Bacterias

¿Qué son las bacterias?

Fig. 1: Estructura de una bacteria.

Podemos encontrar las bacterias en prácticamente todos los medios que existen.

Eubacterias y arqueobacterias

Antes, el término bacteria abarcaba a todos los organismos procariotas unicelulares sin distinción alguna.

Luego, las bacterias fueron separadas en dos dominios, inicialmente llamados eubacteria y archaeobacteria y denominados hoy en día como bacteria y archea, respectivamente.

Actualmente, las eubacterias o bacterias y las archaeobacterias o arqueas, son dos dominios bien diferenciados. El tercer dominio es eukarya, donde se agrupan todos los organismos eucariotas, como los procariotas, los hongos, las plantas y los animales, la mayoría de ellos pluricelulares.

Eubacterias

La palabra eubacterira significa "bacterias verdaderas", y hace referencia al grupo de organismos que en la actualidad conocemos simplemente como bacterias . En un inicio, se acuñó el nombre eucabteria para diferenciar a las bacterias de las archeas.

Arqueobacterias

Podemos encontrar a las arqueobacterias en diferentes ambientes, normalmente extremos, y, gracias a esto, se han llevado a cabo numerosas investigaciones con ellas a lo largo de la historia, con el fin de conocer la evolución de la vida en nuestro planeta.

Diferencias entra bacterias y arqueas

A continuación, compilamos algunas de las diferencias más destacables entre bacterias y arqueas:

Clasificación de las bacterias

Las bacterias tienen paredes celulares situadas fuera de su membrana celular. La pared celular está formada por cadenas de azúcares (glicanos) conectadas por péptidos cortos, de ahí que reciba el nombre de peptidoglicano. Las paredes celulares de peptidoglicano forman una estructura densa, parecida a una malla, conocida como entramado de cristales, ya que las cadenas de glicanos se conectan entre sí a través de sus péptidos, reticulándolos.

La pared celular sirve para dar a la bacteria su forma, así como para protegerla de los factores ambientales externos y de la lisis, dos funciones muy esenciales. Muchos antibióticos comunes, como la penicilina, se dirigen a la formación de la pared celular bacteriana, debido a su importancia en el mantenimiento de muchas vidas bacterianas. Sin embargo, es importante recordar que no todas las bacterias tienen una pared celular, y que no todas las paredes celulares bacterianas son iguales. De hecho, podemos clasificar los tipos de bacterias en función de la presencia, y luego de la naturaleza, de sus paredes celulares de la siguiente manera:

• Bacterias Gram-positivas.
• Bacterias gramnegativas.
• Bacterias sin pared celular.

Bacterias Gram-positivas

Las bacterias Gram-positivas tienen paredes celulares gruesas de peptidoglicano. Ésta es su característica más distintiva (como grupo) y es también lo que les permite teñirse de violeta en la tinción de Gram (¡sí, tenemos un artículo sobre ello!).

La pared celular de una bacteria grampositiva puede tener un grosor de entre 15 y 80 nanómetros. Cada nanómetro equivale a una séptima parte de un centímetro, y aunque no parezca mucho, en la tierra de las bacterias y los procariotas, esto supone una capa bastante gruesa.

En las bacterias grampositivas sobresalen de la pared celular los ácidos teicoico y lipoteico. Las funciones de éstos aún no se comprenden del todo, pero los científicos creen que la adherencia puede ser uno de sus principales objetivos. Pueden ayudar a las bacterias a adherirse a una serie de superficies.

Bacterias Gram negativas

Las bacterias gramnegativas, en cambio, tienen paredes celulares delgadas de peptidoglicano (Fig. 2). Fuera de estas paredes, suelen tener una membrana externa; otra característica que ayuda a distinguirlas de las bacterias Gram positivas.

En el interior de la célula bacteriana gramnegativa hay un periplasma o espacio periplásmico. Se trata de un espacio lleno de una matriz bastante gruesa, parecida a un gel, que es el lugar de importantes enzimas y proteínas que favorecen la existencia bacteriana.

Las bacterias gramnegativas se tiñen de rosa en la tinción de Gram.

