MICROORGANISMOS PROCARIOTAS. ESTRUCTURA CÉLULAS BACTERIANAS

a) Tamaño medio entre 1 y 10 micras pero existe un amplio rango según las especies,
desde el auténtico «gigante» entre las bacterias, que mide 0,5 mm, hasta bacterias relativamente pequeñas como Haemophilus influenzae, que mide 0.25 x 1.2 μm, o los organismos celulares más pequeños que existen, los micoplasmas, muchos de los cuales no superan los 0.2 μm de diámetro.

b) Formas muy variadas: cocos (esféricas), bacilos (alargadas), espirilos (espirales) y vibrios (forma de «coma»). Pueden vivir aisladas o formando agrupaciones de diferente morfología. Estas agrupaciones bacterianas surgen cuando las células tienden a permanecer unidas tras la división. Pueden ser: diplococos y diplobacilos (parejas); estreptococos y estreptobacilos (cadenas); tétradas (cuatro cocos en un plano), sarcinas (paquetes cúbicos) y estafilococos (racimos irregulares).

PARTES

• Cápsula. Capa más externa, viscosa, que no aparece en todas las bacterias. Compuesta por polisacáridos y proteínas. Facilita la adhesión de las bacterias hijas entre sí para formar colonias o la adhesión al sustrato en que viven. Tiene función protectora frente a la desecación, fagocitosis, bacteriófagos, anticuerpos… Por eso, en muchas ocasiones, está relacionada con la capacidad patógena de algunas bacterias ya que permite, además, la adhesión de las mismas a las células del hospedador. Interviene también en procesos de intercambio de agua, iones y sustancias nutritivas.
• Pared celular. Cubierta externa rígida compuesta principalmente por peptidoglicano o mureína). Da forma a las bacterias y las protege de los fenómenos osmóticos. La acción antimicrobiana de muchos antibióticos, como la penicilina, consiste en interferir en la síntesis de la pared celular. La lisozima de nuestras lágrimas o de la saliva previene infecciones porque rompe el enlace β glucosídico.
  La pared celular se encuentra en todas las eubacterias, excepto en Chlamydias y Mycoplasmas. Según su estructura, distinguimos:
  • Bacterias Gram-positivas (Gram+). Pared monoestratificada con una capa gruesa de mureína. El resto la forman ácidos teicoicos, lipoteicoicos, polisacáridos y polipéptidos.
  • Bacterias Gram-negativas (Gram-). Pared estratificada con una capa más fina de mureína (5-20% de peptidoglicanos) y, además, lipoproteínas y lipopolisacáridos formando una membrana externa. La zona que separa la membrana y esta segunda bicapa es el espacio periplásmico. En estas bacterias, los tetrapéptidos enlazan directamente, en lugar de unirse por puentes de pentaglicina. Además, ambas difieren en los aminoácidos que constituyen los tetrapéptidos ya que las Gram- no tienen D-aminoácidos.

Ambos tipos de bacterias se diferencian al ser tratadas con la tinción de Gram. Las Gram+ quedan en color azul-violeta (cristal violeta) y las Gram- en color rojo-rosa (safranina).

Las arqueobacterias tienen la pared con distinta estructura y composición que las eubacterias. No contiene peptidoglicano, aunque sí puede contener una sustancia similar llamada pseudopeptidoglicano, diferenciándose también Gram+ y Gram-. Algunas de ellas carecen de pared celular. Al no tener mureína, son resistentes a la lisozima y los antibióticos que actúan destruyendo este componente o impidiendo su síntesis, respectivamente.

