Las bacterias son microorganismos muy pequeños, increíblemente antiguos y, hasta cierto punto, bastante simples. Según la clasificación moderna, se separaron en un dominio separado de organismos, lo que indica una diferencia significativa entre las bacterias de otras formas de vida.
Las bacterias son los organismos vivos más comunes y, en consecuencia, los más numerosos, son, sin exagerar, ubicuos y se sienten muy bien en cualquier entorno: agua, aire, tierra, así como dentro de otros organismos. Entonces, en una gota de agua, su número puede llegar a varios millones, y en el cuerpo humano hay alrededor de diez más que todas nuestras células.
¿Quiénes son las bacterias?
Se trata de organismos microscópicos, predominantemente unicelulares, cuya principal diferencia es la ausencia de núcleo celular. La base de la célula, el citoplasma, contiene ribosomas y un nucleoide, que es el material genético de las bacterias. Todo esto está separado del mundo exterior por la membrana citoplasmática o plasmalema, que a su vez está recubierta por una pared celular y una cápsula más densa. Algunos tipos de bacterias tienen flagelos externos, su número y tamaño pueden variar mucho, pero el propósito es siempre el mismo: con su ayuda, las bacterias se mueven.
La estructura y el contenido de una célula bacteriana.
¿Qué son las bacterias?
Formas y tamaños
Las formas en los diferentes tipos de bacterias son muy variables: pueden ser redondas, en forma de varilla, enrevesadas, estrelladas, tetraédricas, cúbicas, en forma de C u O, así como irregulares.
Las bacterias varían en tamaño aún más. Entonces, Mycoplasma mycoides, la especie más pequeña de todo el reino tiene una longitud de 0.1 - 0.25 micrómetros, y la bacteria más grande Thiomargarita namibiensis alcanza 0.75 mm, se puede ver incluso con un ojo desarmado. En promedio, los tamaños oscilan entre 0,5 y 5 micrones.
Metabolismo o metabolismo
Las bacterias son extremadamente diversas a la hora de obtener energía y nutrientes. Pero al mismo tiempo, es bastante fácil generalizarlos, dividiéndolos en varios grupos.
Según el método de obtención de nutrientes (carbonos), las bacterias se dividen en:
- autótrofos- organismos capaces de sintetizar independientemente todas las sustancias orgánicas necesarias para su actividad vital;
- heterótrofos- organismos capaces de transformar solo compuestos orgánicos prefabricados y, por lo tanto, necesitan la ayuda de otros organismos que les producirían estas sustancias.
Por el método de obtención de energía:
- fotótrofos- organismos que producen la energía necesaria como resultado de la fotosíntesis
- quimiotrofos- organismos que generan energía mediante la realización de diversas reacciones químicas.
¿Cómo crecen las bacterias?
El crecimiento y la reproducción de las bacterias están estrechamente relacionados. Habiendo alcanzado un cierto tamaño, comienzan a reproducirse. En la mayoría de los tipos de bacterias, este proceso puede ser extremadamente rápido. La división celular, por ejemplo, puede tardar menos de 10 minutos, y el número de nuevas bacterias crece exponencialmente a medida que cada nuevo organismo se divide en dos.
Hay 3 tipos diferentes de reproducción:
- división- una bacteria se divide en dos absolutamente idénticas genéticamente.
- en ciernes- en los polos de la bacteria materna, se forman uno o más brotes (hasta 4), mientras que la célula materna envejece y muere.
- primitivo proceso sexual- una parte del ADN de las células parentales se transfiere a la hija y aparece una bacteria con un conjunto fundamentalmente nuevo de genes.
El primer tipo es el más común y más rápido, el último es increíblemente importante, y no solo para las bacterias, sino para toda la vida en general.
Los animales, incluidos los humanos, albergan una amplia variedad de microorganismos y bacterias. Algunas de estas diminutas criaturas cumplen funciones como la digestión, mientras que otras pueden ser las culpables de enfermedades mortales.
El microbiólogo Martin Blazer de la Facultad de Medicina de la Universidad de Nueva York define el microbioma como "la colección de todos los microorganismos que viven en el cuerpo humano e interactúan entre sí y consigo mismos". Algunos de los habitantes del cuerpo humano, incluidas bacterias, hongos y varios organismos unicelulares protozoarios, exhiben propiedades asombrosas. Aquí hay 5 hechos sobre la vida dentro de nosotros.
1. La cantidad de microbios y bacterias en el cuerpo excede la cantidad de células en el cuerpo humano.
El cuerpo humano está literalmente repleto de microbios: según algunos informes, hay unas diez veces más células bacterianas dentro de nosotros que células corporales. Como dijo Martin Blazer en una entrevista con LiveScience: "Por supuesto, nadie contará cuántas bacterias viven en una persona, el número exacto no importa, pero una cosa está clara: hay muchas más bacterias que las células de las que son hechos."
El desarrollo de las bacterias que habitan en nuestro "mundo interior" tuvo lugar a lo largo de la evolución humana y continúa hasta el día de hoy. Se espera que en 2013 se complete un proyecto a gran escala de 5 años para catalogar y clasificar el microbioma humano; cientos de científicos de todo el mundo han trabajado en él.
2. Las personas nacen sin bacterias
Sabiendo el papel importante que juegan los microorganismos en el soporte vital, se podría pensar que las bacterias nacen junto con una persona. Sin embargo, resultó que este no es el caso: según Blazer, las personas nacen sin bacterias y las adquieren durante los primeros años de vida.
El bebé recibe la primera "porción" de microbios cuando pasa por el canal de parto de la madre, pero si el bebé nació con la ayuda de una cesárea, entonces no recibe esta porción de microorganismos, lo que puede aumentar el riesgo de ciertos tipos de alergias y obesidad.
La mayor parte del microbioma de un niño se forma a la edad de tres años; este es un período de desarrollo intensivo de todos los sistemas del cuerpo.
3. Una bacteria puede hacer tanto bien como mal
Algunos microbios causan enfermedades, otros pueden proteger contra ellos y, a veces, las mismas bacterias pueden dañar y tener un efecto positivo.
Por ejemplo, Helicobacter Pylori: una vez que estas bacterias se generalizaron, vivían en los cuerpos de casi todas las personas en la Tierra, pero ahora solo la mitad de la humanidad las tiene. La mayoría de estas bacterias no causan ningún problema a sus "huéspedes", pero en algunos casos pueden contribuir a la formación de úlceras dolorosas en el tracto digestivo (para trabajar en el estudio del efecto de Helicobacter Pylori sobre la aparición de gastritis y gastritis gástrica). y úlceras duodenales, el médico australiano Marshall Barry en 2005 año recibió el Premio Nobel).
Se pueden usar antibióticos para derrotar a las bacterias, pero Blazer y sus colegas encontraron que la ausencia de este microorganismo puede causar esofagitis por reflujo (daño a la membrana mucosa) e incluso cáncer de esófago.
Por lo tanto, algunas bacterias pueden ser beneficiosas y mortales.
