Bacteriología general: taxonomía, estructura bacteriana y coloración de Gram.
Imagen base, editada por mi.
Saludos estimados lectores, luego de haber realizado una serie de publicaciones sobre inmunología, me pareció buena idea ahora enseñarles un poco sobre uno de los tantos enemigos (que a veces es amigo) de nuestro preciado sistema inmunológico: las bacterias. En esta oportunidad les escribiré un poco sobre la bacteriología general; desarrollaré distintos aspectos del extenso mundo de las bacterias que los ayudará a entender un poco más el cómo están conformadas y cómo funcionan.
Taxonomía.
La taxonomía en pocas palabras “es la ciencia de la clasificación biológica”, se encarga de describir (por ejemplo: pelo blanco, negro, pequeño, gordito, etc), nombrar, clasificar (en base a sus características metabólicas, su forma, a la patología, a mecanismos de patogenicidad), y gracias a la taxonomía se agrupan a los microorganismos en grupos taxonómicos o taxones.
En microbiología se clasifica, se da un nombre, se identifica a una bacteria o microorganismo y se habla de especies y de cepas. Una especie bacteriana es un conjunto de cepas, y las cepas son poblaciones de microorganismos que provienen de un microorganismo en común.
Nomenclatura:
Cada cepa tiene un género (se puede decir que es el “apellido” de la cepa) y una especie (el nombre), por lo que en bacteriología se le asigna un nombre como género y especie.
Entonces, el nombre de los microorganismos se forma por género y especie; la primera letra del género siempre va en mayúscula, la especie se escribe todo en minúscula. Un detalle que muchos olvidan pero que es muy importante es el subrayar o colocar en cursiva el nombre cuando se escribe, es decir, si se escribe a mano se debe subrayar, y si se escribe en computadora debe ir en cursiva o en letra molde y subrayarse (es solo una de las dos, no se debe subrayar si está en letras cursivas).
Si se mencionará a un microorganismo más de una vez, la primera debe escribirse el nombre completo, y el resto de las veces puede abreviarse de la siguiente forma:
Imagen elaborada por el autor.
Estructura bacteriana.
Las bacterias son células procariotas porque fundamentalmente carecen de membrana nuclear, son unicelulares, poseen un cromosoma único y no tienen organelas a excepción de los ribosomas; se reproducen de forma asexual. Poseen estructuras que son obligatorias (pared, citoplasma, membrana, ribosomas y nucleoide) y otras que no son obligatorias o llamadas también accesorias (flagelos, cápsula, fimbria o pilis, entre otras), es decir, varían dependiendo del tipo de bacteria. Algunas bacterias no tienen de pared celular por lo tanto sobreviven solo en el interior de células del hospedador por ejemplo.
Estructuras obligatorias:
Pared bacteriana: se encarga de evitar la ruptura (osmótica) de la membrana citoplasmática y para darle forma al microorganismo.
Toda bacteria que tenga pared, se va a diferenciar según la coloración de Gram, y según su pared serán Gram positivas (Gram +) o Gram negativas (Gram -), pero más adelante les explicaré con mayor detalle sobre esta coloración.
Bacterias Gram positivas: su pared está formada por una capa gruesa de peptidoglicano (90%), y tiene entrelazados ácido lipoteicoicos (ALT) y ácidos teicoicos (AT).
La capa de peptidoglicano está constituida por dos monosacáridos (azúcares): N-acetilglucosamina y N- acetilmuramico. Los ALT son tan largos que se ponen en contactos con la membrana citoplasmática, en cambio los AT no están en contacto con la membrana, sino que se encuentran entrelazados en la capa de peptidoglicano.
Imagen elaborada por el autor.
Bacterias Gram negativas: poseen 2 membranas, una citoplasmática (membrana interna) y una externa, y entre ambas membranas se encuentra el espacio periplásmico (hay enzimas que se encargan de degradar sustancias y entre esas sustancias están los antibióticos) y debajo de este y encima de la membrana interna se encuentra el peptidoglicano el cual es mucho más delgado que el de las Gram + (10%).
