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TEMA 2. LA CÉLULA BACTERIANA.
(Microbiología para ciencias de la salud, Cap.2., sección 2.1,- 2.2,- 2.5.1-.,2.5.3.
Objetivos
Después del estudio de este capítulo hay que comprender y conocer:
- Los métodos de observación de las bacterias.
- Los fundamentos de las técnicas de cultivo.
- Las principales características morfológicas de las bacterias.
- La función de las diferentes estructuras.
- Los fundamentos de la identificación de las bacterias.
El pequeño tamaño, la transparencia que dificulta su observación y el desconocimiento de sus características metabólicas explican que el mundo microbiano estuviera asentado hasta hace poco en la ignorancia humana. Sencillos pero ingeniosos métodos han permitido conocer lo que hoy sabemos de las bacterias. Revisaremos los más habituales.
2.1. MÉTODOS DE ESTUDIO
2.1.1. El microscopio
El microscopio óptico permite ampliar el tamaño de las imágenes, es decir, aumenta la capacidad de observar dos puntos muy próximos, que a simple vista parecen uno solo, como puntos separados, lo que se denomina poder de resolución del microscopio. Los microscopios ópticos no resuelven más de 0, μm (micras o milésimas de milímetro), pero es suficiente para observar la mayoría de las bacterias, no así los virus. Normalmente se utilizan los llamados microscopios compuestos (figura 2.1), que constan de un sistema de iluminación ( lámpara y condensador ), un grupo de lentes próximas al objeto que hay que estudiar ( objetivo ) y otro grupo de lentes próximas a los ojos del observador ( ocular ). El aumento total se calcula multiplicando los aumentos del objetivo por los del ocular, pudiendo llegar a 1.250 aumentos.
Los condensadores especiales de campo oscuro , que iluminan oblicuamente las muestras, permiten aumentar algo la resolución de los microscopios. Son útiles para observar bacterias muy finas, como el agente de la sífilis.
Figura 2.1. Microscopio compuesto.
Los microscopios electrónicos utilizan haces de electrones en vez de luz, y permiten observar objetos mucho más pequeños (p. ej., 0,001 μ) que el microscopio óptico, como son los virus o estructuras bacterianas.
Los objetos que van a observarse al microscopio se denominan preparaciones , y normalmente se elaboran depositando una gota de la muestra problema sobre un vidrio ( portaobjetos ), se deja secar y se aplican colorantes especiales ( tinciones ).
Cuando la observación al microscopio se realiza directamente en preparaciones sin secar ni teñir hablamos de examen en fresco. Las preparaciones en fresco se utilizan, por ejemplo, en el examen de heces para la observación de parásitos (protozoos, huevos de gusanos) o de la movilidad de bacterias.
2.2. MEDIOS DE CULTIVO
Al crecimiento bacteriano fuera de su hábitat natural (p. ej., cuando se realiza en el laboratorio) se le denomina crecimiento en cultivo. Un cultivo es una población de microorganismos que crece en un medio artificial, y el soporte que permite el crecimiento de las bacterias fuera de su hábitat se llama medio de cultivo.
Al proceso de dejar un medio de cultivo en unas condiciones adecuadas para que las bacterias se desarrollen se denomina incubación.
Los medios de cultivo permiten obtener poblaciones de bacterias in vitro , es decir, en el laboratorio, en contraste con el desarrollo de un microorganismo en un huésped viviente o in vivo.
Los medios de cultivo son mezclas complejas de sustancias químicas y/o productos naturales (proteínas, sangre, suero, etc.) capaces de soportar el crecimiento de las bacterias. Pueden ser líquidos o sólidos.