4. El tratamiento con antibióticos puede provocar asma y obesidad
En 1928, Alexander Flemming inventó la penicilina y supuso un gran avance en la medicina. Los antibióticos se usan ampliamente en todo el mundo para combatir una amplia variedad de enfermedades, pero estudios recientes muestran que el uso de antibióticos puede aumentar el riesgo de asma, enfermedad inflamatoria intestinal e incluso obesidad. Además, los microbios han aprendido a adaptarse a los antibióticos: por ejemplo, Staphylococcus aureus resistente a la meticilina puede causar enfermedades graves como neumonía o sepsis.
Por supuesto, hay ocasiones en las que es necesario el tratamiento con antibióticos, pero como Martin Blazer le dijo a WordsSideKick.com, a veces debe abstenerse de usarlos: algunas infecciones de oído o garganta infantiles pueden desaparecer por sí solas.
5. Los probióticos no son tan buenos como creen
Recientemente, ha habido una locura mundial por los complementos alimenticios probióticos (compuestos por microorganismos): muchos los toman después de un tratamiento con antibióticos, creyendo que esto les dará salud. ¿Qué tan justificado está su uso?
“El concepto mismo de restaurar la microflora después del uso de antibióticos es bueno”, dice Blazer. "Pero es ingenuo pensar que tomar probióticos que contienen uno o más tipos de microorganismos puede lograr resultados impresionantes: ¡tenemos miles de variedades en nuestros cuerpos!" El científico cree que los vendedores de probióticos exageran los efectos positivos de sus medicamentos.
“Quizás en el futuro tengamos probióticos que puedan combatir enfermedades, pero aún queda un largo camino por recorrer, esta industria es demasiado joven”, resume el microbiólogo.
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Las bacterias son el organismo más antiguo de la tierra y también el más simple en estructura. Consiste en una sola célula, que solo se puede ver y estudiar con un microscopio. Un rasgo característico de las bacterias es la ausencia de núcleo, por lo que las bacterias se clasifican como procariotas.
Algunas especies forman pequeños grupos de células, tales grupos pueden estar rodeados por una cápsula (vaina). El tamaño, la forma y el color de las bacterias dependen en gran medida de su entorno.
En forma, las bacterias se diferencian en: en forma de varilla (bacilos), esféricas (cocos) y rizadas (espirilla). También los hay modificados: cúbicos, en forma de C, en forma de estrella. Sus tamaños varían de 1 a 10 micrones. Ciertos tipos de bacterias pueden moverse activamente con la ayuda de flagelos. Estos últimos a veces tienen el doble del tamaño de la propia bacteria.
Tipos de formas de bacterias.
Para el movimiento de bacterias, se utilizan flagelos, cuyo número es diferente: uno, un par, un haz de flagelos. La ubicación de los flagelos también es diferente: en un lado de la célula, en los lados o distribuidos uniformemente en todo el plano. Además, uno de los métodos de movimiento es el deslizamiento gracias al moco que está cubierto de procariotas. La mayoría tiene vacuolas dentro del citoplasma. Ajustar la capacidad de gas en las vacuolas les ayuda a moverse hacia arriba o hacia abajo en el líquido, así como a moverse a lo largo de los canales de aire del suelo.
Los científicos han descubierto más de 10 mil variedades de bacterias, pero según las suposiciones de los investigadores científicos, hay más de un millón de especies de ellas en el mundo. Las características generales de las bacterias permiten determinar su papel en la biosfera, así como estudiar la estructura, tipos y clasificación del reino bacteriano.
Habitat
La simplicidad de la estructura y la velocidad de adaptación a las condiciones ambientales ayudaron a las bacterias a extenderse por una amplia gama de nuestro planeta. Existen en todas partes: agua, suelo, aire, organismos vivos; todo esto es el hábitat más aceptable para los procariotas.
Las bacterias se encontraron tanto en el Polo Sur como en géiseres. Se encuentran en el fondo del océano, así como en las capas superiores de la capa de aire de la Tierra. Las bacterias viven en todas partes, pero su número depende de las condiciones favorables. Por ejemplo, una gran cantidad de especies bacterianas viven en cuerpos de agua abiertos, así como en el suelo.
Características estructurales
La célula bacteriana se diferencia no solo en que no tiene núcleo, sino también en la ausencia de mitocondrias y plastidios. El ADN de este procariota se encuentra en una zona nuclear especial y parece un nucleoide cerrado en un anillo. En una bacteria, la estructura celular consta de una pared celular, una cápsula, una membrana similar a una cápsula, flagelos, pili y una membrana citoplasmática. La estructura interna está formada por el citoplasma, gránulos, mesosomas, ribosomas, plásmidos, inclusiones y nucleoides.
La pared celular bacteriana sirve como defensa y soporte. Las sustancias pueden fluir libremente a través de él debido a su permeabilidad. Esta cáscara contiene pectina y hemicelulosa. Algunas bacterias secretan un moco especial que puede ayudar a proteger contra la desecación. El moco forma una cápsula, un polisacárido en composición química. De esta forma, la bacteria puede tolerar incluso temperaturas muy altas. También realiza otras funciones, como pegarse a cualquier superficie.
En la superficie de la célula bacteriana hay delgadas fibras de proteína: bebieron. Puede haber una gran cantidad de ellos. Pili ayuda a la célula a transferir material genético y también proporciona adhesión a otras células.
Hay una membrana citoplasmática de tres capas debajo del plano de la pared. Garantiza el transporte de sustancias y también tiene un papel importante en la formación de esporas.
El citoplasma de las bacterias se produce en un 75 por ciento a partir del agua. Composición del citoplasma:
- Fishomes;
- mesosomas;
- aminoácidos;
- enzimas
- pigmentos;
- azúcar;
- gránulos e inclusiones;
- nucleoide.
El metabolismo en procariotas es posible con o sin oxígeno. La mayoría de ellos se alimentan de nutrientes orgánicos preparados. Muy pocas especies son capaces de sintetizar por sí mismas sustancias orgánicas a partir de inorgánicas. Se trata de bacterias verde azuladas y cianobacterias, que han desempeñado un papel importante en la formación de la atmósfera y su saturación con oxígeno.
Reproducción
En condiciones favorables para la reproducción, se realiza por brotación o vegetativamente. La reproducción asexual ocurre en la siguiente secuencia:
- La célula bacteriana alcanza su volumen máximo y contiene el aporte necesario de nutrientes.
- La célula se alarga, aparece un tabique en el medio.
- La división de nucleótidos tiene lugar dentro de la célula.
- El ADN principal y el ADN separado divergen.
- La celda se divide por la mitad.
- Formación residual de células hijas.
Con este método de reproducción, no hay intercambio de información genética, por lo que todas las células hijas serán una copia exacta de las de la madre.
El proceso de reproducción de bacterias en condiciones desfavorables es más interesante. Los científicos aprendieron sobre la capacidad de las bacterias para reproducirse sexualmente hace relativamente poco tiempo, en 1946. Las bacterias no se dividen en células femeninas y germinales. Pero su ADN es heterosexual. Dos de esas células, cuando se acercan entre sí, forman un canal para la transferencia de ADN, se produce un intercambio de sitios: la recombinación. El proceso es bastante largo y el resultado son dos individuos completamente nuevos.
