se deben exceder las condiciones señaladas por el fabricante.
http://www.ucv.ve/Farmacia/Micro_web/Catedras02/medicult.pdf

FACTORES AMBIENTALES QUE INFLUYEN
El desarrollo adecuado de los microorganismos en un medio de cultivo se ve
afectado por una serie de factores de gran importancia y que, en algunos casos, son ajenos
por completo al propio medio.

1- disponibilidad de nutrientes adecuados
Un medio de cultivo adecuado para la investigación microbiológica ha de contener,
como mínimo, carbono, nitrógeno, azufre, fósforo y sales inorgánicas. En muchos casos
serán necesarias ciertas vitaminas y otras sustancias inductoras del crecimiento. Siempre
han de estar presentes las sustancias adecuadas para ejercer de donantes o captadores de
electrones para las reacciones químicas que tengan lugar.
Todas estas sustancias se suministraban originalmente en forma de infusiones de
carne, extractos de carne o extractos de levadura. Sin embargo, la preparación de estas
sustancias para su aplicación a los medios de cultivo provocaban la pérdida de los factores
nutritivos lábiles.
Actualmente, la forma más extendida de aportar estas sustancias a los medios es
utilizar peptona que, además, representa una fuente fácilmente asequible de nitrógeno y
carbón ya que la mayoría de los microorganismos, que no suelen utilizar directamente las
proteínas naturales, tienen capacidad de atacar los aminoácidos y otros compuestos más
simples de nitrógeno presentes en la peptona.
Ciertas bacterias tienen necesidades nutritivas específicas por lo que se añade a
muchos medios sustancias como suero, sangre, líquido ascítico, etc. Igualmente pueden ser
necesarios ciertos carbohidratos y sales minerales como las de calcio, magnesio,
manganeso, sodio o potasio y sustancias promotoras del crecimiento, generalmente de
naturaleza vitamínica.
Muy a menudo se añaden al medio de cultivo ciertos colorantes, bien como
indicadores de ciertas actividades metabólicas o bien por sus capacidades de ejercer de
inhibidores selectivos de ciertos microorganismos.
http://www.qb.fcen.uba.ar/microinmuno/SeminarioMedios.htm
2- consistencia adecuada del medio
Partiendo de un medio líquido podemos modificar su consistencia añadiendo
productos como albúmina, gelatina o agar, con lo que obtendríamos medios en estado
semisólido o sólido.
Los medios solidificados con gelatina tienen el gran inconveniente de que muchos
microorganismos no se desarrollan adecuadamente a temperaturas inferiores al punto de
fusión de este solidificante y de que otros tienen la capacidad de licuarla.
Actualmente los medios sólidos son de uso universal, por su versatilidad y
comodidad, pero hay también gran cantidad de medios líquidos cuyo uso está ampliamente
extendido en el laboratorio.
3- presencia (o ausencia) de oxígeno y otros gases
Gran cantidad de bacterias pueden crecer en una atmósfera con tensión de oxígeno
normal. Algunas pueden obtener el oxígeno directamente de variados sustratos. Pero los
microorganismos anaerobios estrictos sólo se desarrollarán adecuadamente en una
atmósfera sin oxígeno ambiental. En un punto intermedio, los microorganismos
microaerófilos crecen mejor en condiciones atmosféricas parcialmente anaerobias (tensión
de oxígeno muy reducida), mientras los anaerobios facultativos tienen un metabolismo
capaz de adaptarse a cualquiera de las citadas condiciones.

