Tipos de bacterias: dañinas y beneficiosas. Todo lo que necesitas saber sobre las bacterias.

Morfología de bacterias, estructura de una célula procariótica.

En las células procarióticas no existe un límite claro entre el núcleo y el citoplasma y no existe una membrana nuclear. El ADN de estas células no forma estructuras similares a los cromosomas eucariotas. Por tanto, los procesos de mitosis y meiosis no ocurren en procariotas. La mayoría de los procariotas no forman orgánulos intracelulares delimitados por membranas. Además, las células procarióticas no tienen mitocondrias ni cloroplastos.

bacterias, por regla general, son organismos unicelulares, su célula tiene una forma bastante simple, una bola o un cilindro, a veces curvada. Las bacterias se reproducen principalmente dividiéndose en dos células iguales.

bacterias esféricas son llamados cocos y puede ser esférico, elipsoidal, con forma de frijol y lanceolado.

Según la ubicación de las células entre sí después de la división, los cocos se dividen en varias formas. Si después de la división las células divergen y se ubican individualmente, entonces tales formas se llaman monococos. A veces, los cocos, al dividirse, forman racimos que se asemejan a un racimo de uvas. Formas similares se refieren a estafilococo. Los cocos que permanecen en pares conectados después de la división en el mismo plano se llaman diplococos, y los generadores de diferentes longitudes de cadena son estreptococos. Las combinaciones de cuatro cocos que aparecen después de la división celular en dos planos mutuamente perpendiculares representan tetracocos. Algunos cocos se dividen en tres planos mutuamente perpendiculares, lo que conduce a la formación de peculiares racimos de forma cúbica llamados sardinas.

La mayoría de las bacterias tienen cilíndrico, o forma de varilla, forma. Las bacterias con forma de bastón que forman esporas se llaman bacilos, y no formando esporas - bacterias.

Las bacterias en forma de bastón difieren en forma, tamaño, longitud y diámetro, la forma de los extremos de la célula y también en su posición relativa. Pueden ser cilíndricos con extremos rectos u ovalados con extremos redondeados o puntiagudos. Las bacterias también pueden ser ligeramente curvadas, se encuentran formas filamentosas y ramificadas (por ejemplo, micobacterias y actinomicetos).

Dependiendo de la disposición relativa de las células individuales después de la división, las bacterias en forma de bastón se dividen en bastones (disposición única de células), diplobacterias o diplobacilos (disposición de células en pares), estreptobacterias o estreptobacilos (forman cadenas de diferentes longitudes). A menudo se encuentran bacterias arrugadas o con forma de espiral. Este grupo incluye espirillas (del latín spira - rizo), que tienen la forma de varillas largas y curvas (de 4 a 6 vueltas), y vibrios (del latín vibrio - doblo), que son solo 1/4 de vuelta de una espiral. , similar a una coma .

Se conocen formas filamentosas de bacterias que viven en cuerpos de agua. Además de las enumeradas, existen bacterias multicelulares que tienen excrecencias éticas en la superficie de las células protoplásmicas: prosteks, triangulares y en forma de estrella. diferentes bacterias, así como bacterias con forma de anillo y gusanos cerrados y abiertos.

Las células bacterianas son muy pequeñas. Se miden en micrómetros y los detalles estructurales finos en nanómetros. Los cocos suelen tener un diámetro de aproximadamente 0,5 a 1,5 micrones. El ancho de las bacterias en forma de varilla (cilíndricas) en la mayoría de los casos varía de 0,5 a 1 micra, y la longitud es de varios micrómetros (2-10). Las varillas pequeñas tienen un ancho de 0,2 a 0,4 y una longitud de 0,7 a 1,5 micrones. Entre las bacterias también puede haber gigantes reales, cuya longitud alcanza decenas e incluso cientos de micrómetros. Las formas y tamaños de las bacterias varían significativamente según la edad del cultivo, la composición del medio y sus propiedades osmóticas, la temperatura y otros factores.

De las tres formas principales de bacterias, los cocos son los más estables en tamaño; las bacterias con forma de bastón son más variables y la longitud de las células cambia de manera especialmente significativa.

Una célula bacteriana colocada en la superficie de un medio nutritivo sólido crece y se divide, formando una colonia de bacterias descendientes. Después de unas horas de crecimiento, la colonia ya está formada por un número tan grande de células que se puede ver a simple vista. Las colonias pueden tener una consistencia viscosa o pastosa y, en algunos casos, están pigmentadas. En ocasiones el aspecto de las colonias es tan característico que permite identificar microorganismos sin mucha dificultad.

Fundamentos de la fisiología bacteriana.

En cuanto a su composición química, los microorganismos se diferencian poco de otras células vivas.

El agua constituye el 75-85% y en ella se disuelven los productos químicos.

Materia seca 15-25%, contiene compuestos orgánicos y minerales.

Nutrición de bacterias. Entrada a la célula bacteriana. nutrientes Se lleva a cabo de varias maneras y depende de la concentración de sustancias, el tamaño de las moléculas, el pH del medio ambiente, la permeabilidad de la membrana, etc. Por tipo de comida Los microorganismos se dividen en:

autótrofos: sintetizan todas las sustancias que contienen carbono a partir de CO2;

heterótrofos: utilizan sustancias orgánicas como fuente de carbono;

saprófitos: se alimentan de materia orgánica de organismos muertos;

Respiración de bacterias. La respiración, u oxidación biológica, se basa en reacciones redox que ocurren con la formación de una molécula de ATP. Con respecto al oxígeno molecular, las bacterias se pueden dividir en tres grupos principales:

aerobios obligados: pueden crecer sólo en presencia de oxígeno;

anaerobios obligados: crecen en un medio sin oxígeno, que les resulta tóxico;

Anaerobios facultativos: pueden crecer con o sin oxígeno.

Crecimiento y reproducción de bacterias. La mayoría de los procariotas se reproducen por fisión binaria y, con menos frecuencia, por gemación y fragmentación. Las bacterias se caracterizan generalmente por una alta tasa de reproducción. El tiempo de división celular en diversas bacterias varía bastante: desde 20 minutos para E. coli hasta 14 horas para Mycobacterium tuberculosis. En medios nutritivos sólidos, las bacterias forman grupos de células llamadas colonias.

Enzimas bacterianas. Las enzimas juegan un papel importante en el metabolismo de los microorganismos. Hay:

endoenzimas: localizadas en el citoplasma de las células;

exoenzimas: liberadas al medio ambiente.

Las enzimas de agresión destruyen tejidos y células, provocando una distribución generalizada de microbios y sus toxinas en el tejido infectado. Las propiedades bioquímicas de las bacterias están determinadas por la composición de las enzimas:

sacarolítico – descomposición de carbohidratos;

proteolítico – descomposición de proteínas,

lipolítico – descomposición de grasas,

y son una característica de diagnóstico importante en la identificación de microorganismos.

Para muchos microorganismos patógenos, la temperatura óptima es 37°C y un pH de 7,2 a 7,4.

Agua. La importancia del agua para las bacterias. El agua constituye aproximadamente el 80% de la masa de bacterias. El crecimiento y desarrollo de las bacterias depende necesariamente de la presencia de agua, ya que todas las reacciones químicas que ocurren en los organismos vivos se llevan a cabo en un ambiente acuático. Para el crecimiento y desarrollo normal de los microorganismos es necesaria la presencia de agua en el medio ambiente.