La mayoría de las bacterias son muy difíciles de ver al microscopio, ya que no tienen su propio color. Pocas variedades son de color púrpura o verde debido a su contenido de bacterioclorofila y bacteriopurpurina. Aunque, si consideramos algunas colonias de bacterias, queda claro que liberan sustancias coloreadas en el hábitat y adquieren un color brillante. Para estudiar los procariotas con más detalle, se tiñen.
Clasificación
La clasificación de bacterias puede basarse en indicadores como:
- La forma
- forma de viajar;
- método de obtención de energía;
- productos de desecho;
- grado de peligro.
Bacterias simbiontes vivir en colaboración con otros organismos.
Bacterias saprófitas viven de organismos, productos y desechos orgánicos ya muertos. Contribuyen a los procesos de descomposición y fermentación.
La descomposición elimina los cadáveres y otros desechos orgánicos de la naturaleza. Sin el proceso de descomposición, no habría circulación de sustancias en la naturaleza. Entonces, ¿cuál es el papel de las bacterias en el ciclo de las sustancias?
Las bacterias de la putrefacción ayudan en el proceso de descomposición de los compuestos proteicos, así como de las grasas y otros compuestos que contienen nitrógeno. Después de realizar una compleja reacción química, rompen los enlaces entre las moléculas de los organismos orgánicos y capturan las moléculas de proteínas, los aminoácidos. Al dividirse, las moléculas liberan amoníaco, sulfuro de hidrógeno y otras sustancias nocivas. Son venenosos y pueden causar intoxicaciones en humanos y animales.
Las bacterias de la putrefacción se multiplican rápidamente en condiciones favorables. Dado que estas no solo son bacterias beneficiosas, sino también dañinas, para evitar la descomposición prematura de los productos, las personas han aprendido a procesarlas: secas, encurtidos, salados, ahumados. Todos estos tratamientos matan las bacterias y evitan que se multipliquen.
Las bacterias de fermentación pueden descomponer los carbohidratos con la ayuda de enzimas. Las personas notaron esta capacidad en la antigüedad y usan tales bacterias para la fabricación de productos de ácido láctico, vinagres y otros productos alimenticios hasta el día de hoy.
Las bacterias, trabajando en conjunto con otros organismos, realizan un trabajo químico muy importante. Es muy importante saber qué tipos de bacterias existen y qué beneficios o daños aportan a la naturaleza.
Importancia en la naturaleza y para los seres humanos
Anteriormente, ya hemos notado la gran importancia de muchos tipos de bacterias (en los procesos de descomposición y varios tipos de fermentación), es decir. cumpliendo una función sanitaria en la Tierra.
Las bacterias también juegan un papel muy importante en el ciclo del carbono, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno, fósforo, azufre, calcio y otros elementos. Muchos tipos de bacterias contribuyen a la fijación activa del nitrógeno atmosférico y lo convierten en una forma orgánica, contribuyendo a un aumento de la fertilidad del suelo. De particular importancia son aquellas bacterias que descomponen la celulosa, que es la principal fuente de carbono para la vida de los microorganismos del suelo.
Las bacterias reductoras de sulfato están involucradas en la formación de petróleo y sulfuro de hidrógeno en lodos, suelos y mares terapéuticos. Así, la capa de agua saturada con sulfuro de hidrógeno en el Mar Negro es el resultado de la actividad vital de las bacterias reductoras de sulfato. La actividad de estas bacterias en los suelos conduce a la formación de sosa y salinización del suelo. Las bacterias reductoras de sulfato convierten los nutrientes en los suelos de los arrozales en una forma que está disponible para las raíces del cultivo. Estas bacterias pueden corroer las estructuras metálicas bajo tierra y bajo el agua.
Gracias a la actividad vital de las bacterias, el suelo se libera de muchos productos y organismos nocivos y está saturado de valiosos nutrientes. Las preparaciones bactericidas se utilizan con éxito para combatir muchos tipos de plagas de insectos (polilla del maíz, etc.).
Muchos tipos de bacterias se utilizan en diversas industrias para la producción de acetona, alcoholes etílicos y butílicos, ácido acético, enzimas, hormonas, vitaminas, antibióticos, preparaciones de proteínas y vitaminas, etc.
Sin bacterias, los procesos son imposibles para curtir cuero, secar hojas de tabaco, producir seda, caucho, procesar cacao, café, remojar cáñamo, lino y otras plantas de fibra líber, encurtir repollo, limpiar aguas residuales, lixiviar metales, etc.
Bacterias son algunos de los organismos más antiguos de la Tierra. A pesar de la simplicidad de su estructura, viven en todos los hábitats posibles. La mayoría de ellos se encuentran en el suelo (hasta varios miles de millones de células bacterianas por 1 gramo de suelo). Hay muchas bacterias en el aire, el agua, los alimentos, el interior de los cuerpos y los cuerpos de los organismos vivos. Las bacterias se encontraron en lugares donde otros organismos no pueden vivir (en glaciares, en volcanes).
Por lo general, una bacteria es una célula (aunque existen formas coloniales). Además, esta celda es muy pequeña (desde fracciones de un micrón hasta varias decenas de micrones). Pero la característica principal de una célula bacteriana es la ausencia de un núcleo celular. En otras palabras, las bacterias pertenecen procariotas.
Las bacterias son móviles e inmóviles. En el caso de formas estacionarias, el movimiento se realiza mediante flagelos. Puede haber varios de ellos o puede haber solo uno.
Las células de diferentes tipos de bacterias pueden tener formas muy diferentes. Hay bacterias globulares ( cocos), en forma de varilla ( bacilos), similar a la coma ( vibrios), rizado ( espiroquetas, espirilla) y etc.
Estructura de la célula bacteriana
Las células de muchas bacterias tienen cápsula mucosa... Tiene una función protectora. En particular, protege la jaula para que no se seque.
Al igual que las células vegetales, las células bacterianas tienen pared celular... Sin embargo, a diferencia de las plantas, su estructura y composición química son algo diferentes. La pared celular está compuesta por capas de carbohidratos complejos. Su estructura es tal que permite que varias sustancias penetren en la célula.
Debajo de la pared de la celda hay membrana citoplasmáticanortea.
Las bacterias se clasifican como procariotas, ya que sus células no tienen un núcleo formado. Tampoco tienen cromosomas característicos de las células eucariotas. El cromosoma contiene no solo ADN, sino también proteínas. En las bacterias, su cromosoma consta solo de ADN y es una molécula circular. Tal aparato genético de bacterias se llama nucleoide... El nucleoide está ubicado directamente en el citoplasma, generalmente en el centro de la célula.
Las bacterias no tienen verdaderas mitocondrias y una serie de otros orgánulos celulares (complejo de Golgi, retículo endoplásmico). Sus funciones se realizan mediante invaginaciones de la membrana citoplásmica celular. Tales invaginaciones se llaman mesosomas.
El citoplasma contiene ribosomas así como varios orgánicos inclusiones: proteínas, carbohidratos (glucógeno), grasas. Además, las células bacterianas pueden contener varios pigmentos... Dependiendo de la presencia de ciertos pigmentos o de su ausencia, las bacterias pueden ser incoloras, verdes, moradas.