En la membrana externa se encuentran proteínas como las porinas las cuales son de naturaleza hidrofílica y huecas por dentro, las mismas van a limitar el paso de algunas sustancia, ya sea por su carga eléctrica o por su tamaño. También tienen lipoproteínas que permiten enganchar a la membrana externa del peptidoglicano.
Una estructura única que está en las bacterias Gram -, son los lipopolisacaridos. La parte más interna es el lípido A y la parte externa es el antígeno somático o antígeno O que tiene capacidad antigénica, es el epitope de la bacteria, y aparte tiene función endotóxica.
Imagen elaborada por el autor.
Citoplasma: gel amorfo constituido generalmente por agua, es donde fluyen los demás componentes como el ADN, y ribosomas.
Membrana citoplasmática: rodea al citoplasma, es una bicapa lipídica. Normalmente las membranas de las bacterias no contienen esteroles, a excepción de Mycoplasma y Ureaplasma que tienen esteroles como el colesterol y ergosterol. Contiene enzimas para que la bacteria pueda respirar, para que sintetice los precursores de la capa de peptidoglicanos, permite la síntesis secreción de enzimas y toxinas, retiene metabolitos, permite el transporte de materiales, contiene los mesosomas.
Mesosoma: es una invaginación de la membrana citoplasmática, la misma es importante para los procesos metabólicos (catabolismo y anabolismo) de la bacteria ya que estos pliegues de la membrana sirven para almacenar cualquier cosa como enzimas que podrían asumir la función de lo que hacen algunas organelas.
Ribosomas: son los que realizan la síntesis de proteínas (dependiendo de la formación en el ARN) en el citoplasma de más o menos de 20.000 células.
Nucleoide: es un ADN doble hélice, circular y súper enrollado lo cual es importante porque las bacterias a diferencia de nosotros tienen el ADN totalmente enrollado para que se pueda empaquetar en aproximadamente una micra o menos de eso, no contiene membrana nuclear.
Estructuras no obligatorias-accesorias:
Flagelos: son apéndices largos, tipo filamentos y helicoidales, compuestos por subfibrillas paralelas de flagelina. Su función es generar motilidad a la bacteria. Nace a partir de la membrana citoplasmática (no de la cápsula) y se extiende al exterior; tienen capacidad antigénica porque poseen el antígeno H o antígeno flagelar.
Tiene cuerpo basal, gancho y flagelo como tal: el cuerpo basal tiene una serie de anillos que le permite moverse a 360º.
Dependiendo de donde se encuentre y la cantidad de flagelos son:
- Monotrico: un flagelo en un extremo.
- Lofotrico: varios flagelos en un extremo.
- Anfilotrico: varios flagelos en ambos extremos.
- Anfitrico: un flagelo en cada extremo.
- Peritrico: flagelos en todo el cuerpo.
Se puede saber que una bacteria se mueve sin necesidad de verle el flagelo por medio del Swarming, que es una especie de oleaje que se forma en la lámina donde se coloca la bacteria, que es donde se está expandiendo. Ejemplo: Swarming en Pseudomonas aeruginosa.
Cápsula: no la poseen todas las bacterias, está formada por ácido hialurónico, lo cual dificulta al sistema inmunológico reconocerla; es de naturaleza polisacárida.
Su funciones son:
- La adherencia a tejidos vivos e inertes.
- Evita la fagocitosis por parte de los leucocitos.
- Tiene capacidad antigénica: por la presencia del antígeno K o antígeno capsular, es decir, gracias a la cápsula, el sistema inmunológico puede reconocer al microorganismo.
A veces la cápsula se muestra de una forma diferente, como un entramado de fibras llamado glicocalix. Ya no se llamaría cápsula como tal, sino que se llamaría glicocalix, pero la función es la misma.