4- condiciones adecuadas de humedad
Un nivel mínimo de humedad, tanto en el medio como en la atmósfera, es
imprescindible para un buen desarrollo de las células vegetativas microbianas en los
cultivos. Hay que prever el mantenimiento de estas condiciones mínimas en las estufas de
cultivo a 35-37ºC proporcionando una fuente adecuada de agua que mantenga la humedad
necesaria para el crecimiento de los cultivos y evitar así que se deseque el medio.
5- Luz ambiental
La mayoría de los microorganismos crecen mucho mejor en la oscuridad que en
presencia de luz solar. Hay excepciones evidentes como sería el caso de los
microorganismos fotosintéticos.
6- pH
La concentración de iones hidrógeno es muy importante para el crecimiento de los
microorganismos. La mayoría de ellos se desarrollan mejor en medios con un pH neutro,
aunque los hay que requieren medios más o menos ácidos. No se debe olvidar que la
presencia de ácidos o bases en cantidades que no impiden el crecimiento bacteriano pueden
sin embargo inhibirlo o incluso alterar sus procesos metabólicos normales.
7- Temperatura
Los microorganismos mesófilos crecen de forma óptima a temperaturas entre 15 y
43ºC. Otros como los psicrófilos crecen a 0ºC y los temófilos a 80ºC o incluso a
temperaturas superiores (hipertemófilos). En líneas generales, los patógenos humanos
crecen en rangos de temperatura mucho más cortos, alrededor de 37ºC, y los saprofítos
tienen rangos más amplios.
8- Esterilidad del medio
Todos los medios de cultivo han de estar perfectamente estériles para evitar la
aparición de formas de vida que puedan alterar, enmascarar o incluso impedir el
crecimiento microbiano normal del o de los especimenes inoculados en dichos medios. El
sistema clásico para esterilizar los medios de cultivo es el autoclave (que utiliza vapor de
agua a presión como agente esterilizante)

TAXONOMÍA BACTERIANA

http://microbiosdetrigoso.blogspot.com/2007/10/explosin-bacterias-inmunologa-vacunas-y.html

Rama de la biología que se ocupa de Nombrar, Organizar y Mostrar Relaciones
entre seres vivos
Funciones:
1. Identificar y describir la unidad taxonómica básica o especie
2. Visualizar la forma apropiada de catalogar esas unidades

Tiene tres disciplinas de apoyo:
• La Clasificación: Define los criterios, organiza y agrupa a los seres vivos. Es el
arreglo ordenado de las unidades a grupos
• La Nomenclatura: Se ocupa de los problemas técnicos de los nombres. Es rotular o
nombrar unidades definidas por clasificación
• La Identificación: Es la aplicación práctica de lo anterior

Caracterización de las especies
De un modo ideal, las especies deberían caracterizarse basándose en la descripción
completa de sus fenotipos o incluso de sus genotipos. La práctica taxonómica no llega a
estos ideales ya que en la mayor parte de los grupos de seres vivos la descripción del
fenotipo es fragmentaria y la caracterización del genotipo es incompleta.
Los caracteres fenotípicos de más fácil determinación son los estructurales y
anatómicos que pueden observarse directamente. La clasificación de las bacterias
constituye una excepción dada su extrema simplicidad estructural, esto hace que se

disponga de un rasgo demasiado reducido de caracteres para poder hacer una
caracterización adecuada.
Por ello, los taxónomos bacterianos se vieron forzados a buscar otros tipos de
propiedades, bioquímicas, fisiológicas, ecológicas, para añadir a las propiedades
estructurales.
La clasificación de las bacterias se basa en atributos funcionales, la mayor parte de
las bacterias sólo pueden identificarse por lo que hacen y no simplemente por su apariencia.
Esto representa un problema adicional para el taxónomo bacteriano, el estudio de estas
propiedades funcionales conlleva a la realización de experimentos, por lo tanto éste nunca
podrá estar seguro de haber llevado a cabo los experimentos adecuados con fines
taxonómicos: podría ocurrir que omitiera la realización de ciertos experimentos que
indicaran la existencia de agrupamientos significativos dentro de una colección de cepas.
Sin embargo, está tomando auge una nueva alternativa que podría resolver pronto el
problema, son las técnicas moleculares para la caracterización genotípica bacteriana, que
proporcionan una posible base objetiva para la definición de especie bacteriana.
http://www.revistaciencias.com/publicaciones/EpZyFFlAZyqorLnlLE.php

Parámetros morfológicos:
i. forma
ii. tamaño
iii. motilidad (móvil, no-móvil); flagelo (posición, número, etc.)
iv. inclusiones celulares
v. color
vi. morfología de la colonia
vii. características ultraestructurales
viii. tinciones

Parámetros fisiológicos y metabólicos:
i. composición de la membrana
ii. composición y estructura de la pared celular (LPS)
iii. metabolismo energético básico
iv. caracteres nutricionales y metabólicos
v. requisitos nutricionales especiales
vi. susceptibilidad a bacteriófagos

Características moleculares:
i. comparación de proteínas, enzimas, poliaminas
ii. composición de ácidos nucleicos (%G+C)
iii. hibridación de ácidos nucleicos
iv. secuencia de ácidos nucleícos

Bacterias: Morfología y estructura

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