Nutrición de bacterias
Las bacterias se originaron en los albores de la formación de la vida en la Tierra. Fueron ellos quienes "descubrieron" diversas formas de comer. Solo más tarde, con la creciente complejidad de los organismos, se distinguieron claramente dos grandes reinos: las plantas y los animales. Se diferencian entre sí principalmente en la forma en que comen. Las plantas son autótrofas y los animales son heterótrofos. En las bacterias se encuentran ambos tipos de nutrición.
La nutrición es una forma de obtener las sustancias orgánicas necesarias por parte de una célula o un organismo. Pueden obtenerse del exterior o sintetizarse independientemente de sustancias inorgánicas.
Bacterias autótrofas
Las bacterias autótrofas sintetizan sustancias orgánicas a partir de las inorgánicas. El proceso de síntesis requiere energía. Dependiendo de dónde las bacterias autótrofas obtengan esta energía, se dividen en fotosintéticas y quimiosintéticas.
Bacterias fotosintéticas utilizar la energía del sol, capturando su radiación. En esto son similares a las plantas. Sin embargo, si las plantas liberan oxígeno durante la fotosíntesis, la mayoría de las bacterias fotosintéticas no liberan oxígeno. Es decir, la fotosíntesis bacteriana es anaeróbica. Además, el pigmento verde de las bacterias difiere del pigmento similar de las plantas y se llama bacterioclorofila... Las bacterias no tienen cloroplastos. La mayoría de las bacterias fotosintéticas viven en cuerpos de agua (frescos y salados).
Bacterias quimiosintéticas para la síntesis de sustancias orgánicas a partir de inorgánicas, se utiliza la energía de diversas reacciones químicas. La energía se libera no en todas las reacciones, sino solo en las exotérmicas. Algunas de estas reacciones tienen lugar en células bacterianas. Entonces en bacterias nitrificantes procede la reacción de la oxidación del amoniaco a los nitritos y los nitratos. Bacterias de hierro oxidar el hierro ferroso a óxido. Bacterias de hidrógeno oxidar las moléculas de hidrógeno.
Bacterias heterotróficas
Las bacterias heterótrofas no pueden sintetizar sustancias orgánicas a partir de inorgánicas. Por tanto, nos vemos obligados a obtenerlos del medio ambiente.
Las bacterias que se alimentan de desechos orgánicos de otros organismos (incluidos los cadáveres) se denominan bacterias saprofitas... De otra manera, se les llama bacterias de descomposición. Hay muchas bacterias de este tipo en el suelo, donde descomponen el humus en sustancias inorgánicas, que posteriormente son utilizadas por las plantas. Las bacterias del ácido láctico se alimentan de azúcares y los convierten en ácido láctico. Las bacterias del ácido butírico descomponen los ácidos orgánicos, carbohidratos y alcoholes en ácido butírico.
Las bacterias de los nódulos viven en las raíces de las plantas y se alimentan de la materia orgánica de una planta viva. Sin embargo, se unen al nitrógeno del aire y se lo proporcionan a la planta. Es decir, en este caso, existe una simbiosis. Otros heterótrofos bacterias simbiontes viven en el sistema digestivo de los animales, ayudando a digerir los alimentos.
En el proceso de respirar, la materia orgánica se destruye con la liberación de energía. Esta energía se gasta posteriormente en varios procesos de la vida (por ejemplo, en el movimiento).
La respiración con oxígeno es una forma eficaz de obtener energía. Sin embargo, algunas bacterias pueden obtener energía sin oxígeno. Por tanto, existen bacterias aeróbicas y anaeróbicas.
Bacterias aerobias se necesita oxígeno, por lo que viven en lugares donde está. El oxígeno participa en la reacción de oxidación de sustancias orgánicas a dióxido de carbono y agua. En el proceso de dicha respiración, las bacterias reciben una cantidad relativamente grande de energía. Este método de respiración es característico de la inmensa mayoría de organismos.
Bacteria anaerobica no necesitan oxígeno para respirar, por lo que pueden vivir en un ambiente libre de oxígeno. Obtienen su energía de reacciones de fermentación... Este método de oxidación es ineficaz.
Reproducción de bacterias
En la mayoría de los casos, las bacterias se caracterizan por la reproducción dividiendo sus células en dos. Antes de esto, hay una duplicación de la molécula de ADN circular. Cada célula hija recibe una de estas moléculas y, por tanto, es una copia genética de la célula madre (clon). Por tanto, las bacterias se caracterizan por reproducción asexual.
En condiciones favorables (con suficientes nutrientes y condiciones ambientales favorables), las células bacterianas se dividen muy rápidamente. Entonces, a partir de una bacteria, se pueden formar cientos de millones de células por día.
Aunque las bacterias se reproducen asexualmente, en algunos casos, tienen un llamado proceso sexual que fluye en la forma conjugación... Cuando se conjugan, dos células bacterianas diferentes se acercan entre sí, se establece una conexión entre sus citoplasmas. Partes del ADN de una célula entran en la segunda y partes del ADN de la segunda célula, en la primera. Así, durante el proceso sexual, las bacterias intercambian información genética. A veces, en este caso, las bacterias intercambian no fragmentos de ADN, sino moléculas de ADN completas.
Esporas bacterianas
La inmensa mayoría de las bacterias forman esporas en condiciones desfavorables. Las esporas bacterianas son básicamente una forma de sobrevivir a condiciones adversas y una forma de asentarse, no una forma de reproducción.
Cuando se forma una espora, el citoplasma de la célula bacteriana se contrae y la célula misma se cubre con una membrana protectora densa y gruesa.
Las esporas bacterianas permanecen viables durante mucho tiempo y pueden sobrevivir en condiciones muy desfavorables (temperaturas extremadamente altas y bajas, secado).
Cuando la espora se pone en condiciones favorables, se hincha. Después de eso, la membrana protectora se desprende y aparece una célula bacteriana normal. Sucede que durante esta división celular se produce y se forman varias bacterias. Es decir, la esporulación se combina con la reproducción.
La importancia de las bacterias
El papel de las bacterias en la circulación de sustancias en la naturaleza es enorme. En primer lugar, esto se aplica a las bacterias en descomposición (saprófitos). Se les llama ordenanzas de la naturaleza... Al descomponer los restos de plantas y animales, las bacterias convierten sustancias orgánicas complejas en inorgánicas simples (dióxido de carbono, agua, amoníaco, sulfuro de hidrógeno).
Las bacterias aumentan la fertilidad del suelo al enriquecerlo con nitrógeno. En las bacterias nitrificantes, ocurren reacciones durante las cuales se forman nitritos a partir de amoníaco y nitratos a partir de nitritos. Las bacterias de los nódulos son capaces de asimilar el nitrógeno atmosférico, sintetizando compuestos nitrogenados. Viven en las raíces de las plantas, formando nódulos. Gracias a estas bacterias, las plantas reciben los compuestos nitrogenados que necesitan. Básicamente, las legumbres entran en simbiosis con las bacterias de los nódulos. Después de que mueren, el suelo se enriquece con nitrógeno. A menudo se usa en agricultura.
En el estómago de los rumiantes, las bacterias descomponen la celulosa para ayudar a la digestión.
