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Secundaria 4° · Biología–Geografía
Los microorganismos · Las bacterias

Eubacterias y arqueobacterias

En una sola cucharada de tierra de un cultivo de papa del Altiplano viven más bacterias que personas hay en todo Bolivia. Son los organismos más antiguos, más numerosos y metabólicamente más versátiles de la Tierra: hay bacterias que respiran azufre, que fabrican oxígeno, que viven a 110 °C o que sobreviven en salmueras saturadas. Hasta en lagunas salinas del Altiplano, como la Laguna Colorada en Potosí, viven comunidades microbianas muy antiguas, adaptadas a condiciones extremas. Para entender la vida microbiana hay que empezar por su célula.

La célula procariota

Al microscopio, una célula de la mejilla teñida muestra un núcleo oscuro bien delimitado, mientras que las bacterias del yogur se ven homogéneas, sin ninguna compartimentación interna visible. ¿Dónde guardan su material genético si no tienen núcleo?

Comparación entre una célula procariota con forma de bacilo (pared celular, membrana plasmática, citoplasma, nucleoide con ADN circular y ribosomas) y una célula eucariota animal (núcleo con envoltura nuclear, mitocondrias, retículo endoplasmático, aparato de Golgi y membrana plasmática). pared celular membrana plasmática citoplasma ribosomas nucleoide (ADN circular) núcleo mitocondria envoltura nuclear retículo endoplasmático aparato de Golgi membrana plasmática célula procariota 1-5 µm célula eucariota 10-100 µm dibujos sin escala: la procariota está mucho más ampliada
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Indica tres diferencias estructurales entre una célula procariota bacteriana y una célula eucariota, y explica qué consecuencia funcional tiene cada una.

Indica tres diferencias estructurales entre una célula procariota bacteriana y una célula eucariota, y explica qué consecuencia funcional tiene cada una.

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Formas y agrupaciones bacterianas

Esquema de las formas bacterianas básicas (coco, bacilo, espirilo y vibrio) y de las agrupaciones típicas de los cocos: diplococos, estreptococos y estafilococos. coco bacilo espirilo vibrio diplococos estreptococos estafilococos

Ejemplos conocidos: Streptococcus pyogenes (cocos en cadena, causa de la faringitis), Escherichia coli (bacilo), Vibrio cholerae (vibrio, el del cólera) y Spirillum (espirilo).

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Observa las bacterias del esquema (A a F). Clasifícalas según su forma (coco, bacilo, espirilo o vibrio) y, en su caso, según su agrupación (diplococos, estreptococos,…

Observa las bacterias del esquema (A a F). Clasifícalas según su forma (coco, bacilo, espirilo o vibrio) y, en su caso, según su agrupación (diplococos, estreptococos, estafilococos), poniendo un ejemplo conocido donde puedas.

A B C D E F
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Pared, cápsula, flagelos y pili

Si sumerges un glóbulo rojo en agua destilada, se hincha hasta estallar por ósmosis. Una bacteria de agua dulce no revienta: ¿qué estructura soporta esa enorme presión osmótica interna?

Corte de la envoltura de una bacteria grampositiva, con una capa gruesa de peptidoglucano sobre la membrana plasmática, y de una gramnegativa, con membrana externa, espacio periplásmico con una capa fina de peptidoglucano y membrana plasmática; abajo, el color que toma cada una con la tinción de Gram. Grampositiva Gramnegativa exterior exterior citoplasma peptidoglucano (capa gruesa) membrana plasmática citoplasma membrana externa espacio periplásmico peptidoglucano (capa fina) membrana plasmática retiene el violeta: morada no lo retiene: rosa
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Explica qué es la pared celular bacteriana (peptidoglucano) y en qué consiste la tinción de Gram: qué dos grandes grupos distingue (grampositivas y gramnegativas) y por…

Explica qué es la pared celular bacteriana (peptidoglucano) y en qué consiste la tinción de Gram: qué dos grandes grupos distingue (grampositivas y gramnegativas) y por qué es tan útil para elegir un tratamiento.