Fimbrias o pilis: apéndices cortos que nacen de la membrana citoplasmática. Su constitución va a depender del uso que tengan, es decir, puede estar constituido por fimbrilina o pilina. No proporcionan motilidad. En el caso de fimbria sirve para adherencia a una superficie, mientras que si está implicado en la transferencia de material genético se llama pilis.
Espora bacteriana: forma de supervivencia utilizada sobre todo por los bacilos Gram + para sobrevivir a condiciones adversas (irradiación, falta de nutrientes, temperatura). Es un cuerpo oval de pared gruesa, dentro hay material genético, nutrientes y ribosomas.
La espora puede estar en el medio de la bacteria (central), cerca del extremo (subterminal) y en el extremo (terminal). Puede ser pequeña, que no deforme el cuerpo del bacilo, gordita, ovalada o redonda.
Posee grandes concentraciones de agua y esto le permite que se pueda teñir con verde de malaquita y se observaran las esporas de color verde o podemos usar la tinción de Gram y con esta se va a observar transparente.
Cuerpos de inclusión: son gránulos o pueden ser mesosomas inducidos por la membrana plasmática y son sitios de almacenamiento generalmente de calcio, de algunos nutrientes que lo utiliza la bacteria en determinado momento, los cuales también pueden teñirse.
En la siguiente imagen podemos observar las distintas estructuras y partes de la célula mencionadas anteriormente:
Imagen elaborada por el autor.
Morfología.
Las bacterias pueden ser: cocos, bacilos y espiroquetas.
Cocos: su disposición en el espacio depende del plano en que se divida.
- Diplococos o cocos en pareja: se dividen en el plano vertical, se forman 2 células hijas que se mantienen unidas.
- Cocos aislados: se multiplican pero no se mantienen juntos.
- Cocos en tetrada: se divide primero en el plano vertical, luego en el horizontal, y no se separan.
- Estreptococo o cocos en cadena: se dividen varias veces en el plano vertical u horizontal sin separarse.
- Cocos en sarcina: se dividen en el plano vertical, luego horizontal y después nuevamente en el vertical.
- Estafilococos o cocos en racimos: se dividen en forma desorganizada independientemente de cual plano sea primero, su forma es parecida a la de un racimo de uvas.
Bacilos: son alargados, como bastones.
Pueden ser:
- Diplobacilos: la célula madre se divide en dos células hijas y no se separan.
- Estreptobacilos (en cadena): la célula madre se divide muchas veces y no se separan.
- En disposición empalizada: uno al lado del otro tipo cerca.
- En letras chinas: se disponen de forma desorganizada.
Espiroquetas o espirilos: tienen forma helicoidal o de tirabuzón.
Dependiendo de cómo sea su forma puede ser:
- Treponema: ondulaciones apretadas.
- Borrelia: ondulaciones sueltas.
- Leptospira: forma de gancho.
Coloración de Gram.
En 1884, Christian Gram tomó azul de metileno y lo colocó en una muestra de un paciente con sífilis, dándose cuenta que al microscopio observó diferentes estructuras, algunas alargadas, otras redondas, todas de color azul, pero al usar otros colorantes sefijó que una se veía rosada y otras moradas independientemente de su forma. Esto hizo que dicha tinción sea una de las armas más importantes que tiene el microbiólogo y el médico.
La coloración de Gram tiene 4 componentes:
- Cristal violeta (morado).
- Lugol.
- Alcohol-acetona. (50%-50%, se utiliza para decolorar, deshidrata la pared).
- Safranina (rosado).
Se utiliza agua para lavar la lámina y se espera 1 minuto entre cada solución aplicada.
Procedimiento:
En una lámina se coloca la muestra, se espera a que seque y se coloca en la base para añadirle el colorante. Se agrega el cristal violeta, se deja por un minuto, luego se lava la lámina con agua corriente. 1 minuto después se agrega el lugol, luego se procede a lavar con agua nuevamente. Se decolora con alcohol-acetona por 10 segundos, se lava con agua para cortar el efecto y posteriormente se agrega la safranina.