El papel positivo de las bacterias en la industria alimentaria es excelente. Se utilizan muchos tipos de bacterias para la producción de productos con ácido láctico, mantequilla y queso, para encurtir verduras y en la elaboración del vino.
En la industria química, las bacterias se utilizan en la producción de alcoholes, acetona y ácido acético.
En medicina, las bacterias se utilizan para obtener una serie de antibióticos, enzimas, hormonas y vitaminas.
Sin embargo, las bacterias pueden ser dañinas. No solo estropean los alimentos, sino que los vuelven venenosos con sus secreciones.
BACTERIAS
un extenso grupo de microorganismos unicelulares caracterizado por la ausencia de un núcleo celular rodeado por una membrana. Al mismo tiempo, el material genético bacteriano (ácido desoxirribonucleico o ADN) ocupa un lugar bastante definido en la célula, una zona llamada nucleoide. Los organismos con una estructura celular de este tipo se denominan procariotas ("prenuclear"), a diferencia de todos los demás: eucariotas ("verdaderamente nucleares"), cuyo ADN se encuentra en el núcleo rodeado por una membrana. Las bacterias, antes consideradas plantas microscópicas, ahora están separadas en un reino independiente de Monera, uno de los cinco en el sistema de clasificación actual, junto con plantas, animales, hongos y protistas.
Evidencia fósil. Las bacterias son probablemente el grupo de organismos más antiguo conocido. Estructuras de piedra en capas, estromatolitos, que datan en algunos casos del comienzo del Arqueozoico (Arcaico), es decir, surgió hace 3.5 mil millones de años - el resultado de la actividad vital de las bacterias, generalmente fotosintetizando, el llamado. alga verde azul. Tales estructuras (películas bacterianas saturadas de carbonatos) todavía se forman hoy, principalmente frente a las costas de Australia, las Bahamas, en los Golfo de California y Pérsico, pero son relativamente raras y no alcanzan grandes tamaños, porque se alimentan de organismos herbívoros. por ejemplo, gasterópodos. Hoy en día, los estromatolitos crecen principalmente donde estos animales están ausentes debido a la alta salinidad del agua o por otras razones, pero antes de la aparición de formas herbívoras en el curso de la evolución, podrían alcanzar tamaños enormes, constituyendo un elemento esencial de las aguas poco profundas de los océanos. comparable a los arrecifes de coral modernos. En algunas rocas antiguas, se han encontrado pequeñas esferas carbonizadas, que también se cree que son restos de bacterias. El primer nuclear, es decir eucariotas, las células evolucionaron a partir de bacterias hace unos 1.400 millones de años.
Ecología. Hay muchas bacterias en el suelo, en el fondo de los lagos y océanos, dondequiera que se acumule materia orgánica. Viven en climas fríos, cuando el termómetro está ligeramente por encima de cero, y en manantiales ácidos calientes con temperaturas superiores a 90 ° C. Algunas bacterias toleran una salinidad muy alta; en particular, son los únicos organismos que se encuentran en el Mar Muerto. En la atmósfera, están presentes en gotas de agua, y su abundancia allí generalmente se correlaciona con el polvo del aire. Por ejemplo, en las ciudades, el agua de lluvia contiene muchas más bacterias que en las zonas rurales. Hay pocos de ellos en el aire frío de las tierras altas y las regiones polares; sin embargo, se encuentran incluso en la capa inferior de la estratosfera a una altitud de 8 km. El tracto digestivo de los animales está densamente poblado de bacterias (generalmente inofensivas). Los experimentos han demostrado que no son necesarios para la actividad vital de la mayoría de las especies, aunque pueden sintetizar algunas vitaminas. Sin embargo, en los rumiantes (vacas, antílopes, ovejas) y muchas termitas, participan en la digestión de alimentos vegetales. Además, el sistema inmunológico de un animal criado en condiciones estériles no se desarrolla normalmente debido a la falta de estimulación por parte de las bacterias. La "flora" bacteriana normal del intestino también es importante para la supresión de los microorganismos dañinos que entran en ella.
ESTRUCTURA Y VIDA DE LAS BACTERIAS
Las bacterias son mucho más pequeñas que las células de plantas y animales multicelulares. Su grosor suele ser de 0,5 a 2,0 micrones y su longitud es de 1,0 a 8,0 micrones. Algunas formas apenas pueden verse con la resolución de microscopios ópticos estándar (alrededor de 0,3 μm), pero se conocen especies con una longitud de más de 10 μm y un ancho que también va más allá del rango indicado, y se pueden identificar varias bacterias muy delgadas. exceder los 50 μm de longitud. En la superficie correspondiente al punto establecido con un lápiz, cabrán un cuarto de millón de representantes de tamaño promedio de este reino.
Estructura. Según las características de la morfología, se distinguen los siguientes grupos de bacterias: cocos (más o menos esféricos), bacilos (varillas o cilindros con extremos redondeados), espirillas (espirales rígidas) y espiroquetas (formas finas y flexibles parecidas a pelos). Algunos autores tienden a combinar los dos últimos grupos en uno: la espirilla. Los procariotas se diferencian de los eucariotas principalmente en la ausencia de un núcleo formado y, en el caso típico, de un solo cromosoma: una molécula de ADN circular muy larga unida en un punto a la membrana celular. Los procariotas también carecen de orgánulos intracelulares rodeados de membrana llamados mitocondrias y cloroplastos. En eucariotas, las mitocondrias producen energía durante la respiración y la fotosíntesis ocurre en los cloroplastos (ver también CELDA). En los procariotas, toda la célula (y, en primer lugar, la membrana celular) asume la función de mitocondrias y, en formas fotosintéticas, de cloroplasto al mismo tiempo. Al igual que los eucariotas, dentro de la bacteria hay pequeñas estructuras de nucleoproteínas, los ribosomas, que son necesarios para la síntesis de proteínas, pero no están asociados con ninguna membrana. Con muy pocas excepciones, las bacterias no pueden sintetizar esteroles, componentes importantes de las membranas de las células eucariotas. Fuera de la membrana celular, la mayoría de las bacterias están revestidas con una pared celular, algo que recuerda a la pared de celulosa de las células vegetales, pero que consta de otros polímeros (no solo incluyen carbohidratos, sino también aminoácidos y sustancias específicas de las bacterias). Esta membrana evita que la célula bacteriana explote cuando el agua ingresa a través de la ósmosis. A menudo hay una cápsula mucosa protectora en la parte superior de la pared celular. Muchas bacterias están equipadas con flagelos, con los que nadan activamente. Los flagelos bacterianos son más simples y algo diferentes a las estructuras similares de eucariotas.
CÉLULA BACTERIANA "TÍPICA" y sus principales estructuras.