Para las bacterias, el contenido de agua en el sustrato debe ser superior al 20%. El agua debe estar en forma accesible: en fase líquida en un rango de temperatura de 2 a 60 ° C; este intervalo se conoce como zona biocinética. Aunque químicamente el agua es muy estable, los productos de su ionización (iones H+ y OH") tienen un efecto muy gran influencia sobre las propiedades de casi todos los componentes celulares (proteínas, ácidos nucleicos, lípidos, etc.). Por tanto, la actividad catalítica de las enzimas depende en gran medida de la concentración de iones H+ y OH".

La fermentación es la principal forma en que las bacterias obtienen energía.

La fermentación es un proceso metabólico que resulta en la formación de ATP, y los donadores y aceptores de electrones son productos formados durante la propia fermentación.

La fermentación es el proceso de degradación enzimática de sustancias orgánicas, principalmente carbohidratos, que se produce sin el uso de oxígeno. Sirve como fuente de energía para la vida del cuerpo y juega un papel importante en el ciclo de las sustancias y en la naturaleza. Algunos tipos de fermentación provocada por microorganismos (alcohólica, láctica, butírica, acética) se utilizan en la producción de alcohol etílico, glicerina y otros productos técnicos y alimentarios.

Fermentación alcohólica(realizado por levaduras y algunos tipos de bacterias), durante el cual el piruvato se descompone en etanol y dióxido de carbono. Una molécula de glucosa da como resultado dos moléculas de alcohol (etanol) y dos moléculas de dióxido de carbono. Este tipo de fermentación es muy importante en la producción de pan, elaboración de cerveza, elaboración de vino y destilación.

Fermentación del ácido láctico La digestión, durante la cual el piruvato se reduce a ácido láctico, la llevan a cabo las bacterias del ácido láctico y otros organismos. Cuando se fermenta la leche, las bacterias del ácido láctico convierten la lactosa en ácido láctico, convirtiendo la leche en productos lácteos fermentados (yogur, leche cuajada, etc.); El ácido láctico da a estos productos un sabor amargo.

La fermentación del ácido láctico también ocurre en los músculos de los animales cuando la necesidad de energía es mayor que la proporcionada por la respiración y la sangre no tiene tiempo para suministrar oxígeno.

La sensación de ardor en los músculos durante el ejercicio extenuante se correlaciona con la producción de ácido láctico y un cambio a la glucólisis anaeróbica, ya que la glucólisis aeróbica convierte el oxígeno en dióxido de carbono más rápido de lo que el cuerpo repone el oxígeno; y el dolor muscular después del ejercicio es causado por microtraumatismos de las fibras musculares. El cuerpo cambia a este método menos eficiente pero más rápido de producir ATP cuando hay falta de oxígeno. Luego, el hígado elimina el exceso de lactato y lo convierte nuevamente en piruvato, un importante intermediario glucolítico.

Fermentación del ácido acético llevado a cabo por muchas bacterias. El vinagre (ácido acético) es el resultado directo de la fermentación bacteriana. Al encurtir alimentos, el ácido acético los protege de bacterias patógenas y podridas.

Ácido butírico la fermentación conduce a la formación de ácido butírico; sus agentes causantes son algunas bacterias anaeróbicas del género Clostridium.

Reproducción de bacterias.

Algunas bacterias no tienen un proceso sexual y se reproducen sólo mediante fisión transversal binaria igual o gemación. Para un grupo de cianobacterias unicelulares, se ha descrito la fisión múltiple (una serie de fisiones binarias sucesivas rápidas que conducen a la formación de 4 a 1024 nuevas células). Para asegurar la plasticidad del genotipo necesaria para la evolución y adaptación a un entorno cambiante, cuentan con otros mecanismos.

Al dividirse, la mayoría de las bacterias grampositivas y las cianobacterias filamentosas sintetizan un tabique transversal desde la periferia hacia el centro con la participación de mesosomas. Las bacterias gramnegativas se dividen por constricción: en el lugar de la división, se detecta una curvatura hacia adentro del CPM y la pared celular que aumenta gradualmente. Al brotar, se forma y crece una yema en uno de los polos de la célula madre; la célula madre muestra signos de envejecimiento y normalmente no puede producir más de 4 células hijas. La gemación ocurre en diferentes grupos de bacterias y presumiblemente surgió varias veces durante el curso de la evolución.

En otras bacterias, además de la reproducción, se observa el proceso sexual, pero en la forma más primitiva. El proceso sexual de las bacterias se diferencia del proceso sexual de los eucariotas en que las bacterias no forman gametos y no se produce la fusión celular. El mecanismo de recombinación en procariotas. Sin embargo, en este caso también se produce el acontecimiento más importante del proceso sexual, es decir, el intercambio de material genético. Esto se llama recombinación genética. Parte del ADN (muy raramente todo el ADN) de la célula donante se transfiere a una célula receptora cuyo ADN es genéticamente diferente del ADN del donante. En este caso, el ADN transferido reemplaza parte del ADN del receptor. El proceso de reemplazo del ADN involucra enzimas que dividen y vuelven a unir las cadenas de ADN. Esto produce ADN que contiene los genes de ambas células madre. Este ADN se llama recombinante. La descendencia, o recombinantes, exhibe una marcada variación en los rasgos debido a cambios genéticos. Esta variedad de caracteres es muy importante para la evolución y es la principal ventaja del proceso sexual.

Existen 3 métodos conocidos para obtener recombinantes. Estos son, en el orden de su descubrimiento, transformación, conjugación y transducción.

Origen de las bacterias.

Las bacterias, junto con las arqueas, estuvieron entre los primeros organismos vivos en la Tierra y aparecieron hace entre 3.900 y 3.500 millones de años. Las relaciones evolutivas entre estos grupos aún no se han estudiado completamente, existen al menos tres hipótesis principales: N. Pace sugiere que tienen un ancestro común de las protobacterias, Zavarzin considera que las arqueas son una rama sin salida de la evolución de las eubacterias, que ha dominado los hábitats extremos; finalmente, según la tercera hipótesis, las arqueas son los primeros organismos vivos de los que se originaron las bacterias.

Los eucariotas surgieron como resultado de la simbiogénesis a partir de células bacterianas mucho más tarde: hace entre 1.900 y 1.300 millones de años. La evolución de las bacterias se caracteriza por un pronunciado sesgo fisiológico y bioquímico: con la relativa pobreza de las formas de vida y la estructura primitiva, han dominado casi todos los procesos bioquímicos conocidos actualmente. La biosfera procariótica ya contaba con todas las formas actualmente existentes de transformar la materia. Los eucariotas, al penetrar en él, cambiaron solo los aspectos cuantitativos de su funcionamiento, pero no los cualitativos; en muchas etapas de los ciclos de los elementos, las bacterias aún conservan una posición de monopolio.

Algunas de las bacterias más antiguas son las cianobacterias. En las rocas formadas hace 3.500 millones de años, se encontraron productos de su actividad vital: los estromatolitos; la evidencia indiscutible de la existencia de cianobacterias se remonta a hace 2.200-2.000 millones de años. Gracias a ellos, comenzó a acumularse oxígeno en la atmósfera, que hace 2 mil millones de años alcanzó concentraciones suficientes para el inicio de la respiración aeróbica. Las formaciones características del metalogenio aeróbico obligado se remontan a esta época.

La aparición de oxígeno en la atmósfera (catástrofe del oxígeno) asestó un duro golpe a las bacterias anaeróbicas. O se extinguen o se trasladan a zonas libres de oxígeno preservadas localmente. La diversidad general de especies de bacterias disminuye en este momento.

Se supone que debido a la ausencia del proceso sexual, la evolución de las bacterias sigue un mecanismo completamente diferente al de los eucariotas. La constante transferencia horizontal de genes conduce a ambigüedades en la imagen de las conexiones evolutivas; la evolución avanza extremadamente lentamente (y, tal vez, se detuvo por completo con la llegada de los eucariotas), pero en condiciones cambiantes hay una rápida redistribución de genes entre células con una genética común constante. piscina.