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a) Nombra tres estructuras externas que puede presentar una bacteria. b) Explica la función principal de cada una de ellas.
  1. a) Nombra tres estructuras externas que puede presentar una bacteria.
  2. b) Explica la función principal de cada una de ellas.
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¿Qué es una endospora? Explica cómo se forma, qué resistencia extraordinaria tiene (calor, desecación, desinfectantes) y por qué complica la esterilización en medicina y…

¿Qué es una endospora? Explica cómo se forma, qué resistencia extraordinaria tiene (calor, desecación, desinfectantes) y por qué complica la esterilización en medicina y en conservas (ejemplos: tétanos, botulismo).

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Biofilms: bacterias en comunidad

Al despertar sientes los dientes cubiertos de una capa pegajosa que el agua sola no saca. ¿Qué es y por qué cuesta tanto eliminarla?

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Los biofilms son comunidades bacterianas adheridas a una superficie y envueltas en una matriz. Explica dónde se forman (sarro dental, catéteres, tuberías, piedras del…

Los biofilms son comunidades bacterianas adheridas a una superficie y envueltas en una matriz. Explica dónde se forman (sarro dental, catéteres, tuberías, piedras del río), por qué son mucho más resistentes a los antibióticos y a los desinfectantes que las bacterias libres y qué problemas causan en hospitales.

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Metabolismo bacteriano y papel ecológico

Una marraqueta, un rayo de sol o una roca con azufre pueden ser "alimento" para distintas bacterias. Todo depende de dónde obtengan la energía y el carbono.

Clasificación de los tipos metabólicos de las bacterias según la fuente de energía (luz o reacciones químicas) y la fuente de carbono (CO₂ o materia orgánica): fotoautótrofas, quimioautótrofas y heterótrofas. energía luz química C: CO₂ (autótrofo) C: materia orgánica fotoautótrofo cianobacterias quimioautótrofo bact. del azufre heterótrofo la mayoría

El ciclo del carbono

Las bacterias también mueven el carbono. Los autótrofos (cianobacterias y plantas) fijan el CO₂ en materia orgánica. Las bacterias descomponedoras degradan los restos de plantas y animales muertos y devuelven el carbono a la atmósfera como CO₂ mediante la respiración. En ambientes sin oxígeno, la descomposición produce ácidos e hidrógeno, y las arqueas metanogénicas los transforman en metano.

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Diferencia una bacteria aeróbica estricta, una anaeróbica estricta y una anaeróbica facultativa, y asocia cada tipo a un ambiente (superficie del suelo, fondo de una…

Diferencia una bacteria aeróbica estricta, una anaeróbica estricta y una anaeróbica facultativa, y asocia cada tipo a un ambiente (superficie del suelo, fondo de una herida profunda, tubo digestivo).

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El metabolismo bacteriano es muy diverso. Describe los tipos fotoautótrofo, quimioautótrofo y heterótrofo: de dónde obtiene cada uno la energía y el carbono, y pon un…

El metabolismo bacteriano es muy diverso. Describe los tipos fotoautótrofo, quimioautótrofo y heterótrofo: de dónde obtiene cada uno la energía y el carbono, y pon un ejemplo de bacteria o de ambiente para cada tipo.

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Explica el papel esencial de las bacterias en los ciclos del nitrógeno y del carbono (fijación, nitrificación, desnitrificación y descomposición) y razona qué ocurriría…

Explica el papel esencial de las bacterias en los ciclos del nitrógeno y del carbono (fijación, nitrificación, desnitrificación y descomposición) y razona qué ocurriría en los ecosistemas si desaparecieran.

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Medios selectivos y diferenciales

Para saber qué bacterias hay en una muestra de agua de un río contaminado de la ciudad no basta mirar: hay que cultivarlas. ¿Cómo se distingue una bacteria de otra en una placa?