Funciones sensoriales y comportamiento. Muchas bacterias tienen receptores químicos que registran cambios en la acidez del medio ambiente y la concentración de diversas sustancias, como azúcares, aminoácidos, oxígeno y dióxido de carbono. Cada sustancia tiene su propio tipo de receptores del "gusto", y la pérdida de cualquiera de ellos como resultado de la mutación conduce a una "ceguera del gusto" parcial. Muchas bacterias móviles también responden a las fluctuaciones de temperatura, mientras que las especies fotosintéticas responden a los cambios en la iluminación. Algunas bacterias perciben la dirección de las líneas del campo magnético, incluido el campo magnético de la Tierra, con la ayuda de partículas de magnetita (mineral de hierro magnético - Fe3O4) presentes en sus células. En el agua, las bacterias utilizan esta capacidad para nadar a lo largo de las líneas de fuerza en busca de un entorno favorable. Los reflejos condicionados son desconocidos en las bacterias, pero tienen cierto tipo de memoria primitiva. Mientras nadan, comparan la intensidad percibida del estímulo con su valor anterior, es decir, determinar si se ha vuelto más o menos y, en base a esto, mantener la dirección del movimiento o cambiarla.
Reproducción y genética. Las bacterias se reproducen asexualmente: el ADN de su célula se replica (se duplica), la célula se divide en dos y cada célula hija recibe una copia del ADN parental. El ADN bacteriano también se puede transferir entre células que no se dividen. Al mismo tiempo, su fusión (como en los eucariotas) no ocurre, el número de individuos no aumenta y, por lo general, solo una pequeña parte del genoma (un conjunto completo de genes) se transfiere a otra célula, en contraste con el proceso sexual "real", en el que la descendencia recibe un conjunto completo de genes de cada padre. Esta transferencia de ADN se puede realizar de tres formas. Durante la transformación, la bacteria absorbe del entorno ADN "desnudo", que llegó allí durante la destrucción de otras bacterias o que el experimentador "deslizó" deliberadamente. El proceso se denomina transformación, ya que en las primeras etapas de su estudio se prestó mayor atención a la transformación (transformación) de esta forma de organismos inofensivos en virulentos. Los fragmentos de ADN también se pueden transferir de una bacteria a otra mediante virus especiales: los bacteriófagos. A esto se le llama transducción. También hay un proceso conocido que se asemeja a la fertilización y se llama conjugación: las bacterias están conectadas entre sí por excrecencias tubulares temporales (fimbrias de cópula), a través de las cuales el ADN pasa de una célula "masculina" a una "femenina". A veces, las bacterias contienen cromosomas adicionales muy pequeños, plásmidos, que también pueden transferirse de un individuo a otro. Si al mismo tiempo los plásmidos contienen genes que provocan resistencia a los antibióticos, hablan de resistencia infecciosa. Es importante desde el punto de vista médico, ya que puede propagarse entre diferentes especies e incluso géneros de bacterias, por lo que toda la flora bacteriana, digamos el intestino, se vuelve resistente a la acción de determinados fármacos.
METABOLISMO
En parte debido al pequeño tamaño de las bacterias, su tasa metabólica es mucho más alta que la de los eucariotas. En las condiciones más favorables, algunas bacterias pueden duplicar su masa total y su número aproximadamente cada 20 minutos. Esto se debe al hecho de que varios de sus sistemas enzimáticos más importantes funcionan a una velocidad muy alta. Entonces, un conejo necesita unos minutos para sintetizar una molécula de proteína y bacterias, segundos. Sin embargo, en un entorno natural, por ejemplo en el suelo, la mayoría de las bacterias están "en raciones de hambre", por lo que si sus células se dividen, no cada 20 minutos, sino cada pocos días.
Nutrición. Las bacterias son autótrofas y heterótrofas. Los autótrofos ("alimentarse a sí mismos") no necesitan sustancias producidas por otros organismos. Utilizan dióxido de carbono (CO2) como principal o única fuente de carbono. Al incluir CO2 y otras sustancias inorgánicas, en particular amoníaco (NH3), nitratos (NO-3) y diversos compuestos de azufre, en reacciones químicas complejas, sintetizan todos los productos bioquímicos que necesitan. Los heterótrofos (que se "alimentan de otros") utilizan sustancias orgánicas (que contienen carbono) sintetizadas por otros organismos, en particular azúcares, como fuente principal de carbono (algunas especies también necesitan CO2). Cuando se oxidan, estos compuestos suministran la energía y las moléculas necesarias para el crecimiento y funcionamiento de las células. En este sentido, las bacterias heterótrofas, a las que pertenecen la gran mayoría de los procariotas, son similares a los humanos.
Las principales fuentes de energía. Si para la formación (síntesis) de componentes celulares se utiliza principalmente energía luminosa (fotones), entonces el proceso se llama fotosíntesis y las especies capaces de hacerlo se denominan fotótrofos. Las bacterias fototróficas se dividen en fotoheterótrofas y fotoautótrofas, dependiendo de qué compuestos, orgánicos o inorgánicos, sirven como su principal fuente de carbono. Las cianobacterias fotoautótrofas (algas verde azuladas), como las plantas verdes, utilizan la energía de la luz para descomponer las moléculas de agua (H2O). Esto libera oxígeno libre (1 / 2O2) y produce hidrógeno (2H +), que, podría decirse, convierte el dióxido de carbono (CO2) en carbohidratos. En las bacterias de azufre verde y púrpura, la energía de la luz se usa para descomponer no el agua, sino otras moléculas inorgánicas, como el sulfuro de hidrógeno (H2S). Como resultado, también se genera hidrógeno, lo que reduce el dióxido de carbono, pero no se genera oxígeno. Esta fotosíntesis se llama anoxigénica. Las bacterias fotoheterótrofas, como la púrpura sin azufre, utilizan energía luminosa para producir hidrógeno a partir de materia orgánica, en particular isopropanol, pero el gas H2 también puede servir como fuente. Si la principal fuente de energía en una célula es la oxidación de sustancias químicas, las bacterias se denominan quimioheterótrofas o quimioautótrofas, según las moléculas que son la principal fuente de carbono: orgánica o inorgánica. En el primero, los orgánicos proporcionan energía y carbono. Los quimioautótrofos obtienen energía de la oxidación de sustancias inorgánicas, por ejemplo, hidrógeno (a agua: 2H4 + O2 en 2H2O), hierro (Fe2 + en Fe3 +) o azufre (2S + 3O2 + 2H2O en 2SO42- + 4H +), y carbono de CO2. Estos organismos también se denominan quimiolitótrofos, lo que enfatiza que se "alimentan" de rocas.
Aliento. La respiración celular es el proceso de liberación de energía química almacenada en moléculas de "alimento" para su uso posterior en reacciones vitales. La respiración puede ser aeróbica o anaeróbica. En el primer caso, necesita oxígeno. Es necesario para el trabajo de los llamados. sistema de transporte de electrones: los electrones pasan de una molécula a otra (se libera energía) y finalmente se unen al oxígeno junto con los iones de hidrógeno: se forma agua. Los organismos anaeróbicos no necesitan oxígeno y para algunas especies de este grupo es incluso venenoso. Los electrones liberados durante la respiración se unen a otros aceptores inorgánicos, por ejemplo, nitrato, sulfato o carbonato, o (en una de las formas de dicha respiración - fermentación) a una determinada molécula orgánica, en particular a la glucosa. Ver también METABOLISMO.