Sistemática de bacterias.

El papel de las bacterias en la naturaleza y en la vida humana.

Las bacterias juegan un papel importante en la Tierra. Participan activamente en el ciclo de las sustancias en la naturaleza. Todos los compuestos orgánicos y una parte importante de los inorgánicos sufren cambios importantes con la ayuda de las bacterias. Este papel en la naturaleza es de importancia global. Habiendo aparecido en la Tierra antes que todos los organismos (hace más de 3.500 millones de años), crearon la capa viva de la Tierra y continúan procesando activamente materia orgánica viva y muerta, involucrando los productos de su metabolismo en el ciclo de sustancias. El ciclo de las sustancias en la naturaleza es la base de la existencia de vida en la Tierra.

La descomposición de todos los residuos vegetales y animales y la formación de humus y humus también la llevan a cabo principalmente bacterias. Las bacterias son un poderoso factor biótico en la naturaleza.

El trabajo de las bacterias formadoras del suelo es de gran importancia. El primer suelo de nuestro planeta fue creado por bacterias. Sin embargo, incluso hoy en día, el estado y la calidad del suelo dependen del funcionamiento de las bacterias del suelo. Las llamadas bacterias nódulos fijadoras de nitrógeno, simbiontes de leguminosas, son especialmente importantes para la fertilidad del suelo. Saturan el suelo con valiosos compuestos nitrogenados.

Las bacterias purifican las aguas residuales sucias descomponiendo la materia orgánica y convirtiéndola en materia inorgánica inofensiva. Esta propiedad de las bacterias es muy utilizada en plantas de tratamiento de aguas residuales.

En muchos casos, las bacterias pueden ser perjudiciales para los humanos. Por tanto, las bacterias saprotróficas estropean los productos alimenticios. Para proteger los productos del deterioro, se someten a tratamientos especiales (hervido, esterilización, congelación, secado, limpieza química, etc.). Si no se hace esto, puede producirse una intoxicación alimentaria.

Entre las bacterias hay muchas especies patógenas que causan enfermedades en humanos, animales o plantas. La fiebre tifoidea es causada por la bacteria Salmonella, mientras que la disentería es causada por la bacteria Shigella. Las bacterias patógenas se propagan a través del aire con las gotas de saliva de una persona enferma al estornudar, toser e incluso durante una conversación normal (difteria, tos ferina). Algunas bacterias patógenas son muy resistentes a la desecación y persisten en el polvo durante mucho tiempo (bacilo de la tuberculosis). Las bacterias del género Clostridium viven en el polvo y el suelo, los agentes causantes de la gangrena gaseosa y el tétanos. Algunas enfermedades bacterianas se transmiten por contacto físico con una persona enferma (enfermedades de transmisión sexual, lepra). A menudo, las bacterias patógenas se transmiten a los humanos mediante los llamados vectores. Por ejemplo, las moscas, que se arrastran por las aguas residuales, recogen miles de bacterias patógenas en sus patas y luego las dejan en los alimentos consumidos por los humanos.

y en el saber currículum escolar, y en el marco de la formación universitaria especializada se consideran necesariamente ejemplos del reino de las bacterias. Esta forma de vida más antigua de nuestro planeta apareció antes que cualquier otra, conocido por el hombre. Por primera vez, los científicos estiman que las bacterias se formaron hace unos tres mil quinientos millones de años, y durante unos mil millones de años no hubo otras formas de vida en el planeta. Ejemplos de bacterias, nuestras enemigas y amigas, necesariamente se consideran dentro de cualquier programa educativo, porque son estas formas microscópicas de vida las que hacen posibles los procesos característicos de nuestro mundo.

Características de la prevalencia.

¿En qué parte del mundo vivo puedes encontrar ejemplos de bacterias? Sí, ¡casi en todas partes! Se encuentran en el agua de manantial, las dunas del desierto y elementos del suelo, el aire y las rocas. EN hielo antártico, por ejemplo, las bacterias viven en una helada de -83 grados, pero las altas temperaturas no interfieren con ellas: se han descubierto formas de vida en fuentes donde el líquido se calienta a +90. La densidad de población del mundo microscópico se evidencia en el hecho de que, por ejemplo, hay incontables cientos de millones de bacterias en un gramo de suelo.

Las bacterias pueden vivir en cualquier otra forma de vida: en una planta, en un animal. Mucha gente conoce la frase "microflora intestinal" y en la televisión anuncian constantemente productos que la mejoran. De hecho, fue formado, por ejemplo, por bacterias, es decir, normalmente, en el cuerpo humano también viven innumerables formas de vida microscópicas. También están en nuestra piel, en nuestra boca, en una palabra, en cualquier lugar. Algunos de ellos son realmente dañinos e incluso ponen en peligro la vida, razón por la cual los agentes antibacterianos están tan extendidos, pero sin otros sería simplemente imposible sobrevivir: nuestra especie coexiste en simbiosis.

Condiciones de vida

Cualquiera que sea el ejemplo de bacteria que dé, estos organismos son extremadamente resistentes, pueden sobrevivir en condiciones desfavorables y adaptarse fácilmente a factores negativos. Algunas formas necesitan oxígeno para sobrevivir, mientras que otras pueden sobrevivir perfectamente incluso sin él. Hay muchos ejemplos de bacterias que sobreviven excelentemente en un ambiente libre de oxígeno.

La investigación ha demostrado que las formas de vida microscópicas pueden sobrevivir. heladas severas, no temen la sequedad muy alta ni el aumento de temperatura. Las esporas mediante las cuales se reproducen las bacterias pueden resistir fácilmente incluso una ebullición prolongada o un tratamiento a bajas temperaturas.

¿Qué son?

Al analizar ejemplos de bacterias (enemigas y amigas del hombre), debemos recordar que la biología moderna introduce un sistema de clasificación que simplifica un poco la comprensión de este reino diverso. Se acostumbra hablar de varias formas diferentes, cada una de las cuales tiene un nombre especializado. Entonces, los cocos se llaman bacterias en forma de bola, los estreptococos son bolas reunidas en una cadena, y si la formación parece un grupo, entonces se clasifica como un grupo de estafilococos. Se conocen formas de vida tan microscópicas cuando dos bacterias viven en una cápsula cubierta por una membrana mucosa. Estos se llaman diplococos. Los bacilos tienen forma de bastones, las espirillas tienen forma de espirales y los vibrios son un ejemplo de bacteria (cualquier estudiante que esté tomando el programa de manera responsable debería poder darla) que tiene una forma similar a una coma.

Este nombre fue adoptado para referirse a formas de vida microscópicas que, cuando son analizadas por Gram, no cambian de color cuando se exponen al cristal violeta. Por ejemplo, las bacterias patógenas e inofensivas de la clase grampositiva conservan un tinte púrpura incluso si se lavan con alcohol, pero las bacterias gramnegativas pierden su color por completo.

Al examinar una forma de vida microscópica, después del lavado de Gram, es necesario utilizar un tinte de contacto (safranina), bajo cuya influencia la bacteria se volverá rosada o roja. Esta reacción se debe a la estructura de la membrana exterior, que impide que el tinte penetre en el interior.

¿Por qué es esto necesario?

Si, como parte de un curso escolar, a un estudiante se le asigna la tarea de dar ejemplos de bacterias, generalmente puede recordar las formas que se analizan en el libro de texto y sus características clave ya se han indicado para ellas. La prueba de tinción se inventó precisamente para identificar estos parámetros específicos. Inicialmente, el objetivo del estudio era clasificar a los representantes de formas de vida microscópicas.