Los medios de cultivo sólidos son medios líquidos a los que se añade una sustancia (normalmente agar ) para que solidifiquen y adquieran consistencia. Los medios de cultivo pueden prepararse mezclando los diversos componentes, después disolviéndolos (normalmente por calentamiento) y esterilizando el medio ya completo (generalmente en autoclave). También pueden adquirirse
bacterias más delicadas, como Neisseria gonorrhoeae (gonococo). Existen diversos medios de transporte, según el tipo de microorganismo que se quiera investigar, siendo los más conocidos el de Stuart y el de Amies , destinados a la conservación de muestras para estudios bacteriológicos. Existen otros medios de transporte para otros propósitos, como la conservación de anaerobios, la conservación de virus, etc.
TABLA 2.1 Diferencias entre células eucariotas y
procariotas
Figura 2.4. Formas de bacterias.
Figura 2.5. Formas de bacterias.
2.5. CRECIMIENTO BACTERIANO
2.5.1. Condiciones ambientales y
crecimiento bacteriano
- Agua : requerimiento absoluto para el crecimiento de las bacterias. En general, al menos el 80% de la masa de las bacterias es agua, por lo que la disponibilidad de agua condiciona el tamaño de las poblaciones bacterianas.
- Oxígeno : las bacterias difieren en sus necesidades de oxígeno molecular para crecer. Las bacterias que son capaces de usar el oxígeno como aceptor final de electrones en su cadena respiratoria crecen en la atmósfera habitual que contiene aproximadamente un 21% de oxígeno ( aerobiosis ) y se denominan aerobias. Aquellas bacterias que crecen sin la presencia de oxígeno ( anaerobiosis ) se denominan anaerobias. Son bacterias aerobias estrictas aquellas que no pueden crecer en anaerobiosis, anaerobias estrictas aquellas que no pueden crecer en aerobiosis y bacterias facultativas las que crecen en aerobiosis y anaerobiosis. Las bacterias incapaces de usar oxígeno como aceptor final en su respiración pero que crecen en presencia de oxígeno se llaman aerotolerantes.
Determinadas bacterias, al crecer en presencia de oxígeno, producen agua oxigenada, que es muy tóxica, y por ello poseen una enzima denominada catalasa , que destruye el agua oxigenada. El tipo de respuesta de las distintas bacterias al oxígeno (es decir, la determinación de si son aerobias, anaerobias o facultativas) es muy importante en el trabajo de laboratorio, ya que las muestras donde se quieren obtener cultivos bacterianos han de ser incubadas en la atmósfera adecuada para su crecimiento.
La necesidad de oxígeno de algunas bacterias influye, a veces, en su virulencia y en las enfermedades que producen. Así, determinadas bacterias causantes de la gangrena (secciones 9.4, 27.3.1 y 27.3.2) no pueden desarrollarse en tejidos normales bien vascularizados que tengan un suministro de oxígeno adecuado.
- Anhídrido carbónico : muchas bacterias patógenas, como los meningococos, requieren para su cultivo un contenido de un 5-10% de CO 2 en la atmósfera. Esta atmósfera se logra fácilmente en un recipiente con una vela encendida. Cerrando el recipiente, la vela se apaga al llegar a la proporción citada de CO 2.
- Temperatura : las bacterias también difieren en su temperatura óptima de crecimiento: psicrófilas : por debajo de 20 °C; mesófilas : entre 20 y 40 °C; termófilas : entre 55 y 80 ° C. La mayoría de las bacterias patógenas son mesófilas y crecen mejor a temperaturas de alrededor de 37 °C (temperatura del cuerpo humano).
- pH : como cabía esperar, el pH óptimo para el desarrollo de las bacterias que producen enfermedad en el hombre es el pH fisiológico 7,2.
- Productos metabólicos bacterianos : además de la producción de energía por los diferentes mecanismos citados anteriormente para las funciones fisiológicas, las bacterias sintetizan estructuras y las transportan a donde corresponda (cápsula, pared, flagelo, etc.). Una bacteria de E. coli fabrica una bacteria hija en 18-20 minutos. Además, las bacterias producen una gran cantidad de sustancias de gran interés (diagnóstico, patogénico, industrial, ecológico), como es el caso de pigmentos, toxinas, vitaminas, antibióticos, etc.