Bacterias Gram positivas: retienen el color por la gruesa capa de peptidoglicano que el alcohol acetona que se utiliza en la coloración de Gram no la diluye en su totalidad, diluye un 50% pero aún queda 50% en la pared, impidiendo que el resto del colorante salga, quedando así de color morado.
Bacterias Gram negativas: como tienen dos membranas y una capa muy delgada de peptidoglicano, al agregar el decolorante se abren los poros y se pierde el complejo cristal violeta-lugol, luego al agregar la safranina se vuelve a teñir, por lo cual al final queda color rosado.
Hay bacterias que no se pueden teñir con la coloración de Gram y se le conocen como bacterias acido alcohol resistentes, no se tiñen porque tienen alto contenido de lípidos. Estas bacterias están constituidas por lípidos complejos.
Las bacterias tienen un tamaño tan diminuto que permite que ellas realicen todas las funciones que hace un organismo eucariota; las bacterias sufren, tienen su metabolismo, ellas incorporan en sus interiores nutrientes, así como también excretan, se reproducen bastante rápido, de hecho en cuestión de 3 horas se puede tener una población bacteriana alta.
Ellas se diferencian, formas esporas para evitar que el sistema inmunológico las ataque; las bacterias también se comunican, transmiten información para cuidarse entre sí de los linfocitos y macrófagos, y al comunicarse forman factores de virulencia, ellas siempre se van a proteger de nuestro sistema inmunológico.
Las bacterias se mueven, gastan esa energía para alimentarse, cuando una bacteria quiere evitar los movimientos peristálticos (en el aparato digestivo), por ejemplo el Vibrio cholerae tiene flagelos para desplazarse y evitar dichos movimientos, de hecho casi todas las bacterias intestinales tienen flagelos porque ellas deben que evitar los movimientos peristálticos y la única manera de evitarlos es moviéndose porque si no se los lleva la corriente.
Personalmente considero que lo más interesante de las bacterias es que evolucionan, se podría decir que son como nosotros, la especie humana.
Espero haya sido de su agrado estimados steemians, esta es mi primera parte sobre la bacteriología general, no quise hacerlo tan largo para que sea más fácil su comprensión, cualquier pregunta que tengan no duden en dejarla en los comentarios, nos estamos leyendo :D.
Referencias:
- Microbiología médica Murray-Rosenthal-Pfaller 7ma edición, editorial Elsevier Saunders.
- Microbiología de Prescott, Harley y Klein 7ma edición, editorial McGRAW HILL.
- Estructura Bacteriana, Lucana Nina Maroley Rocío, Huanca Espinoza Reyna Mayra, Revista de Actualización Clínica Investiga, 2014.
Primera imagen editada con aplicación Microsoft PowerPoint.
El resto de las imágenes hechas por mi persona fueron realizadas con la aplicación Microsoft Paint.
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Cortesía de @carloserp-2000 y @iamphysical
Diseño cortesía de @yosuandoni.
Un capítulo muy importante de la ciencia y un apasionante micromundo. Uno de mis libros favoritos es "Cazadores de microbios", viejito, te lo recomiendo si no lo haz leído.
Totalmente de acuerdo, es un área muy importante e interesante, a mi la verdad me apasiona mucho. No lo he leído, seguro entrará en mi lista de pendientes, muchas gracias, saludos :D.
Hola @osmy07. Muy buena información. Felicitaciones.
Hola @josedelacruz, me alegra que le haya gustado, gracias, saludos.
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Gracias :D.
Excelente Osmy como siempre, de verdad que siempre recibí regaños por no colocar el nombre de la bacteria en cursivas jajaja pero después me acomode, de verdad que esta genial, Felicitaciones y gracias por compartir.
Gracias Migue, te entiendo jaja, yo tenía una profesora que al ver el nombre del microorganismo escrito sin subrayar en los exámenes, automáticamente lo colocaba malo, pero por suerte como soy muy detallista nunca cometí ese error xD. Gracias a ti por leerlo, saludos <3.
jajaja a mi me pasó y perdí 1 punto en un examen por eso :(
Muy bonito e interesante post.