Bacterias sin pared celular

Hemos hablado de la importancia de la pared celular bacteriana, y aunque es cierto, no lo es para todos los organismos. Algunas bacterias, sobre todo una especie de bacterias llamada Mycoplasma, pero también muchas otras, carecen totalmente de pared celular. Estas bacterias se denominan a veces indeterminadas, pero también pueden reconocerse simplemente como "no susceptibles de tinción de Gram" porque no captan ningún color, ni morado ni rosa.

A menudo, estas bacterias sin pared celular tienen que vivir en un entorno osmóticamente estable (es decir, en los seres humanos), y pueden tener componentes de sus membranas celulares diferentes a los de otras bacterias. Por ejemplo, las bacterias Mycoplasma tienen esteroles en sus membranas celulares. Esto aumenta la estabilidad de la membrana, de especial importancia en un organismo que carece de pared celular

Tipos de bacterias

Las bacterias tienen tres formas generales, aunque puede haber una variación considerable dentro de estas clases de forma y hay algunas bacterias que no se ajustan a ninguno de estos tres tipos. Los tres tipos principales de formas bacterianas son los bacilos (bastones), los cocos (esféricos) y las espirillas.

Cocos (esferas)

Las bacterias cocci son cualquier especie que tenga una forma redonda o esférica. Las bacterias cocci suelen estar dispuestas individualmente, en cadenas o en racimos. Si bien algunas bacterias cocci son patógenas, algunas también son inofensivas o beneficiosas. La palabra "cocci" se deriva de la palabra griega para "baya", cocos. Los cocos pueden ser tanto Gram positivos como Gram negativos.

Bacilos (bastones)

Los bacilos son cualquier especie de bacteria con forma de varilla. Los bacilos pueden ser tanto Gram-positivos como Gram-negativos.

Spirilla (espirales)

Las espirilas son especies de bacterias con forma espiral o helicoidal, estereotípicamente Gram negativas. Estas bacterias suelen tener flagelos, que son estructuras utilizadas para la motilidad.

Vibrios (forma de coma )

Un ejemplo de vibrio es el Vibrio cholerae, una especie Gram negativa que causa la enfermedad gastrointestinal potencialmente mortal del cólera en los seres humanos.

Spirillum (en forma de espiral y grueso; los flagelos son externos)

Un ejemplo es Helicobacter pylori, una especie Gram negativa que puede causar úlcera péptica en humanos.

Espiroqueta (en forma de espiral y delgada; los flagelos son internos)

Un ejemplo es Treponema pallidum, especie Gram negativa que puede causar sífilis.

Otras formas

Algunas otras bacterias pueden tener formas que no se ajustan a los tipos de formas anteriores, como pleomórficas, fusiformes, cuadradas y estrelladas.

Características de las bacterias

Hemos aprendido cómo se dividen las células eucariotas mediante mitosis o meiosis. Pero la división celular en las células procariotas es diferente. La mayoría de los organismos procariotas, bacterias y arqueas, se dividen y reproducen mediante la fisión binaria.

La fisión binaria es similar al ciclo celular porque es otro proceso de división celular, pero el ciclo celular sólo se da en los organismos eucariotas. Al igual que el ciclo celular, la fisión binaria comenzará con una célula madre, luego replicará su cromosoma de ADN y terminará con dos células hijas genéticamente idénticas. Aunque las células hijas son clones, también son organismos individuales porque, al ser organismos procariotas las bacterias son unicelulares, lo que quiere decir que cada célula es un individuo.Esta es otra forma en la que la fisión binaria difiere del ciclo celular, que produce nuevas células (para el crecimiento, el mantenimiento y la reparación en los eucariotas multicelulares) pero no nuevos organismos individuales. A continuación profundizaremos en el proceso de fisión binaria en las bacterias.

En los protistas, la división celular también equivale a la reproducción del organismo, ya que son organismos unicelulares. Así, algunos protistas también se dividen y se reproducen asexualmente a través de la fisión binaria (también tienen otros tipos de reproducción asexual) en el sentido de que una célula/organismo madre replica su ADN y se divide en dos células hijas.

