En una sola cucharada de tierra de una milpa de Chalatenango viven más bacterias que personas hay en todo El Salvador. 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 fuentes termales de Ahuachapán, donde está la planta geotérmica, viven microbios que resisten el calor. Para entender la vida microbiana hay que empezar por su célula.
La célula procariota
En el microscopio del laboratorio del centro escolar, 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? Volvé a esta pregunta al final del apartado.
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Indicá tres diferencias estructurales entre una célula procariota bacteriana y una célula eucariota, y explicá qué consecuencia funcional tiene cada una.
Indicá tres diferencias estructurales entre una célula procariota bacteriana y una célula eucariota, y explicá qué consecuencia funcional tiene cada una.
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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Observá las bacterias del esquema (A a F). Clasificalas según su forma (coco, bacilo, espirilo o vibrio) y, en su caso, según su agrupación (diplococos, estreptococos,…
Observá las bacterias del esquema (A a F). Clasificalas según su forma (coco, bacilo, espirilo o vibrio) y, en su caso, según su agrupación (diplococos, estreptococos, estafilococos), poniendo un ejemplo conocido donde puedas.
Si sumergís 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?
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Explicá 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…
Explicá 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.
¿Qué es una endospora? Explicá cómo se forma, qué resistencia extraordinaria tiene (calor, desecación, desinfectantes) y por qué complica la esterilización en medicina y…
¿Qué es una endospora? Explicá cómo se forma, qué resistencia extraordinaria tiene (calor, desecación, desinfectantes) y por qué complica la esterilización en medicina y en conservas (ejemplos: tétanos, botulismo).
Una pupusa, 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.
En el ciclo del carbono, las bacterias heterótrofas descomponen la materia orgánica muerta y devuelven CO₂ a la atmósfera (y metano las metanógenas, en ambientes sin oxígeno). En sentido contrario, las fotoautótrofas (cianobacterias) y las quimioautótrofas fijan CO₂ y lo convierten en materia orgánica. Sin descomponedoras, el carbono quedaría atrapado en restos sin reciclar.
No todas las bacterias son patógenas: Lactobacillus fermenta la lactosa de la leche y produce ácido láctico, y por eso se usa en la industria alimentaria para elaborar yogur y otros productos fermentados, mientras que Salmonella o Vibrio cholerae son de importancia médica.
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Diferenciá una bacteria aeróbica estricta, una anaeróbica estricta y una anaeróbica facultativa, y asociá cada tipo a un ambiente (superficie del suelo, fondo de una…
Diferenciá una bacteria aeróbica estricta, una anaeróbica estricta y una anaeróbica facultativa, y asociá cada tipo a un ambiente (superficie del suelo, fondo de una herida profunda, tubo digestivo).
El metabolismo bacteriano es muy diverso. Describí los tipos fotoautótrofo, quimioautótrofo y heterótrofo: de dónde obtiene cada uno la energía y el carbono, y poné un…
El metabolismo bacteriano es muy diverso. Describí los tipos fotoautótrofo, quimioautótrofo y heterótrofo: de dónde obtiene cada uno la energía y el carbono, y poné un ejemplo de bacteria o de ambiente para cada tipo.
Explicá el papel esencial de las bacterias en los ciclos del nitrógeno y del carbono (fijación, nitrificación, desnitrificación y descomposición) y razoná qué ocurriría…
Explicá el papel esencial de las bacterias en los ciclos del nitrógeno y del carbono (fijación, nitrificación, desnitrificación y descomposición) y razoná qué ocurriría en los ecosistemas si desaparecieran.
Las arqueobacterias metanógenas producen metano. Explicá dónde viven (rumen de los herbívoros, fondos de pantanos y arrozales, plantas de tratamiento de aguas…
Las arqueobacterias metanógenas producen metano. Explicá 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).
La simbiosis bacteriana va mucho más allá del intestino humano. Describí un ejemplo concreto —las bacterias luminosas del calamar (Vibrio fischeri) o los nódulos de…
La simbiosis bacteriana va mucho más allá del intestino humano. Describí 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.
En la época seca, algunas presas y lagos de El Salvador, como el embalse del Cerrón Grande o el lago de Ilopango, 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 cavás en el lodo de un lago o de un manglar de la bahía de Jiquilisco, 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
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: Bacteria y Archaea
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?
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Muchas arqueobacterias son extremófilas (termófilas, halófilas, acidófilas). Describí qué ambientes colonizan, qué adaptaciones bioquímicas les permiten vivir allí y por…
Muchas arqueobacterias son extremófilas (termófilas, halófilas, acidófilas). Describí 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.
Citá dos diferencias moleculares entre eubacterias y arqueobacterias (por ejemplo, en la pared celular o en los lípidos de membrana) y explicá por qué se clasifican en…
Citá dos diferencias moleculares entre eubacterias y arqueobacterias (por ejemplo, en la pared celular o en los lípidos de membrana) y explicá por qué se clasifican en dominios distintos.
Las cianobacterias fueron llamadas «algas azules» durante siglos. Explicá por qué ese nombre era incorrecto (organización procariota), qué fotosíntesis realizan…
Las cianobacterias fueron llamadas «algas azules» durante siglos. Explicá por qué ese nombre era incorrecto (organización procariota), qué fotosíntesis realizan (oxigénica) y qué papel histórico jugaron en la atmósfera terrestre.
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.
En las células eucariotas, la captación de ADN externo se llama transfección: se introduce ADN (por ejemplo, un plásmido) en células de un cultivo mediante métodos químicos o eléctricos, y se usa en biotecnología y en medicina.
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¿Qué son los plásmidos? Explicá 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? Explicá 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.
El sarro de los dientes, la baba de las piedras del río y la capa resbalosa dentro de una tubería son comunidades bacterianas. ¿Por qué cuesta tanto eliminarlas?
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Los biofilms son comunidades bacterianas adheridas a una superficie y envueltas en una matriz. Explicá dónde se forman (sarro dental, catéteres, tuberías, piedras del…
Los biofilms son comunidades bacterianas adheridas a una superficie y envueltas en una matriz. Explicá 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.
En el laboratorio se usan medios selectivos y diferenciales. Explicá qué es cada tipo con un ejemplo (agar MacConkey selecciona gramnegativas y distingue fermentadoras…
En el laboratorio se usan medios selectivos y diferenciales. Explicá 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.
Volvé 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 libre en el nucleoide, y funcionan en suelo, agua, intestino y hasta en fuentes termales como las de Ahuachapán.
¡A practicar! 8 ejercicios de nivel medio en este apartado