02 Bio2 MONERA (Procariotas, eucariotas y cianobacterias)

GENERALIDADES
Las bacterias son organismos unicelulares microscópicos, no tienen el núcleo definido ni presentan, en general, organelos membranosos internos, ni clorofila a excepcion de las cianobacterias. Pueden presentarse desnudas o con una cápsula gelatinosa, aisladas o en grupos y que pueden tener cilios o flagelos. Presentan abundantes ribosomas que trabajan en la síntesis de proteínas y ADN.
Presenta un sólo cromosoma de forma circular y libre en el citoplasma. Membrana plasmática delgada, flexible, formada de proteínas con grasas, insuficiente para los hábitats característicos. Pared celular rígida, gruesa, formada por: azúcares con proteínas.
La bacteria es el más simple y abundante de los organismos y puede vivir en tierra, agua, materia orgánica o en plantas y animales.
Tienen una gran importancia en la naturaleza, pues están presentes en los ciclos naturales del nitrógeno, del carbono, del fósforo, etc. y pueden transformar sustancias orgánicas en inorgánicas y viceversa.
Son también muy importantes en las fermentaciones aprovechadas por la industria y en la producción de antibióticos.
Desempeñan un factor importante en la destrucción de plantas y animales muertos.
En efecto, la vida en nuestro planeta no existiría sin bacterias, las cuales permiten muchas de las funciones esenciales de los ecosistemas. Una bacteria de tamaño típico es tan pequeña que es completamente invisible a la vista (por lo general entre 0,5 y 5 μm de longitud) .

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ARQUEOBACTERIAS

Es el grupo más antiguo. Las arqueobacterias, constituyen un fascinante conjunto de organismos y por sus especiales características se considera que conforman un dominio separado: Archaea.
Fenotípicamente, Archaea son muy parecidos a las Bacterias. La mayoría son pequeños (0.5-5 micras) y con formas de bastones, cocos y espirilos. Las Archaea generalmente se reproducen por fisión, como la mayoría de las Bacterias. Si bien lucen como bacterias poseen características bioquímicas y genéticas que las alejan de ellas. Por ejemplo:
No poseen paredes celulares con peptidoglicanos.
Presentan secuencias únicas en la unidad pequeña del ARNr
Poseen lípidos de membrana diferentes tanto de las bacterias como de los eucariotas (incluyendo enlaces éter en lugar de enlaces éster).

Hoy se encuentran limitadas a hábitats marginales como fuentes termales, depósitos profundos de petróleo caliente, fumarolas marinas, lagos salinos (incluso en el mar Muerto...). Se les llama extremófilas por habitar ambientes "extremos".

Basados en su fisiología se distinguen:

Metanogénicas son un grupo especializado de bacterias anaerobias que descomponen la materia orgánica y forma metano.
Halófilas viven en regiones con muy alta concentración de sal (NaCl); requieren una concentración de al menos 10% de cloruro de sodio para su crecimiento.
Termófilas viven en hábitat con temperaturas muy altas.

Se considera que las condiciones de crecimiento semejan a las existentes en los primeros tiempos de la historia de la Tierra por ello a estos organismos se los denominó arqueobacterias (del griego arkhaios = antiguo).

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EUBACTERIAS
Incluyen la mayor parte de los organismos definidos como bacterias, la mayoría son inofensivas e incluso beneficiosas, como por ejemplo producen también muchos de los antibióticos utilizados en medicina. Aunque algunas eubacterias ocasionan enfermedades en los organismos. Se encuentran en el suelo, el agua y el aire, así como en el tracto digestivo de animales y de los seres humanos. Son capaces de vivir tanto en ambientes aerobios (que contienen oxígeno) como anóxicoso anaerobios (que carecen de oxígeno). Algunas eubacterias contienen pigmentos que les permiten usar la luz como fuente de energía, otras dependen de compuestos orgánicos y algunas incluso pueden usar compuestos químicos inorgánicos como combustible para realizar los procesos celulares o pueden ser usadas para convertir las uvas en vino, y la leche en queso.

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CIANOBACTERIAS

Las Cianobacterias, son un grupo de bacterias que engloba aquellas que pueden realizar fotosíntesis oxigénica. Se trata de los únicos procariotas (células que tienen un ADN libre en el citoplasma, debido a que no poseen núcleo celular) que realizan esta fotosíntesis.