CLASIFICACIÓN
En la mayoría de los organismos, una especie se considera un grupo de individuos aislado reproductivamente. En un sentido amplio, esto significa que los representantes de una determinada especie pueden producir descendencia fértil, apareándose solo con los de su propia especie, pero no con individuos de otras especies. Por lo tanto, los genes de una especie en particular, por regla general, no van más allá de sus límites. Sin embargo, en las bacterias, los genes pueden intercambiarse entre individuos no solo de diferentes especies, sino también de diferentes géneros, por lo que no está del todo claro si es legítimo aplicar aquí los conceptos habituales de origen evolutivo y parentesco. Debido a esta y otras dificultades, todavía no existe una clasificación de bacterias generalmente aceptada. A continuación se muestra una de las opciones más utilizadas.
REINO MONERA
Tipo Gracilicutes (bacterias gramnegativas de paredes delgadas)
Clase Escotobacterias (formas no fotosintéticas, como mixobacterias) Clase Anoxifotobacterias (formas fotosintéticas que no producen oxígeno, como las bacterias de azufre púrpura) Clase Oxifotobacterias (formas fotosintéticas productoras de oxígeno, como las cianobacterias)
Tipo Firmicutes (bacterias grampositivas de paredes gruesas)
Clase firmibacteria (formas enjauladas rígidas como clostridios)
Clase de tallobacterias (formas ramificadas como actinomicetos)
Tipo Tenericutes (bacterias gramnegativas sin pared celular)
Clase Mollicutes (formas de células blandas como micoplasma)
Tipo Mendosicutes (bacteria con una pared celular defectuosa)
Clase de arqueobacterias (formas antiguas como las productoras de metano)
Dominios. Estudios bioquímicos recientes han demostrado que todos los procariotas se dividen claramente en dos categorías: un pequeño grupo de arqueobacterias (Archaebacteria - "bacterias antiguas") y el resto, llamadas eubacterias (Eubacteria - "bacterias verdaderas"). Se cree que las arqueas son más primitivas que las eubacterias y más cercanas al ancestro común de procariotas y eucariotas. Se diferencian de otras bacterias en varias características esenciales, incluida la composición de las moléculas de ARN ribosómico (ARNr) que participan en la síntesis de proteínas, la estructura química de los lípidos (sustancias similares a las grasas) y la presencia de algunas otras sustancias en la pared celular en lugar de el polímero de proteína-carbohidrato de mureína. En el sistema de clasificación anterior, las arqueas se consideran solo uno de los tipos del mismo reino, que une a todas las eubacterias. Sin embargo, según algunos biólogos, las diferencias entre las arqueobacterias y las eubacterias son tan profundas que es más correcto considerar las arqueobacterias en Monera como un sub-reino especial. Recientemente, ha surgido una propuesta aún más radical. El análisis molecular reveló diferencias tan significativas en la estructura de los genes entre estos dos grupos de procariotas que algunos consideran ilógica su presencia dentro del mismo reino de organismos. En este sentido, se propuso crear una categoría taxonómica (taxón) de un rango aún más alto, llamándolo dominio, y dividir todos los seres vivos en tres dominios: Eucarya (eucariotas), Archaea (archaea) y Bacteria (actual eubacterias).
ECOLOGÍA
Las dos funciones ecológicas más importantes de las bacterias son la fijación de nitrógeno y la mineralización de residuos orgánicos.
Fijación de nitrogeno. La unión de nitrógeno molecular (N2) para formar amoníaco (NH3) se denomina fijación de nitrógeno, y la oxidación de este último a nitrito (NO-2) y nitrato (NO-3) se denomina nitrificación. Estos son procesos vitales para la biosfera, ya que las plantas necesitan nitrógeno, pero solo pueden asimilar sus formas unidas. En la actualidad, las bacterias aportan aproximadamente el 90% (aproximadamente 90 millones de toneladas) de la cantidad anual de ese nitrógeno "fijo". El resto es producido por plantas químicas o surge de la caída de rayos. Nitrógeno del aire, que asciende a aprox. El 80% de la atmósfera se asocia principalmente con el género Rhizobium y cianobacterias gramnegativos. Las especies de Rhizobium son simbióticas con aproximadamente 14.000 especies de plantas leguminosas (familia Leguminosae), que incluyen, por ejemplo, trébol, alfalfa, soja y guisantes. Estas bacterias viven en los llamados. nódulos: hinchazones que se forman en las raíces en su presencia. Las bacterias reciben materia orgánica de la planta (alimento) y, a cambio, suministran al huésped nitrógeno unido. De esta forma se fijan hasta 225 kg de nitrógeno por hectárea al año. Las plantas no leguminosas como el aliso también entran en simbiosis con otras bacterias fijadoras de nitrógeno. Las cianobacterias fotosintetizan como plantas verdes, liberando oxígeno. Muchos de ellos también son capaces de fijar nitrógeno atmosférico, que luego es consumido por las plantas y finalmente por los animales. Estos procariotas son una fuente importante de nitrógeno ligado en el suelo en general y en los arrozales del este en particular, así como su principal proveedor de ecosistemas oceánicos.
Mineralización. Este es el nombre de la descomposición de residuos orgánicos en dióxido de carbono (CO2), agua (H2O) y sales minerales. Desde el punto de vista químico, este proceso es equivalente a la combustión, por lo que requiere mucho oxígeno. La capa superior del suelo contiene entre 100.000 y 1.000 millones de bacterias por gramo, es decir, alrededor de 2 toneladas por hectárea. Por lo general, todos los residuos orgánicos, una vez en el suelo, se oxidan rápidamente por bacterias y hongos. Más resistente a la descomposición es una sustancia orgánica pardusca llamada ácido húmico y se forma principalmente a partir de la lignina contenida en la madera. Se acumula en el suelo y mejora sus propiedades.
BACTERIAS E INDUSTRIA
Dada la variedad de reacciones químicas catalizadas por bacterias, no es de extrañar que se utilicen ampliamente en la producción, en algunos casos desde la antigüedad. Los procariotas comparten la gloria de estos ayudantes humanos microscópicos con los hongos, principalmente la levadura, que proporcionan la mayoría de los procesos de fermentación alcohólica, por ejemplo, en la fabricación de vino y cerveza. Ahora que ha sido posible introducir genes beneficiosos en las bacterias, obligándolas a sintetizar sustancias valiosas, como la insulina, el uso industrial de estos laboratorios vivos ha recibido un nuevo y poderoso estímulo. Consulte también INGENIERÍA GENÉTICA.
Industria de alimentos. Actualmente, las bacterias son utilizadas por esta industria principalmente para la producción de quesos, otros productos lácteos fermentados y vinagre. Las principales reacciones químicas aquí son la formación de ácidos. Entonces, cuando se obtiene el vinagre, las bacterias del género Acetobacter oxidan el alcohol etílico contenido en la sidra u otros líquidos a ácido acético. Procesos similares ocurren durante el chucrut: las bacterias anaeróbicas fermentan el azúcar contenido en las hojas de esta planta a ácido láctico, así como ácido acético y varios alcoholes.