Los resultados de la prueba de Gram nos permiten sacar conclusiones sobre la estructura de las paredes celulares. Con base en la información obtenida, es posible dividir todas las formas identificadas en dos grupos, que se tienen en cuenta en el trabajo. Por ejemplo, las bacterias patógenas de la clase gramnegativa son mucho más resistentes a la influencia de los anticuerpos, ya que la pared celular es impenetrable, protegida y poderosa. Pero para los grampositivos, la resistencia es notablemente menor.

Características de patogenicidad e interacción.

Un ejemplo clásico de enfermedad causada por bacterias es un proceso inflamatorio que puede desarrollarse en una amplia variedad de tejidos y órganos. Muy a menudo, esta reacción es provocada por formas de vida gramnegativas, ya que sus paredes celulares provocan una reacción del sistema inmunológico humano. Las paredes contienen LPS (capa de lipopolisacárido), en respuesta a lo cual el cuerpo genera citocinas. Esto provoca inflamación, el cuerpo del huésped se ve obligado a hacer frente a una mayor producción de componentes tóxicos, lo que se debe a la lucha entre la forma de vida microscópica y el sistema inmunológico.

¿Cuáles se conocen?

Actualmente en medicina se presta especial atención a tres formas que provocan enfermedades graves. La bacteria Neisseria gonorrhoeae se transmite sexualmente, se observan síntomas de patologías respiratorias cuando el cuerpo está infectado con Moraxella catarrhalis y una de las enfermedades más peligrosas para los humanos, la meningitis, es provocada por la bacteria Neisseria meningitidis.

Bacilos y enfermedades.

Considerando, por ejemplo, las bacterias y las enfermedades que provocan, es simplemente imposible ignorar a los bacilos. Actualmente, esta palabra es conocida por cualquier profano, incluso si tiene una idea muy pequeña de las características de las formas de vida microscópicas y, sin embargo, es este tipo de bacteria gramnegativa la que es extremadamente importante para los médicos e investigadores modernos, ya que provoca problemas serios sistema respiratorio humano. También se conocen ejemplos de enfermedades del sistema urinario provocadas por dicha infección. Algunos bacilos afectan negativamente el funcionamiento del tracto gastrointestinal. El grado de daño depende tanto de la inmunidad de la persona como de la forma específica que infectó el cuerpo.

Cierto grupo de bacterias gramnegativas se asocia con una mayor probabilidad de infección hospitalaria. Los más peligrosos de los relativamente extendidos causan meningitis secundaria y neumonía. Los empleados deben ser los más cuidadosos. instituciones medicas unidades de cuidados intensivos.

Litótrofos

Al considerar ejemplos de nutrición bacteriana, se debe prestar especial atención al grupo único de litotrofos. Se trata de una forma de vida microscópica que recibe energía de un compuesto inorgánico para sus actividades. Se consumen metales, sulfuro de hidrógeno, amonio y muchos otros compuestos de los que la bacteria recibe electrones. El agente oxidante en la reacción es una molécula de oxígeno u otro compuesto que ya haya pasado por la etapa de oxidación. La transferencia de electrones va acompañada de la producción de energía almacenada por el cuerpo y utilizada en el metabolismo.

Para los científicos modernos, los litotrofos son interesantes principalmente porque son organismos vivos bastante atípicos de nuestro planeta, y el estudio nos permite ampliar significativamente nuestra comprensión de las capacidades que tienen algunos grupos de seres vivos. Conociendo los ejemplos, los nombres de las bacterias de la clase de los litotrofos y examinando las características de su actividad vital, es posible hasta cierto punto restaurar la esencia primaria. sistema ecológico de nuestro planeta, es decir, un período en el que no había fotosíntesis, no existía el oxígeno e incluso aún no había aparecido la materia orgánica. El estudio de los litotrofos permite comprender la vida en otros planetas, donde se puede realizar mediante la oxidación de sustancias inorgánicas, en completa ausencia de oxígeno.

¿Quién y qué?

¿Qué son los litotrofos en la naturaleza? Ejemplo - bacterias nódulos, quimiotróficos, carboxitróficos, metanógenos. Actualmente, los científicos no pueden decir con certeza haber descubierto todas las especies que pertenecen a este grupo de formas de vida microscópicas. Se supone que una mayor investigación en esta dirección es una de las áreas más prometedoras de la microbiología.

Los litotrofos participan activamente en procesos cíclicos que son importantes para las condiciones de vida en nuestro planeta. A menudo, las reacciones químicas provocadas por estas bacterias tienen un efecto bastante fuerte en el espacio. Así, las bacterias del azufre pueden oxidar el sulfuro de hidrógeno de los sedimentos del fondo de un depósito y, sin esta reacción, el componente reaccionaría con el oxígeno contenido en las capas de agua, lo que haría imposible la vida en él.

Simbiosis y confrontación

¿Quién no conoce ejemplos de virus y bacterias? En el curso escolar se habla a todo el mundo sobre el Treponema pallidum, que puede provocar sífilis y flambesia. También existen virus bacterianos, que la ciencia conoce como bacteriófagos. ¡Los estudios han demostrado que en solo un segundo pueden infectar de 10 a 24 grados de bacterias! Se trata de una poderosa herramienta para la evolución y un método aplicable a la ingeniería genética, que actualmente está siendo estudiado activamente por los científicos.

La importancia de la vida.

Existe una idea errónea entre la gente común de que las bacterias son solo la causa de las enfermedades humanas y que no generan ningún otro beneficio o daño. Este estereotipo se debe a la imagen antropocéntrica del mundo que nos rodea, es decir, a la idea de que todo está de alguna manera correlacionado con una persona, gira en torno a ella y existe sólo para él. De hecho, estamos hablando acerca de sobre interacción constante sin ningún centro de rotación específico. Las bacterias y los eucariotas han interactuado desde que existen ambos reinos.

El primer método inventado por la humanidad para combatir las bacterias se asoció con el descubrimiento de la penicilina, un hongo capaz de destruir formas de vida microscópicas. Los hongos pertenecen al reino de los eucariotas y, desde el punto de vista de la jerarquía biológica, están más estrechamente relacionados con los humanos que con las plantas. Pero los estudios han demostrado que los hongos están lejos de ser los únicos, ni siquiera los primeros, que se convirtieron en enemigos de las bacterias, porque los eucariotas aparecieron mucho más tarde que la vida microscópica. Inicialmente, la lucha entre bacterias (y otras formas simplemente no existían) se llevaba a cabo utilizando los componentes que estos organismos producían para ganarse un lugar para la existencia. Actualmente, una persona que intenta descubrir nuevas formas de combatir las bacterias solo puede descubrir aquellos métodos que la naturaleza conoce desde hace mucho tiempo y que fueron utilizados por los organismos en la lucha por la vida. Pero la resistencia a los medicamentos, que asusta a tanta gente, es una reacción de resistencia normal inherente a la vida microscópica durante muchos millones de años. Fue esto lo que determinó la capacidad de las bacterias para sobrevivir todo este tiempo y continuar desarrollándose y multiplicándose.

Atacar o morir

Nuestro mundo es un lugar donde sólo pueden sobrevivir aquellos adaptados a la vida, capaces de defenderse, atacar y sobrevivir. Al mismo tiempo, la capacidad de atacar está estrechamente relacionada con las opciones para protegerse a uno mismo, a la propia vida y a sus intereses. Si una determinada bacteria no pudiera escapar de los antibióticos, esa especie se extinguiría. Los microorganismos existentes actualmente cuentan con mecanismos de defensa complejos y bastante desarrollados que son eficaces contra una amplia variedad de sustancias y compuestos. El método más aplicable en la naturaleza es redirigir el peligro hacia otro objetivo.

