En una sola cucharada de tierra de un conuco de los Llanos viven más bacterias que personas hay en toda Venezuela. 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 del país hay comunidades microbianas que recuerdan 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 del yogur se ven homogéneas, sin ninguna compartimentación interna visible. ¿Dónde guardan su material genético si no tienen núcleo?
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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.
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.
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?
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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.
¿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).
Una arepa, 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.
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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).
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.
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.
En la época seca, algunos lagos y embalses de Venezuela 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 tipo de fotosíntesis realizan…
Las cianobacterias fueron llamadas «algas azules» durante siglos. Explica por qué ese nombre era incorrecto (organización procariota), qué tipo de fotosíntesis realizan (oxigénica) y qué papel histórico jugaron en la atmósfera terrestre.
Si cavas en el lodo de un lago o de una laguna de los Llanos, 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
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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).
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?
Biofilms
El sarro que se forma en los dientes, la capa resbalosa de las piedras de un río y la película dentro de una tubería tienen algo en común: son biofilms.
Se forman en sarro dental, catéteres, sondas, tuberías y piedras de ríos. Las bacterias de un biofilm resisten mucho más a los antibióticos y desinfectantes que las libres, porque la matriz frena la entrada de las sustancias, las células del fondo crecen despacio (y los antibióticos actúan sobre todo en células que crecen) y se intercambian genes de resistencia con facilidad. En los hospitales, un biofilm en un catéter es una fuente de 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.
En el laboratorio de un liceo de Barquisimeto, Gabriela analiza una muestra de agua de un pozo. Quiere saber si tiene bacterias de origen intestinal, pero a simple vista el agua se ve limpia. ¿Cómo lo averigua?
Un medio de cultivo es una mezcla de nutrientes gelificada con agar, que se vierte en una placa de Petri para que cada bacteria forme una colonia visible. Según lo que se le añade, el medio puede ser selectivo o diferencial.
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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.
Si arrancas con cuidado una mata de caraota del conuco, verás en sus raíces unas bolitas pequeñas. No son una enfermedad: dentro viven bacterias. ¿Qué ganan la planta y la bacteria?
Los dos socios deben «reconocerse». La raíz libera señales químicas (flavonoides), la bacteria responde con sus propias moléculas y la planta forma el nódulo solo para la bacteria adecuada. En el calamar, V. fischeri es captada del agua entre miles de especies, y solo brilla cuando hay muchas células juntas, porque detecta su densidad por una señal química (quórum).
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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.
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?
En los programas actuales se usan los nombres de los dominios, Bacteria y Archaea; «eubacterias» y «arqueobacterias» son los nombres antiguos. Esta tabla resume cómo se comparan con Eukarya.
Característica
Bacteria
Archaea
Eukarya
Núcleo y organelos membranosos
no
no
sí
Pared celular
peptidoglucano
sin peptidoglucano
celulosa, quitina o ninguna
Lípidos de membrana
enlaces éster
enlaces éter
enlaces éster
Ejemplos
E. coli, cianobacterias
metanógenas, halófilas
plantas, hongos, animales
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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.
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.
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 una pequeña molécula de ADN circular, independiente del cromosoma bacteriano, que se copia por su cuenta. Suele llevar genes útiles en situaciones concretas, como la resistencia a antibióticos o la producción de toxinas. Como puede pasar de una bacteria a otra (incluso de otra especie), una resistencia se extiende rápido y preocupa a los médicos: un antibiótico que antes servía deja de funcionar.
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 las aguas termales y en los conucos de los Llanos.
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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.