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En el laboratorio se usan medios selectivos y diferenciales. Explica qué es cada tipo con un ejemplo (agar MacConkey selecciona gramnegativas y distingue fermentadoras…

En el laboratorio se usan medios selectivos y diferenciales. Explica qué es cada tipo con un ejemplo (agar MacConkey selecciona gramnegativas y distingue fermentadoras de lactosa; agar sangre revela la hemólisis) y qué información aportan al identificar una bacteria desconocida.

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Cianobacterias, heterocistos y eutrofización

En verano, algunas bahías del lago Titicaca y lagunas contaminadas con aguas residuales se ponen verdes y huelen mal. ¿Qué organismo es el responsable y por qué aparece justo entonces?

Las cianobacterias hacen fotosíntesis oxigénica, como las plantas, pero son procariotas. Algunas, además, fijan nitrógeno con la enzima nitrogenasa. Hay un problema bioquímico: la nitrogenasa se inactiva con oxígeno, y la fotosíntesis produce oxígeno.

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Las cianobacterias fueron llamadas «algas azules» durante siglos. Explica por qué ese nombre era incorrecto (organización procariota), qué fotosíntesis realizan…

Las cianobacterias fueron llamadas «algas azules» durante siglos. Explica por qué ese nombre era incorrecto (organización procariota), qué fotosíntesis realizan (oxigénica) y qué papel histórico jugaron en la atmósfera terrestre.

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Respiraciones alternativas y sedimentos

Si cavas en el lodo de una laguna o de un río del llano beniano, la capa superficial es clara y las de abajo son oscuras y huelen a huevo podrido. Los microbios cambian con la profundidad: ¿qué decide quién vive dónde?

Toda respiración pasa electrones de un donador (materia orgánica, NADH) a un aceptor final. Cuanto más positivo es el potencial redox $E'$ del aceptor, más energía se libera por electrón y más ATP puede fabricar la célula.

Aceptor final Producto $E'$ aproximado (V) Quién lo usa
$\mathrm{O_2}$ $\mathrm{H_2O}$ $+0{,}82$ aerobios
$\mathrm{NO_3^-}$ $\mathrm{N_2}$ $+0{,}75$ desnitrificantes
$\mathrm{SO_4^{2-}}$ $\mathrm{H_2S}$ $-0{,}22$ sulfatorreductoras
$\mathrm{CO_2}$ $\mathrm{CH_4}$ $-0{,}24$ arqueas metanogénicas
Columna de sedimento con capas ordenadas por profundidad: aerobios hasta 2 centímetros, desnitrificantes hasta 6, sulfatorreductoras hasta 15 y metanogénicas por debajo, con el rendimiento energético decreciente. 0-2 cm: aerobios (O₂) 2-6 cm: desnitrificantes 6-15 cm: sulfatorreductoras > 15 cm: metanogénicas (CH₄) mayor profundidad = menos energía por electrón
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Las arqueobacterias metanógenas producen metano. Explica dónde viven (rumen de los herbívoros, fondos de pantanos y arrozales, plantas de tratamiento de aguas…

Las arqueobacterias metanógenas producen metano. Explica dónde viven (rumen de los herbívoros, fondos de pantanos y arrozales, plantas de tratamiento de aguas residuales), de qué se alimentan y por qué su metabolismo interesa a la vez al clima (el metano como gas de efecto invernadero) y a la energía (biogás).

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Microbiota, nicho y antibióticos

En el intestino de una persona sana viven billones de bacterias, y casi todas son inofensivas o útiles. ¿Por qué una bacteria que estaba ahí sin causar nada puede, de repente, enfermar al paciente?

Simbiosis: socios que se reconocen

La microbiota es solo un ejemplo: muchas bacterias viven en simbiosis con plantas y animales, y cada socio aporta algo.