La aparición de un antibiótico se acompaña de un efecto sobre la molécula de un organismo microscópico: sobre el ARN, la proteína. Si cambia el objetivo, entonces cambiará el sitio donde se puede unir el antibiótico. Una mutación puntual, que hace que un organismo sea resistente a los efectos de un componente agresivo, se convierte en el motivo de la mejora de toda la especie, ya que es esta bacteria la que continúa reproduciéndose activamente.

Virus y bacterias

Este tema está provocando actualmente mucha conversación tanto entre los profesionales como entre la gente corriente. Casi una de cada dos personas se considera un especialista en virus relacionados con el funcionamiento de los sistemas. medios de comunicación en masa: Tan pronto como se acerca la epidemia de gripe, en todas partes se habla y se escribe sobre virus. Una persona, al familiarizarse con estos datos, comienza a creer que sabe todo lo que es posible. Por supuesto, es útil familiarizarse con los datos, pero no se equivoque: no sólo la gente corriente, sino también los profesionales aún no han descubierto la mayor parte de la información sobre las peculiaridades de la vida de los virus y las bacterias.

Por cierto, en últimos años El número de personas convencidas de que el cáncer es una enfermedad viral ha aumentado significativamente. Cientos de laboratorios de todo el mundo han realizado estudios de los que se puede sacar esta conclusión en relación con la leucemia y el sarcoma. Sin embargo, por ahora son sólo suposiciones y la evidencia oficial no es suficiente para llegar a una conclusión definitiva.

Virología

Se trata de un campo de la ciencia bastante joven, nacido hace ocho décadas cuando se descubrió la causa de la enfermedad del mosaico del tabaco. Mucho más tarde se recibió la primera imagen, aunque muy inexacta, y sólo se han llevado a cabo investigaciones más o menos correctas en los últimos quince años, cuando las tecnologías de que dispone la humanidad han permitido estudiar formas de vida tan pequeñas.

Actualmente no existe información exacta sobre cómo y cuándo aparecieron los virus, pero una de las principales teorías es que esta forma de vida se originó a partir de bacterias. En lugar de evolución, aquí se produjo degradación, el desarrollo retrocedió y se formaron nuevos organismos unicelulares. Un grupo de científicos afirma que los virus antes eran mucho más complejos, pero con el tiempo perdieron varias características. Una condición accesible al estudio del hombre moderno, la diversidad de datos genéticos son sólo ecos de diferentes grados, etapas de degradación características de una especie en particular. Aún se desconoce hasta qué punto esta teoría es correcta, pero no se puede negar la presencia de una estrecha conexión entre bacterias y virus.

Bacterias: tan diferentes

Incluso si el hombre moderno comprende que las bacterias lo rodean por todas partes, todavía es difícil darse cuenta de hasta qué punto los procesos del mundo circundante dependen de formas de vida microscópicas. Sólo recientemente los científicos han descubierto que las bacterias vivas incluso llenan de vapor las nubes por donde se elevan. Las habilidades otorgadas a estos organismos son sorprendentes e inspiradoras. Algunos hacen que el agua se convierta en hielo, provocando precipitaciones. Cuando el gránulo comienza a caer, se derrite nuevamente y un chorro de agua (o nieve, según el clima y la estación) cae al suelo. No hace mucho, los científicos sugirieron que se podrían utilizar bacterias para aumentar las precipitaciones.

Las capacidades descritas hasta ahora se han descubierto durante el estudio de una especie que recibió el nombre científico de Pseudomonas Syringae. Los científicos han asumido previamente que las nubes que son claras para el ojo humano están llenas de vida, y medios modernos, tecnología y herramientas han permitido comprobar este punto. Según estimaciones aproximadas, un metro cúbico de nube está lleno de microbios en una concentración de 300 a 30 000 ejemplares. Entre otras, existe la forma mencionada de Pseudomonas Syringae, que provoca la formación de hielo a partir de agua a una temperatura bastante alta. Se descubrió por primera vez hace varias décadas mientras se estudiaban plantas y se cultivaban en un entorno artificial; resultó ser bastante simple. Actualmente, Pseudomonas Syringae trabaja activamente en beneficio de la humanidad en las estaciones de esquí.

¿Como sucedió esto?

La existencia de Pseudomonas Syringae está asociada a la producción de proteínas que recubren en red la superficie del organismo microscópico. Cuando se acerca una molécula de agua, comienza una reacción química, la red se nivela y aparece una red que provoca la formación de hielo. El núcleo atrae agua y aumenta de tamaño y masa. Si todo esto sucedió en la nube, entonces el aumento de peso imposibilita el vuelo más alto y el gránulo cae. La forma de la precipitación está determinada por la temperatura del aire cerca de la superficie terrestre.

Presumiblemente, Pseudomonas Syringae se puede utilizar durante los períodos de sequía introduciendo una colonia de bacterias en una nube. Actualmente, los científicos no saben exactamente qué concentración de microorganismos pueden provocar lluvia, por lo que se están realizando experimentos y tomando muestras. Al mismo tiempo, es necesario descubrir por qué Pseudomonas Syringae se mueve en las nubes, si el microorganismo normalmente vive en la planta.

Historia del estudio

Beijerinck, Martinus Willem y Vinogradsky, Sergei Nikolaevich sentaron las bases de la microbiología general y el estudio del papel de las bacterias en la naturaleza.

El estudio de la estructura de las células bacterianas comenzó con la invención del microscopio electrónico en los años 1930. En 1937, E. Chatton propuso dividir todos los organismos según el tipo de estructura celular en procariotas y eucariotas, y en 1961 Steinier y Van Niel finalmente formalizaron esta división. El desarrollo de la biología molecular llevó al descubrimiento en 1977 de K. Woese de diferencias fundamentales entre los propios procariotas: entre bacterias y arqueas.

Estructura

La gran mayoría de las bacterias (a excepción de los actinomicetos y las cianobacterias filamentosas) son unicelulares. Según la forma de las células, pueden ser redondas (cocos), en forma de bastón (bacilos, clostridios, pseudomonas), convolutas (vibrios, espirillas, espiroquetas), con menos frecuencia estrelladas, tetraédricas, cúbicas, C- u O-. conformado. La forma determina las capacidades de las bacterias, como la fijación a la superficie, la movilidad y la absorción de nutrientes. Se ha observado, por ejemplo, que los oligótrofos, es decir, las bacterias que viven en el medio ambiente con un bajo contenido de nutrientes, se esfuerzan por aumentar la relación superficie-volumen, por ejemplo mediante la formación de excrecencias (las llamadas prostek ).

De las estructuras celulares obligatorias se distinguen tres:

En el exterior del CPM hay varias capas (pared celular, cápsula, membrana mucosa), llamadas membrana celular, y estructuras superficiales(flagelos, vellosidades). CPM y citoplasma se combinan en el concepto protoplasto.

Estructura del protoplasto

El CPM restringe el contenido celular (citoplasma) de ambiente externo. La fracción homogénea del citoplasma que contiene un conjunto de ARN solubles, proteínas, productos y sustratos de reacciones metabólicas se denomina citosol. La otra parte del citoplasma está representada por varios elementos estructurales.

