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7° grado · Ciencias Naturales
Los microorganismos · Las bacterias

Eubacterias y arqueobacterias

En una sola cucharada de tierra de un cafetal de Matagalpa viven más bacterias que personas hay en toda Nicaragua. 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 las aguas termales y fumarolas de los volcanes de Nicaragua, como el Masaya, viven comunidades microbianas parecidas a las de hace miles de millones de años. 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 de la leche cuajada, en un cultivo láctico, 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 del lago Cocibolca 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

Metabolismo bacteriano y papel ecológico

Una tortilla, un rayo de sol o una roca con azufre del volcán Masaya 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

Cianobacterias, heterocistos y eutrofización

En la época seca, algunas lagunas y lagos de Nicaragua, como el Xolotlán, 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.

Respiraciones alternativas y sedimentos

Si cavas en el lodo de un lago o de la laguna de Tiscapa, 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

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?

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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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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Biofilms: bacterias en comunidad

Has visto el sarro en los dientes o la baba resbalosa en las piedras de un río. ¿Qué es esa capa y por qué cuesta tanto quitarla?

Se forman en el sarro dental, en catéteres y sondas, en tuberías y en las piedras del río. La matriz impide que los antibióticos y desinfectantes lleguen a todas las células, y las bacterias de las capas profundas crecen despacio, por lo que resisten más. En los hospitales, un biofilm en un catéter puede causar infecciones difíciles de eliminar.

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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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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.

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

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 ambientes extremos como las aguas termales de los volcanes.

Resumen

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