Sin embargo, los protistas son eucariotas y, por tanto, tienen cromosomas lineales y un núcleo, por lo que la fisión binaria no es exactamente el mismo proceso que en los procariotas, ya que incluye la mitosis (aunque es una mitosis cerrada en la mayoría de los protistas).

Proceso de fisión binaria en las bacterias

El proceso de fisión binaria en las bacterias, y en otros procariotas, es mucho más sencillo que el ciclo celular en los eucariotas. Los procariotas tienen un único cromosoma circular que no está encerrado en un núcleo, sino que está unido a la membrana celular en un único punto y ocupa una región celular llamada nucleoide. Los procariotas no tienen histonas ni nucleosomas como los cromosomas eucariotas, pero la región del nucleoide contiene proteínas de empaquetamiento, similares a la condensina y la cohesina, utilizadas en la condensación de los cromosomas eucariotas.

Así, la fisión binaria en las bacterias se diferencia de la mitosis porque este cromosoma singular y la falta de núcleo hacen que el proceso de fisión binaria sea mucho más sencillo. No hay una membrana del núcleo que disolver y la división de los cromosomas duplicados no requiere la misma cantidad de estructuras celulares (como el huso mitótico) que en la fase mitótica de los eucariotas. Por lo tanto, podemos dividir el proceso de fisión binaria en sólo cuatro pasos.

Diagrama de la fisión binaria en las bacterias

Los cuatro pasos de la fisión binaria se representan en la Fig. 3, que explicamos en la siguiente sección.

Fig. 2: Pasos detallados de la fisión binaria.

Pasos de la fisión binaria en las bacterias

La fisión binaria en las bacterias consta de cuatro pasos: Replicación del ADN, crecimiento celular, segregación del genoma y citocinesis.

1. Replicación del ADN. En primer lugar, la bacteria debe replicar su ADN. El cromosoma circular de ADN está unido a la membrana celular en un punto, cerca del origen, el lugar donde comienza la replicación del ADN. Desde el origen de la replicación, el ADN se replica en ambas direcciones hasta que las dos hebras que se replican se encuentran y la replicación del ADN se completa.
2. Crecimiento celular. Mientras el ADN se replica, la célula bacteriana también crece. El cromosoma sigue unido a la membrana plasmática de la célula mientras se replica. Esto significa que a medida que la célula crece también ayuda a separar los cromosomas de ADN que se replican hacia lados opuestos de la célula, comenzando la segregación del genoma.
3. La segregación del genoma se produce continuamente a medida que la célula bacteriana crece y el cromosoma de ADN se replica. Cuando el cromosoma haya terminado de replicarse y haya pasado el punto medio de la célula en crecimiento, comenzará la citocinesis. Ahora, recuerda que las bacterias también tienen paquetes de ADN más pequeños que flotan libremente, llamados plásmidos, que se adquieren de su entorno. Los plásmidos también se replican durante la replicación del ADN, pero como no son necesarios para la función y la supervivencia de la célula bacteriana, no se adhieren a la membrana plasmática y no se distribuyen uniformemente entre las células hijas cuando comienza la citocinesis. Esto significa que las dos células hijas pueden tener alguna variación en los plásmidos que poseen, lo que provoca una variación en la población.
4. La citocinesis en las bacterias es casi una mezcla de la citocinesis en las células animales y vegetales. La citocinesis comienza con la formación de un anillo de proteína FtsZ. El anillo de proteína FtsZ desempeña el papel del anillo contráctil en las células animales, creando un surco de hendidura. FtsZ ayuda a reclutar también otras proteínas, y éstas comienzan a sintetizar la nueva pared celular y la membrana plasmática. A medida que los materiales para la pared celular y la membrana plasmática se acumulan, se forma una estructura llamada septo. Este tabique tiene una función similar a la de la placa celular de las células vegetales durante la citocinesis. El septo se formará completamente en la nueva pared celular y la membrana plasmática, separando finalmente las células hijas y completando la división celular por fisión binaria en las bacterias.

Algunas bacterias llamadas cocos (que tienen forma esférica) no siempre completan la citocinesis y pueden permanecer unidas formando cadenas.