Toda la información genética necesaria para la vida de las bacterias está contenida en un ADN (cromosoma bacteriano), con mayor frecuencia en forma de un anillo cerrado covalentemente (los cromosomas lineales se encuentran en estreptomices Y Borrelia). Está unido al CPM en un punto y se coloca en una estructura aislada, pero no separada por una membrana del citoplasma, y ​​se llama nucleoide. El ADN desplegado mide más de 1 mm de largo. El cromosoma bacteriano suele presentarse en una sola copia, es decir, casi todos los procariotas son haploides, aunque en determinadas condiciones una célula puede contener varias copias de su cromosoma, y Burkholderia cepacia Tiene tres cromosomas circulares diferentes (longitud 3,6, 3,2 y 1,1 millones de pares de bases). Los ribosomas de los procariotas también son diferentes de los de los eucariotas y tienen una constante de sedimentación de 70 S (80 S en los eucariotas).

Además de estas estructuras, en el citoplasma también pueden estar presentes inclusiones de sustancias de reserva.

Membrana celular y estructuras superficiales.

En las bacterias, existen dos tipos principales de estructura de pared celular, característicos de las especies grampositivas y gramnegativas.

La pared celular de las bacterias Gram positivas es una capa homogénea de 20 a 80 nm de espesor, formada principalmente por peptidoglicano con una menor cantidad de ácidos teicoicos y una pequeña cantidad de polisacáridos, proteínas y lípidos (los llamados lipopolisacáridos). La pared celular tiene poros con un diámetro de 1 a 6 nm, que la hacen permeable a varias moléculas.

En las bacterias gramnegativas, la capa de peptidoglicano está ligeramente adyacente al CPM y tiene un espesor de sólo 2-3 nm. Está rodeado por una membrana exterior que, por regla general, tiene una forma curva y desigual. Entre el CPM, la capa de peptidoglicano y la membrana externa existe un espacio llamado periplásmico y lleno de una solución que incluye proteínas de transporte y enzimas.

En el exterior de la pared celular puede haber una cápsula, una capa amorfa que mantiene la conexión con la pared. Las capas mucosas no tienen conexión con la célula y se separan fácilmente, mientras que las cubiertas no son amorfas, pero tienen una estructura fina. Sin embargo, entre estos tres casos idealizados existen muchas formas de transición.

Dimensiones

El tamaño promedio de las bacterias es 0,5-5 micras. Peso - 4⋅10−13 g. Escherichia coli, por ejemplo, tiene unas dimensiones de 0,3-1 por 1-6 micrones, Estafilococo aureus- diámetro 0,5-1 micras, Bacillus subtilis- 0,75 por 2-3 micras. La bacteria más grande conocida es Thiomargarita namibiensis, alcanzando un tamaño de 750 micras (0,75 mm). El segundo es Epulopiscium fishelsoni, que tiene un diámetro de 80 micrones y una longitud de hasta 700 micrones y vive en el tracto digestivo de los peces quirúrgicos. Acanthurus nigrofuscus. Acromatio oxaliferum alcanza unas dimensiones de 33 por 100 micras, Beggiatoa alba- 10 por 50 micras. Las espiroquetas pueden crecer hasta 250 µm de longitud con un espesor de 0,7 µm. Al mismo tiempo, las bacterias incluyen los organismos más pequeños con estructura celular. Micoplasma mycoides tiene un tamaño de 0,1-0,25 micrones, lo que corresponde al tamaño de virus grandes, por ejemplo, el mosaico del tabaco, la viruela vacuna o la influenza. Según cálculos teóricos, una célula esférica con un diámetro inferior a 0,15-0,20 micrones se vuelve incapaz de reproducirse de forma independiente, ya que físicamente no puede acomodar todos los biopolímeros y estructuras necesarios en cantidades suficientes.

Con un aumento lineal en el radio de una célula, su superficie aumenta en proporción al cuadrado del radio y su volumen en proporción al cubo, por lo tanto, en organismos pequeños la relación superficie-volumen es mayor que en los más grandes. lo que significa para los primeros un intercambio más activo de sustancias con el medio ambiente. La actividad metabólica, medida según varios indicadores, por unidad de biomasa es mayor en las formas pequeñas que en las grandes. Por lo tanto, los tamaños pequeños, incluso para los microorganismos, otorgan a las bacterias y arqueas ventajas en la tasa de crecimiento y reproducción en comparación con los eucariotas más complejos y determinan su importante papel ecológico.

Multicelularidad en bacterias.

Un organismo multicelular debe cumplir las siguientes condiciones:

• sus células deben estar agregadas,
• debe haber una división de funciones entre las células,
• deben establecerse contactos específicos estables entre las células agregadas.

Se conoce la multicelularidad en los procariotas, la más altamente organizada. organismos multicelulares Pertenecen a los grupos de cianobacterias y actinomicetos. En las cianobacterias filamentosas se describen estructuras en la pared celular que aseguran el contacto entre dos células vecinas. microplasmodesmos. Se ha demostrado la posibilidad de intercambio entre células de sustancia (tinte) y energía (componente eléctrico del potencial transmembrana). Algunas de las cianobacterias filamentosas contienen, además de las células vegetativas habituales, otras funcionalmente diferenciadas: acinetos y heterocistos. Estos últimos realizan la fijación de nitrógeno e intercambian intensamente metabolitos con células vegetativas.

Patrones de movimiento e irritabilidad.

Muchas bacterias son móviles. Hay varios tipos fundamentalmente diferentes de movimiento bacteriano. El movimiento más común es con la ayuda de flagelos: bacterias individuales y asociaciones bacterianas (enjambre). Un caso especial es también el movimiento de las espiroquetas, que se retuercen gracias a filamentos axiales, de estructura similar a los flagelos, pero situados en el periplasma. Otro tipo de movimiento es el deslizamiento de bacterias sin flagelos sobre la superficie de medios sólidos y el movimiento en agua de bacterias flageladas del género sinecococo. Su mecanismo aún no se comprende bien; Se supone que implica la secreción de moco (que empuja la célula) y filamentos fibrilares ubicados en la pared celular, provocando una “onda que corre” a lo largo de la superficie de la célula. Finalmente, las bacterias pueden flotar y sumergirse en líquidos, cambiando su densidad, llenándose de gases o vaciando aerosomas.

Las bacterias se mueven activamente en la dirección determinada por determinados estímulos. Este fenómeno se llama taxis. Existen quimiotaxis, aerotaxis, fototaxis, etc.

Metabolismo

Metabolismo constructivo

Salvo algunos puntos concretos, las vías bioquímicas por las que se lleva a cabo la síntesis de proteínas, grasas, hidratos de carbono y nucleótidos en las bacterias son similares a las de otros organismos. Sin embargo, según el número opciones posibles Estas vías y, en consecuencia, el grado de dependencia del suministro de sustancias orgánicas del exterior, difieren.

Algunos de ellos pueden sintetizar todas las moléculas orgánicas que necesitan a partir de no compuestos orgánicos(autótrofos), mientras que otros requieren compuestos orgánicos ya preparados, que sólo pueden transformar (heterótrofos).

Las bacterias pueden satisfacer sus necesidades de nitrógeno tanto a través de sus compuestos orgánicos (como los eucariotas heterótrofos) como a través del nitrógeno molecular (como algunas arqueas). La mayoría de las bacterias utilizan compuestos nitrogenados inorgánicos para sintetizar aminoácidos y otras sustancias orgánicas que contienen nitrógeno: amoníaco (que ingresa a las células en forma de iones de amonio), nitritos y nitratos (que previamente se reducen a iones de amonio). Son capaces de absorber fósforo en forma de fosfato, azufre en forma de sulfato o, con menos frecuencia, sulfuro.

Metabolismo energético

Las formas en que las bacterias obtienen energía son únicas. Hay tres tipos de producción de energía (y los tres son conocidos en las bacterias): fermentación, respiración y fotosíntesis.