• Membrana plasmática y membranas internas. Envuelta lipoproteica (45% de lípidos) de 75 Å de grosor con estructura de membrana unitaria rodeando el citoplasma. A diferencia de las eucariotas, carece de colesterol o esteroles afines. Mantiene constante el medio interno gracias a su permeabilidad selectiva, controlando el intercambio de sustancias con el exterior, y contiene numerosos enzimas que intervienen en procesos metabólicos. La membrana plasmática tiene numerosos repliegues hacia el interior con funciones diversas, los mesosomas.
  Los mesosomas se encuentran unidos al ADN e intervienen en su reparto durante la división. Contienen también importantes enzimas y sustancias responsables de procesos metabólicos como el transporte de electrones, la fotosíntesis o la replicación del ADN. Por eso, son más numerosos y desarrollados en las bacterias aerobias y fotosintéticas que en las anaerobias heterótrofas. En algunas bacterias fotosintéticas (en las cianobacterias) las membranas de los mesosomas con pigmentos fotosintéticos se desgajan formando vesículas que constituyen tilacoides homólogos a los de los cloroplastos.
  En las membranas podemos encontrar, por tanto, enzimas como ATP sintetasas para la respiración, los complejos del fotosistema I en algunas bacterias fotosintéticas, la ADN polimerasa para la replicación, nitrogenasas para asimilar nitritos o nitratos en las bacterias nitrificantes…
  En las arqueobacterias, los lípidos de la membrana carecen de ácidos grasos y, en su lugar, contienen isoprenoides que se unen a la glicerina por enlaces éter y no éster.
• Citoplasma. Compuesto por un medio líquido denominado citosol que contiene distintas partículas insolubles en suspensión, incluyendo los ribosomas.
  • El citosol es una disolución acuosa que contiene iones, pequeñas moléculas y macromoléculas solubles como ciertas proteínas.
  • Inclusiones: Gránulos de reserva sin membrana que contienen glucógeno, almidón, lípidos, polifosfato…
  • Vacuolas gasíferas: contienen aire y actúan como flotadores de la bacteria para poder ascender y obtener más luz (en cianobacterias). Su envuelta es rígida y formada por proteínas en una sola capa.
  • Clorosomas: vesículas de reserva de pigmentos fotosintéticos. Tienen, como las vacuolas gasíferas, una envuelta proteica diferente a la membrana plasmática y, por eso, no se consideran orgánulos membranosos.
  • Ribosomas. Son los únicos orgánulos comunes a las células eucariotas. Hay entre 5000 y 20000, libres en el citoplasma o formando polirribosomas. Algo diferentes a los de eucariotas, 70S (50S+30S), en lugar de 80S. Compuestos por 60% ARN + 40% proteínas. Sintetizan las proteínas a partir de la información del ARNm (traducción).
• Nucleoide y plásmidos. Se conoce como nucleoide a la región concreta del citoplasma en la que se encuentra el material genético (genóforo) de la bacteria. Está constituido, con pocas excepciones, por una sola molécula desnuda de ADN circular bicatenario superenrrollado formando un solo cromosoma, al que se unen ARN y proteínas no histónicas (salvo en arqueobacterias, donde sí hay histonas), y anclado a los pliegues de la membrana plasmática. Muchas bacterias poseen, además, uno o varios elementos genéticos accesorios extracromosómicos, denominados plásmidos. Son pequeñas moléculas de ADN circular con capacidad de replicación autónoma que confieren a la bacteria ciertas propiedades (capacidad de formar pelos sexuales, resistencia frente antibióticos,…). Los plásmidos no suelen determinar productos esenciales para el crecimiento (por eso son dispensables), pero en la naturaleza parece que resultan favorecidas las bacterias con algún plásmido.
• Apéndices externos
  • Flagelos. Prolongaciones finas de mayor longitud que la bacteria y que dan motilidad a las células que los llevan. Entre 1 y 100 por célula. Estructura diferente de los de células eucarióticas. Compuestos por flagelina, una proteína. No están rodeados por la membrana plasmática. Poseen un corpúsculo basal (unido a la membrana y pared celular), un gancho en forma de codo y un largo filamento rígido. El movimiento es giratorio y se produce gracias a los anillos proteicos de la base incrustados en membrana y pared. La inserción de los flagelos suele ser polar o subpolar, aunque también existen bacterias con inserción lateral. Existen bacterias: atricas (sin flagelo), monotricas (un solo flagelo), lofotricas (con un penacho de flagelos en un extremo), anfitricas (grupos de flagelos en ambos polos) y peritricas (rodeando toda la bacteria).
  • Pelos o pili. Son apéndices filamentosos rectos, rígidos y huecos, más cortos y finos que los flagelos, que aparecen en muchas bacterias, especialmente en bacterias Gram-negativas. Están formados por una proteína (pilina) dispuesta helicoidalmente dejando un hueco central y se implantan a nivel de la membrana plasmática. Sirven para unirse a sustratos vivos o inertes (se llaman entonces fimbrias o pelos adhesivos) y, los denominados pelos sexuales (más largos y gruesos), intervienen en la conjugación bacteriana (intercambio de material genético de unas bacterias con otras).