Durante mucho tiempo estas bacterias fueron llamadas Cianófitas y Cianofíceas, palabras que significan respectivamente "Plantas azules" y "Algas azules", pero desde el momento en el que se descubrió la diferencia que suponen con otro tipo de bacterias debido a que poseen células procariotas y no eucariotas, el nombre Cianobacteria se impuso rápidamente y se consolidó.

De sus características podemos señalar que es sorprendente que estas bacterias posean células procariotas, pero más sorprendente es que sean las únicas que realicen la fotosíntesis oxigénica. Pero no solo son las únicas, sino que fueron las primeras que realizaron este tipo de fotosíntesis y son responsables de la aparición de oxígeno en la atmósfera. Este tipo de bacterias determinaron la evolución de la biosfera de la Tierra.

Las Cianobacterias que más encontramos en la naturaleza son de tipo unicelular y presentan forma de esfera pero existen de varias formas. Pueden vivir aisladas o formando colonias filamentosas o globulares tanto en aguas dulces como saladas, pueden sobrevivir en condiciones extremas de temperatura y salinidad. Contienen clorofila a y ficobilinas (pigmentos accesorios de la fotosíntesis), estos pigmentos les dan la coloración característica verde (clorofila) y ficocianina que le da el color azulado.

Para que se de este tipo de fotosíntesis es necesaria la presencia de una fuente de electrones, que proviene en este caso del mismo agua donde estas bacterias residen. Cuando las Cianobacterias obtienen el Hidrógeno que contiene el agua (H2O), el oxígeno queda liberado (H2- 0). Hace millones de años, la acción de estas bacterias provocó que desde el agua surgiera gran cantidad de oxígeno al producirse este fenómeno, invadiendo la atmósfera "primitiva" de este gas.

Otro curioso proceso que estas bacterias pueden realizar es el de hacerse con el Dinitrogeno (N2) presente en el aire, donde es el gas más abundante y convertirlo en una forma de nitrógeno que todas las células pueden emplear, el Amonio (NH4). Esta fijación de Nitrógeno atmosférico es llevada a cabo por unas células modificadas de mayor tamaño llamadas heterocistos, dichas células intervienen también en la flotabilidad, sosteniendo a estas bacterias a una altura en el interior del agua que les permita captar la luz solar a la longitud de onda adecuada.

También hay que señalar que algunas de las Cianobacterias, producen ciertas toxinas que pueden llegar a causar algún problema tanto a humanos como a animales, sobre todo a aquellos que, habitando las zonas donde se encuentran estas bacterias, beben agua que las contiene. Dependiendo del género y la especie de bacteria, el espectro de toxinas que generan es más o menos amplio, pero únicamente se considera importante su efecto cuando se produce una explosión demográfica de Cianobacterias. Esto suele suceder sobre todo en aguas donde abunda el fósforo cuando se dan las condiciones ambientales idóneas.

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ESTRUCTURA DE LAS BACTERIAS

Membrana celular delgada, lipoproteica
Pared celular gruesa, glucoproteica
En las Arqueobacterias está formada de un alcohol que se llama Ácido diaminopimélico.
En las Eubacterias está formada de un alcohol que se llama Ácido peptidoglicano.
Cápsula viscosa inconstante, gruesa, permite la protección celular en contra de agentes físicos y químicos. Así mismo le permite adherirse para formar colonias.

Citoplasma muy denso, formado por túbulos proteínicos entrelazados, sirve de sostén
Ribosomas muy abundantes ya que la célula bacteriana es una célula que se reproduce rápidamente, trabajan durante la síntesis de proteínas
Material genético de un solo cromosoma con muy poca información, en forma circular y libre en el citoplasma
Gránulos que son vacuolas digestivas, guardan nutrientes de manera temporal. Pueden almacenar glucógeno, proteínas o grasas
Flagelos que son estructuras en forma de látigos formados de proteínas, se mueven en forma de látigo para crear corrientes que lo muevan o acerquen sus nutrientes

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FORMA DE LAS BACTERIAS

Coco (del griego kókkos, grano): de forma esférica.
Diplococo: cocos en grupos de dos.
Tetracoco: cocos en grupos de cuatro.
Estreptococo: cocos en cadenas.
Estafilococo: cocos en agrupaciones irregulares o en racimo.
Bacilo (del latín baculus, varilla): en forma de bastoncillo.