Las bacterias que realizan únicamente la fotosíntesis sin oxígeno no tienen el fotosistema II. En primer lugar, se trata de bacterias filamentosas de color violeta y verde, en las que solo funciona la vía cíclica de transferencia de electrones, cuyo objetivo es crear un gradiente de protones transmembrana, por lo que se sintetiza ATP (fotofosforilación) y se reduce NAD(P) +, que se utiliza para la asimilación de CO 2 . En segundo lugar, se trata del azufre verde y las heliobacterias, que tienen transporte de electrones tanto cíclico como no cíclico, lo que hace posible la reducción directa de NAD(P) +. Los compuestos de azufre reducidos (moleculares, sulfuro de hidrógeno, sulfito) o hidrógeno molecular se utilizan como donadores de electrones que llenan una "vacancia" en una molécula de pigmento en la fotosíntesis sin oxígeno.

También existen bacterias con un metabolismo energético muy específico. Así, en octubre de 2008 apareció en la revista Science un informe sobre el descubrimiento de un ecosistema formado por representantes de una única especie de bacteria previamente desconocida: Desulforudis audaxviador, que obtienen energía para su actividad vital a partir de reacciones químicas en las que interviene el hidrógeno, que se forma como resultado de la desintegración de las moléculas de agua bajo la influencia de la radiación de las bacterias del mineral de uranio ubicadas cerca de la colonia. Algunas colonias de bacterias que viven en el fondo del océano utilizan corriente eléctrica para transferir energía a sus compañeros.

tipos de vida

Puedes combinar los tipos de metabolismo constructivo y energético en la siguiente tabla:

La tabla muestra que la variedad de tipos nutricionales de los procariotas es mucho mayor que la de los eucariotas (estos últimos solo son capaces de quimioorganoheterotrofia y fotolitoautotrofia).

Reproducción y estructura del aparato genético.

Reproducción de bacterias

Algunas bacterias no tienen un proceso sexual y se reproducen sólo mediante fisión transversal binaria igual o gemación. Para un grupo de cianobacterias unicelulares, se ha descrito la fisión múltiple (una serie de fisiones binarias sucesivas rápidas que conducen a la formación de 4 a 1024 nuevas células). Para asegurar la plasticidad del genotipo necesaria para la evolución y adaptación a un entorno cambiante, cuentan con otros mecanismos.

Aparato genético

Los genes necesarios para la vida y que determinan la especificidad de las especies se encuentran con mayor frecuencia en las bacterias en una sola molécula de ADN cerrada covalentemente: el cromosoma (a veces el término genóforo se usa para designar los cromosomas bacterianos para enfatizar sus diferencias con los eucariotas). La región donde se ubica el cromosoma se llama nucleoide y no está rodeada por una membrana. En este sentido, el ARNm recién sintetizado está inmediatamente disponible para unirse a los ribosomas y se acoplan la transcripción y la traducción.

Una sola célula puede contener sólo el 80% de la suma de genes presentes en todas las cepas de su especie (el llamado “genoma colectivo”).

Además del cromosoma, las células bacterianas suelen contener plásmidos, también encerrados en un anillo de ADN, capaces de replicarse de forma independiente. Pueden ser tan grandes que resultan indistinguibles de un cromosoma, pero contienen genes adicionales necesarios sólo en condiciones específicas. Mecanismos de distribución especiales garantizan que el plásmido se retenga en las células hijas, de modo que se pierdan con una frecuencia inferior a 10 −7 por ciclo celular. La especificidad de los plásmidos puede ser muy diversa: desde estar presente en una sola especie huésped hasta el plásmido RP4, que se encuentra en casi todas las bacterias Gram negativas. Los plásmidos codifican mecanismos de resistencia a los antibióticos, destrucción de sustancias específicas, etc.; en los plásmidos también se encuentran los genes nif necesarios para la fijación de nitrógeno. El gen plásmido puede incluirse en el cromosoma con una frecuencia de aproximadamente 10 −4 - 10 −7.

El ADN de las bacterias, así como el ADN de otros organismos, contiene transposones, segmentos móviles que pueden pasar de una parte del cromosoma a otra o al ADN extracromosómico. A diferencia de los plásmidos, son incapaces de replicarse de forma autónoma y contienen segmentos IS, regiones que codifican su transporte dentro de la célula. El segmento IS puede actuar como un transposón independiente.

Transferencia genética horizontal

En los procariotas, puede ocurrir una unificación parcial de los genomas. Durante la conjugación, la célula donante transfiere parte de su genoma (en algunos casos el genoma completo) a la célula receptora durante el contacto directo. Se pueden intercambiar secciones del ADN del donante por secciones homólogas del ADN del receptor. La probabilidad de tal intercambio es significativa sólo para bacterias de una especie.

De manera similar, una célula bacteriana puede absorber ADN libremente presente en el ambiente, incluyéndolo en su genoma en el caso alto grado homología con el propio ADN. Este proceso se llama transformación. EN condiciones naturales el intercambio se lleva a cabo Información genética utilizando fagos templados (transducción). Además, la transferencia de genes no cromosómicos es posible utilizando plásmidos de cierto tipo que codifican este proceso, el proceso de intercambio de otros plásmidos y la transferencia de transposones.

Con la transferencia horizontal no se forman nuevos genes (como ocurre con las mutaciones), sino que se crean diferentes combinaciones de genes. Esto es importante porque la selección natural actúa sobre todo el conjunto de características de un organismo.

Diferenciación celular

La diferenciación celular es un cambio en el conjunto de proteínas (generalmente también se manifiesta en un cambio en la morfología) con un genotipo sin cambios.

Formación de formas en reposo.

La formación de formas especialmente resistentes con un metabolismo lento, que sirven para la conservación en condiciones y distribución desfavorables (con menos frecuencia para la reproducción), es el tipo más común de diferenciación en las bacterias. Las más estables son las endosporas, formadas por representantes. Bacilo, clostridio, esporohalobacter, anaerobacteria(forma 7 endosporas a partir de una célula y puede reproducirse con su ayuda) y heliobacteria. La formación de estas estructuras comienza como una división normal y en las primeras etapas pueden transformarse mediante ciertos antibióticos. Las endosporas de muchas bacterias pueden resistir la ebullición durante 10 minutos a 100 °C, secarse durante 1.000 años y, según algunos datos, permanecer viables en suelos y rocas durante millones de años.

Menos estables son las exosporas, los quistes ( Azotobacter, bacterias deslizantes, etc.), acinetes (cianobacterias) y mixosporas (mixobacterias).

Otros tipos de células morfológicamente diferenciadas

Los actinomicetos y las cianobacterias forman células diferenciadas que sirven para la reproducción (esporas, así como hormogonios y baeocitos, respectivamente). También es necesario señalar estructuras similares a los bacteroides de bacterias nódulos y heterocistos de cianobacterias, que sirven para proteger la nitrogenasa de los efectos del oxígeno molecular.

Clasificación

La más famosa es la clasificación fenotípica de las bacterias basada en la estructura de su pared celular, incluida, en particular, en la IX edición de La clave de las bacterias de Bergey (1984-1987). Los grupos taxonómicos más grandes eran 4 divisiones: Gracilicutes(gram negativo), Firmicutes(Gram positivas), tenericutes(micoplasma) y Mendosicutes(arqueas).