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La simbiosis bacteriana va mucho más allá del intestino humano. Describe un ejemplo concreto —las bacterias luminosas del calamar (Vibrio fischeri) o los nódulos de…

La simbiosis bacteriana va mucho más allá del intestino humano. Describe un ejemplo concreto —las bacterias luminosas del calamar (Vibrio fischeri) o los nódulos de Rhizobium en las leguminosas— explicando qué aporta cada socio y cómo se «reconocen» para establecer la asociación.

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Dos dominios: eubacterias y arqueobacterias

A finales de la década de 1970, Carl Woese comparó secuencias de ARN ribosómico y descubrió que los microbios de fuentes hidrotermales diferían más de Escherichia coli que esta de un vegetal. ¿Cómo pueden ser linajes tan distintos dos organismos de aspecto idéntico al microscopio?

Árbol filogenético de los tres dominios: desde un antepasado común se separa primero Bacteria, y después Archaea y Eukarya, que son linajes hermanos. Bacteria Archaea Eukarya antepasado común
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Muchas arqueobacterias son extremófilas (termófilas, halófilas, acidófilas). Describe qué ambientes colonizan, qué adaptaciones bioquímicas les permiten vivir allí y por…

Muchas arqueobacterias son extremófilas (termófilas, halófilas, acidófilas). Describe qué ambientes colonizan, qué adaptaciones bioquímicas les permiten vivir allí y por qué su estudio interesa a las hipótesis sobre el origen de la vida.

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Cita dos diferencias moleculares entre eubacterias y arqueobacterias (por ejemplo en la pared celular o en los lípidos de membrana) y explica por qué se clasifican en…

Cita dos diferencias moleculares entre eubacterias y arqueobacterias (por ejemplo en la pared celular o en los lípidos de membrana) y explica por qué se clasifican en dominios distintos.

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Transferencia horizontal de genes

Las bacterias se reproducen habitualmente por fisión binaria (cada célula se divide en dos idénticas), pero pueden adquirir ADN sin reproducirse. La transformación capta ADN libre del medio; la transducción lo transporta mediante bacteriófagos (virus de bacterias); la conjugación transfiere ADN, con frecuencia plásmidos, por contacto entre células.

Un plásmido es un pequeño ADN circular extra, independiente del cromosoma, que se copia solo y puede pasar de una bacteria a otra. Suele llevar genes útiles en condiciones concretas: resistencia a antibióticos, toxinas o enzimas para aprovechar un alimento nuevo. Preocupa a los médicos porque una bacteria inofensiva puede pasarle a una peligrosa un plásmido de resistencia, y el tratamiento deja de funcionar.

Tres vías de transferencia horizontal de genes: transformación (ADN libre captado del medio), transducción (un fago lleva ADN de una bacteria a otra) y conjugación (un plásmido pasa por un pilus sexual). transformación ADN libre del medio transducción un fago lleva el ADN conjugación plásmido por el pilus
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¿Qué son los plásmidos? Explica qué tipo de genes suelen llevar (resistencias a antibióticos, toxinas) y por qué su capacidad de pasar de una bacteria a otra preocupa a…

¿Qué son los plásmidos? Explica qué tipo de genes suelen llevar (resistencias a antibióticos, toxinas) y por qué su capacidad de pasar de una bacteria a otra preocupa a los médicos.

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Bacterias beneficiosas: Lactobacillus y fermentación

El yogur del desayuno y el api con pastel no se hacen solos. ¿Qué bacterias transforman la leche?

Los Lactobacillus son bacilos grampositivos, heterótrofos y anaerobios facultativos. Fermentan la lactosa de la leche y producen ácido láctico, que la espesa, le da sabor ácido y dificulta que crezcan bacterias dañinas. Así se elaboran el yogur y otros productos fermentados. Viven también en el intestino y la vagina, donde forman parte de la microbiota protectora.

Vuelve al principio: las bacterias son procariotas, sin núcleo ni organelos membranosos, y aun así dominan la Tierra por su metabolismo, su rapidez y su capacidad de intercambiar genes. Su ADN flota en el nucleoide y funcionan en suelo, agua, intestino y hasta en lagunas extremas como la Laguna Colorada.

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