Lixiviación de minerales. Las bacterias se utilizan para lixiviar minerales magros, es decir, transfiriéndolos a una solución de sales de metales valiosos, principalmente cobre (Cu) y uranio (U). Un ejemplo es el procesamiento de calcopirita o pirita de cobre (CuFeS2). Montones de este mineral se riegan periódicamente con agua, que contiene bacterias quimiolitotróficas del género Thiobacillus. En el curso de su actividad vital, oxidan el azufre (S), formando sulfatos solubles de cobre y hierro: CuFeS2 + 4O2 en CuSO4 + FeSO4. Estas tecnologías simplifican enormemente la producción de metales valiosos a partir de minerales; en principio, son equivalentes a los procesos que ocurren en la naturaleza durante el desgaste de las rocas.
Reciclaje de residuos. Las bacterias también sirven para convertir desechos, como las aguas residuales, en productos menos peligrosos o incluso útiles. Las aguas residuales son uno de los problemas agudos de la humanidad moderna. Su completa mineralización requiere enormes cantidades de oxígeno, y en los cuerpos de agua ordinarios donde se acostumbra eliminar estos desechos, ya no es suficiente "neutralizarlos". La solución consiste en la aireación adicional de las aguas residuales en piscinas especiales (tanques de aireación): como resultado, las bacterias-mineralizantes tienen suficiente oxígeno para la descomposición completa de la materia orgánica, y el agua potable se convierte en uno de los productos finales del proceso en la mayoría de los casos. casos favorables. El sedimento insoluble que queda en el camino puede someterse a fermentación anaeróbica. Para que una planta de tratamiento de aguas residuales de este tipo ocupe el menor espacio y dinero posible, es necesario un buen conocimiento de la bacteriología.
Otros usos. Otras aplicaciones industriales importantes para las bacterias incluyen, por ejemplo, gránulos de linaza, es decir, E. la separación de sus fibras hiladoras de otras partes de la planta y la producción de antibióticos, en particular estreptomicina (bacteria del género Streptomyces).
COMBATIR LAS BACTERIAS EN LA INDUSTRIA
Las bacterias no solo son beneficiosas; la lucha contra su reproducción masiva, por ejemplo en los productos alimenticios o en los sistemas de agua de las fábricas de celulosa y papel, se ha convertido en todo un ámbito de actividad. Los alimentos se echan a perder por bacterias, hongos y sus propias enzimas de autólisis ("autodigestión"), si no se inactivan por calentamiento u otros medios. Dado que las bacterias siguen siendo la principal causa de deterioro, el desarrollo de sistemas eficientes de almacenamiento de alimentos requiere el conocimiento de los límites de tolerancia de estos microorganismos. Una de las tecnologías más comunes es la pasteurización de la leche, que mata las bacterias que causan, por ejemplo, tuberculosis y brucelosis. La leche se mantiene a 61-63 ° C durante 30 minutos oa 72-73 ° C durante solo 15 segundos. Esto no afecta el sabor del producto, pero inactiva las bacterias patógenas. También puede pasteurizar vino, cerveza y zumos de frutas. Los beneficios de mantener los alimentos en frío se conocen desde hace mucho tiempo. Las bajas temperaturas no matan las bacterias, pero evitan que crezcan y se multipliquen. Es cierto que cuando se congela, por ejemplo, a -25 ° C, la cantidad de bacterias disminuye después de unos meses, pero una gran cantidad de estos microorganismos aún sobrevive. A temperaturas justo por debajo del punto de congelación, las bacterias continúan multiplicándose, pero muy lentamente. Sus cultivos viables pueden almacenarse casi indefinidamente después de la liofilización (congelación - secado) en un medio que contiene proteínas, como suero sanguíneo. Otros métodos conocidos para almacenar alimentos incluyen el secado (secado y ahumado), la adición de grandes cantidades de sal o azúcar, que es fisiológicamente equivalente a la deshidratación, y el decapado, es decir. colocado en una solución ácida concentrada. Cuando la acidez del medio corresponde a un pH de 4 e inferior, la actividad vital de las bacterias suele inhibirse o detenerse fuertemente.
BACTERIAS Y ENFERMEDADES
ESTUDIANDO LAS BACTERIAS
Muchas bacterias no son difíciles de cultivar en los llamados. medio de cultivo, que puede incluir caldo de carne, proteína parcialmente digerida, sales, dextrosa, sangre completa, su suero y otros componentes. La concentración de bacterias en tales condiciones generalmente alcanza alrededor de mil millones por centímetro cúbico, como resultado de lo cual el ambiente se vuelve turbio. Para estudiar las bacterias, uno debe poder obtener sus cultivos puros, o clones, que son la descendencia de una sola célula. Esto es necesario, por ejemplo, para determinar qué tipo de bacteria ha infectado al paciente y a qué antibiótico es sensible la especie dada. Las muestras microbiológicas, como hisopos, muestras de sangre, agua u otros materiales extraídos de la garganta o heridas, se diluyen fuertemente y se aplican a la superficie de un medio semisólido: sobre él, se desarrollan colonias redondeadas a partir de células individuales. El agar, un polisacárido obtenido de algunas algas y que casi no es digerible por ninguna especie de bacteria, se utiliza habitualmente como agente de curado para el medio de cultivo. Los medios de agar se utilizan en forma de "juntas", es decir, E. superficies inclinadas formadas en tubos de ensayo que se colocan en un ángulo grande cuando el medio de cultivo fundido se solidifica, o en forma de capas delgadas en placas de Petri de vidrio: recipientes redondos planos cerrados con una tapa de la misma forma, pero un diámetro ligeramente mayor. Por lo general, después de un día, la célula bacteriana tiene tiempo de multiplicarse tanto que forma una colonia que es fácilmente visible a simple vista. Puede trasladarse a otro entorno para su posterior estudio. Todos los medios de cultivo deben estar esterilizados antes de que las bacterias crezcan y, en el futuro, se deben tomar medidas para evitar que se depositen sobre ellos microorganismos no deseados. Para examinar las bacterias que crecen de esta manera, encienden un lazo de alambre delgado en una llama, tocan primero una colonia o un frotis y luego una gota de agua aplicada a un portaobjetos de vidrio. Habiendo distribuido uniformemente el material tomado en esta agua, el vidrio se seca y dos o tres veces se pasa rápidamente sobre la llama del quemador (el lado con las bacterias debe estar hacia arriba): como resultado, los microorganismos se adhieren firmemente al sustrato sin que se dañe. Se vierte un tinte sobre la superficie de la preparación, luego el vidrio se lava con agua y se seca nuevamente. La muestra ahora se puede ver bajo un microscopio. Los cultivos puros de bacterias se identifican principalmente por sus características bioquímicas, es decir, determinar si forman gas o ácidos a partir de ciertos azúcares, si son capaces de digerir proteínas (licuar gelatina), si necesitan oxígeno para crecer, etc. Comprueba también si están teñidos con tintes específicos. La sensibilidad a ciertos medicamentos, como los antibióticos, se puede determinar colocando pequeños discos de papel de filtro empapados en estas sustancias sobre una superficie sembrada con bacterias. Si algún compuesto químico mata las bacterias, se forma una zona libre de ellas alrededor del disco correspondiente.
Enciclopedia de Collier. - Sociedad Abierta. 2000 .