EN Últimamente La clasificación filogenética de las bacterias (y esto es lo que se usa en Wikipedia), basada en datos de biología molecular, está cada vez más desarrollada. Uno de los primeros métodos para evaluar el parentesco basado en la similitud del genoma fue el método de comparar el contenido de guanina y citosina en el ADN, propuesto en la década de 1960. Aunque los mismos valores de contenido no pueden proporcionar ninguna información sobre la proximidad evolutiva de los organismos, sus diferencias del 10% significan que las bacterias no pertenecen al mismo género. Otro método que revolucionó la microbiología en los años 1970 fue el análisis de secuencias genéticas en el ARNr 16s, que permitió identificar varias ramas filogenéticas de las eubacterias y evaluar las relaciones entre ellas. Para la clasificación a nivel de especie se utiliza el método de hibridación ADN-ADN. El análisis de una muestra de especies bien estudiadas sugiere que el 70% del nivel de hibridación caracteriza a una especie, del 10 al 60% a un género, menos del 10% a géneros diferentes.

La clasificación filogenética repite en parte la fenotípica, por ejemplo, el grupo Gracilicutes está presente en ambos. Al mismo tiempo, se revisó por completo la taxonomía de las bacterias gramnegativas, las arqueobacterias se separaron por completo en un taxón independiente del rango más alto, algunos grupos taxonómicos se dividieron en partes y se reagruparon, los organismos con funciones ecológicas completamente diferentes se combinaron en un solo grupo. , lo que causó una serie de inconvenientes e insatisfacción entre algunos Comunidad cientifica. Se critica también el hecho de que en realidad se clasifican moléculas y no organismos.

Origen, evolución, lugar en el desarrollo de la vida en la Tierra.

Las bacterias, junto con las arqueas, estuvieron entre los primeros organismos vivos en la Tierra y aparecieron hace entre 3.900 y 3.500 millones de años. Las relaciones evolutivas entre estos grupos aún no se han estudiado completamente, existen al menos tres hipótesis principales: N. Pace sugiere que tienen un ancestro común de las protobacterias, Zavarzin considera que las arqueas son una rama sin salida de la evolución de las eubacterias, que ha dominado los hábitats extremos; finalmente, según la tercera hipótesis, las arqueas son los primeros organismos vivos de los que se originaron las bacterias.

Bacteria patogénica

Las bacterias que parasitan a otros organismos se llaman patógenas. Las bacterias causan una gran cantidad de enfermedades humanas como la peste ( Yersinia pestis), ántrax ( Bacillus Anthracis), lepra (lepra, patógeno: Mycobacterium leprae), difteria ( Corynebacterium diphtheriae), sífilis ( Treponema pallidum), cólera ( Vibrio cholerae), tuberculosis ( Tuberculosis micobacteriana), listeriosis ( Listeria monocytogenes) etc. Continúa el descubrimiento de propiedades patógenas en las bacterias: en 1976, la enfermedad del legionario, causada por Legionella pneumophila, en las décadas de 1980 y 1990 se demostró que Helicobacter pylori causa úlceras pépticas e incluso cáncer de estómago, así como enfermedades crónicas.

BACTERIAS

BACTERIAS, organismos microscópicos unicelulares simples pertenecientes al reino Prokaryotae (procariotas). No tienen un núcleo claramente definido, la mayoría carece de CLOROFILA. Muchos de ellos son móviles y nadan utilizando flagelos en forma de látigo. Se reproducen principalmente por división. En condiciones desfavorables, muchos de ellos pueden conservarse dentro de las esporas, que tienen una alta resistencia debido a las densas capas protectoras. Se dividen en AERÓBICOS Y ANAERÓBICOS. Aunque las bacterias patógenas son la causa de la mayoría de las enfermedades humanas, muchas de ellas son inofensivas o incluso beneficiosas para el ser humano, ya que forman un eslabón importante en la CADENA ALIMENTARIA; por ejemplo, contribuyen al procesamiento de tejidos vegetales y animales, a la conversión de nitrógeno y azufre en AMINOÁCIDOS y otros compuestos que pueden ser utilizados por plantas y animales. Algunas bacterias contienen clorofila y participan en la FOTOSÍNTESIS. ver también ARQUEEBACTERIAS, EUBACTERIAS, PROCARIOTAS.

Las bacterias existen en tres formas y tipos principales: esféricas (A), llamadas cocos, en forma de bastón (bacilo, B) y en espiral (espirilla, C). Los cocos se presentan en forma de bultos (estafilococos, 1), pares de dos (diplococos, 2) o cadenas (estreptococos, 3). A diferencia de los cocos, que no pueden moverse, los bacilos se mueven libremente; algunos de ellos, llamados peritrichia, están equipados con muchos flagelos (4) y pueden nadar, y las formas monotrichium (5, ver en la figura siguiente) tienen solo un flagelo. Los bacilos también pueden formar esporas (6) para sobrevivir un período de condiciones desfavorables SPIRILLA puede tener forma de sacacorchos, como la espiroqueta Leplospira (7), o puede ser ligeramente curvada, con flagelos, como Spirillum (8). Las imágenes se dan con una ampliación de x 5000.

Las bacterias no tienen núcleo; en cambio, tienen un nucleoide (1), un único bucle de ADN. Contiene genes, programas químicamente codificados que determinan la estructura de la bacteria. De media, las bacterias tienen 3.000 genes (frente a los 100.000 de los humanos). El citoplasma (2) también contiene gránulos de glucógeno (alimento) (3) y ribosomas (4), que le dan al citoplasma un aspecto granular y sirven para producir proteínas. En muchas bacterias, también contiene pequeños elementos genéticos llamados plásmidos. La mayoría de las bacterias, pero no todas, tienen paredes celulares protectoras rígidas (B). Vienen en dos tipos principales: el primer tipo tiene una capa gruesa (10-50 nm). Las bacterias con este tipo de células se denominan Gram positivas porque se tiñen de color púrpura brillante con el tinte Gram. Se ha demostrado que las bacterias gramnegativas tienen paredes más delgadas (1) con una capa adicional de proteínas y lípidos en el exterior (2). Este tipo de células no se tiñen de color violeta. Esta diferencia de propiedades se utiliza en medicina: las células de defensa del organismo reconocen las bacterias precisamente por sus paredes. La membrana celular (3) rodea el citoplasma, tiene sólo unas pocas moléculas de proteínas y lípidos de espesor y es una barrera a través de la cual una célula viva controla la entrada y salida de diversas sustancias. Algunas bacterias se mueven (C) utilizando flagelos (1), que giran mediante un gancho (2). La energía para el movimiento la proporciona el flujo de protones a través de la membrana celular (3), que IMPULSA el movimiento de un disco de moléculas de proteína (4) ubicado en la membrana. Una varilla (5) conecta este “rotor” de proteínas con el gancho a través de otro disco (6), que sella la pared celular.

Antes del desarrollo de sistemas sanitarios eficaces y del descubrimiento de los antibióticos, en Europa se extendían una y otra vez epidemias de enfermedades graves causadas por bacterias. Los síntomas de muchas enfermedades bacterianas son causados ​​por la acción de proteínas tóxicas (llamadas toxinas) que son producidas por las bacterias. . La toxina botulínica, producida por la bacteria Clostridium botulinum (que causa intoxicación alimentaria) es una de las más venenos fuertes La toxina tetánica, producida por el pariente Clostridium tetani (1), infecta heridas profundas y contaminadas. Cuando un impulso nervioso (2) provoca tensión en una célula muscular, la toxina bloquea la parte relajante de la señal y los músculos permanecen tensos (por eso la enfermedad se llama tétanos). EN países desarrollados La mayoría de las bacterias asesinas están ahora bajo control, la tuberculosis es rara y la difteria no es un problema grave. Sin embargo, en los países en desarrollo las enfermedades bacterianas siguen cobrando su precio.

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