Formas helicoidales:
Vibrio: ligeramente curvados y en forma de coma, judía o cacahuete.
Espirilo: en forma helicoidal rígida o en forma de tirabuzón o espiral.
Espiroqueta: en forma de tirabuzón (helicoidal flexible).

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ADAPTACIÓN DE LAS BACTERIAS

Las células bacterianas tienen las siguientes adaptaciones:
Antiguedad:
Las células bacterianas son las más antiguas, por lo tanto suelen sobrevivir con pocos organelos o en hábitats extremos
Tamaño:
Su tamaño es pequeño y sus estructuras son muy resistentes
Nutrición:
Su nutrición autótrofa le permitió sobrevivir al acabarse los nutrientes en la antigüedad
Respiración:
Su respiración que puede ser dependiente o no del oxígeno le permitió sobrevivir a los cambios atmosféricos
Cápsula viscosa o mucilaginosa:
Le sirvió de inicio como protección contra el medio ambiente, en el presente le permite formar colonias y seguir sobreviviendo
Hábitat:
Sus características le permiten sobrevivir en hábitats variados y en climas extremos.

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METABOLISMO DE LAS BACTERIAS

La energía que las células bacterianas necesitan la toman mediante dos procesos:
*NUTRICIÓN
La nutrición en ambos representantes es autótrofa, con las siguientes variantes
Arqueobacterias
Fotosíntesis
Necesita del Hidrógeno de la molécula del agua
Quimiosíntesis
Necesita de sustancias químicas como alcoholes y cetonas
Eubacterias
Quimiosíntesis
Necesita de sustancias químicas como alcoholes y cetonas
Parasitismo
Vive dentro de un hospedero y se alimenta de sus reservas, puede o no enfermarlo

*RESPIRACIÓN
La respiración en las bacterias tiene las siguientes variantes
Arqueobacterias
Anaeróbica... En ausencia de oxígeno.
putrefacción... Necesita de las proteínas y elimina como desecho dos elementos: Nitrógeno y Azufre
Eubacterias
Aeróbica ... Dependiente del oxígeno
Anaeróbica... Pueden ser obligados o facultativos, mediante dos mecanismos
Putrefacción... Necesita de las proteínas y elimina como desecho dos elementos: Nitrógeno y Azufre
Fermentación... Necesita de azúcares y elimina como desecho un gas y un alcohol.

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REPRODUCCIÓN DE LAS BACTERIAS

*ARQUEOBACTERIAS
Asexual
Bipartición o fisión binaria

*EUBACTERIAS
 Sexual
Conjugación
 Asexual
Bipartición o fisión binaria

La Reproducción asexual.

La reproducción asexual es el sistema más primitivo de reproducción, el primero en aparecer en el curso evolutivo y por lo tanto el más extendido. Consideramos éste un sistema asexual pues, a partir de una sola célula original se originan dos individuos genéticamente idénticos entre si, es decir clones. La ventaja del primer sistema, reproducción asexual es su rapidez: si una bacteria está viviendo en un ambiente adecuado puede dividirse en unos veinte minutos y generar grandes poblaciones.


El método más habitual es la bipartición o fisión binaria en la que, a partir de una célula original, resultan dos células hijas aproxi­madamente iguales en tamaño y con la misma dotación genética: una copia de la molécula de ADN circular propia de la célula “madre” en cada una de ellas. Podemos considerar los siguientes pasos:

El proceso se inicia cuando la célula ha aumentado algo su tamaño y duplica su ADN.
Las dos moléculas resultantes permanecen unidas a la membrana por sitios cercanos.
La célula sintetiza los componentes fundamentales de la membrana: lípidos y proteínas que se incorporan a la zona situada entre los dos puntos de unión de las moléculas de ADN. Por lo tanto la célula se alarga, especialmente en esa zona central que separa los puntos de inserción del ADN.
Aparece entonces en la mitad de la célula una invaginación de las envueltas externas que por estrangulación progresa y divide al citoplasma en dos partes. Al mismo tiempo, nuevo material de la pared se deposita en la cara externa de la membrana.
En poco tiempo la célula habrá formado dos células hijas que serán clones, individuos genéticamente igua­les. Afortunadamente para las bacterias la elevada frecuencia de mutaciones permite que se genere una cierta diversidad, lo que resulta fundamental para conseguir su extraordinaria adaptabilidad a los cambios ambientales.

Reproducción sexual.

Las bacterias, en sentido estricto, no poseen mecanismos de reproducción sexual. No se forman gametos, ni estos se fusionan en un zigoto. Sin embargo si que tienen mecanismos de intercambio de genes que conllevan la aparición de bacterias “hijas” con características diferentes a las originales, lo que es una de las principales consecuencias de los procesos sexuales.

Existen en los procariotas tres mecanismos principales de intercambio de genes:

Conjugación: se realiza a través de pequeños fragmentos de ADN circula

denominados plásmidos. Estos plásmidos “de fertilidad” se denominan comúnmente “plásmidos F”. Una bacteria con este plásmido (F+) actuará como bacteria donadora. Las bacterias que no tienen este plásmido (F") actúan como receptoras. El proceso más habitual de conjugación es la transferencia del ADN del plásmido de una célula F+ a una F . Esto ocurre a través de un “pilus sexual” de la célula donadora que sirve para engancharse a la receptora y tirar de ella para aproximarla. Luego se forma un puente citoplasmático entre las dos célu­las. El ADN del plásmido F se replica y una copia se transfiere por el puente a la célula receptora. Después las células, ahora las dos son donadoras, se separan. En algunas bacterias donadoras el plásmido F puede integrarse en el genoma bacteriano. En este estado el plásmido F continúa provocando la conjugación y, al hacerlo, puede arrastrar consigo una buena parte del cromosoma bacteriano y transferir genes de la bacteria donadora a la receptora.

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BENEFICIOS DE LAS BACTERIAS

Elaboración de alimentos como la mantequilla, quesos, helados de crema, yogurt, vinagre.
Elaboración de fibras textiles como el lino y el cáñamo.
Curtido de pieles.
Ensilaje (es un proceso de conservación del forraje basado en una fermentación láctica del pasto que produce ácido láctico y una disminución del pH por debajo de 5. )
Elaboración del ácido láctico.
Elaboración de enzimas.
Elaboración de vacunas,
Estudios de genética.
Productoras de vitamina K.
Forman la flora intestinal.
Fijadoras del nitrógeno.
Desintegradoras de los cadáveres.

En el caso de las cionabacterias... La importancia de estas Bacterias para el planeta creemos que ha quedado clara. Podríamos señalar incluso que las cianobacterias fueron las que desarrollaron la fotosíntesis para toda la Tierra, y cambiaron de este modo drásticamente la vida en el planeta. Su capacidad para introducir oxigeno en la atmósfera y conseguir que se produzca la capa de ozono es vital para la vida tal como la conocemos. Son unos organismos extraordinarios que han colonizado no solo los medios marinos, sino también algunos medios terrestres.

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PERJUICIO O NOCIVIDAD DE LAS BACTERIAS

Médica... algunas bacterias son Patógenos.
Industrial ...descomponen los alimentos P Ej. Botulismo
Contaminan los alimentos al rociarlos con aguas negras, P Ej. Tifoidea

Algunas enfermedades causadas por bacterias:
Abscesos piógenos
Acné
Ántrax
Bartholinitis
Botulismo
Brucelosis
Carbunco
Celulitis
Clamidiasis
Cólera
Conjuntivitis
Diarrea infecciosa
Difteria
Disenteria
Encefalitis
Enfermedad de Brill - Zinsser
Erisipela
Escarlatina
Fiebre de malta
Fiebre manchada
Firbre puerperal
Fiebre Q
Fiebre reumática
Gangrena
Gastritis: Enfermedad con síntomas de (Irritación en el estómago, sensación de acidez, náuseas, hinchazón abdominal.
sensación de plenitud, reduciéndose el apetito aún a pesar de no haber comido, o haber comido poco. producida por bacteria Helicobacter Pylori.
Gingivitis
Gonorrea
Intoxicación alimenticia
Lepra
Linfogranuloma venéreo
Listeriosis
Mal del pinto
Meningitis
Neumonía
Otitis
Paratifoidea
Pebrina
Peste bubónica
Psitacosis
Septicemia
Sífilis
Tétanos
Tifo humano
Tifo murino,
Tifoidea,
Tos ferina,
Tuberculosis pulmonar,
Tuberculosis renal,
Uretritis
Yersiniasis