1. Pared celular de los G-
La pared celular de las bacterias G- es biestratificada (2 capas), constituida por una capa fina de peptidoglicano y una capa externa compleja que contiene lipopolisacáridos, lipoproteínas y fosfolípidos. Entre la capa de membrana externa y la membrana citoplasmática se encuentra el espacio periplásmico, intercalado por el peptidoglicano, en el que, en ciertas especies bacterianas, se encuentran las β-lactamasas que degradan las penicilinas y otros antibióticos β-lactámicos.
La endotoxina es el lipopolisacárido (LPS) de la membrana más externa de la pared celular de las bacterias G-, responsable de la fiebre y el shock séptico. Se denomina endotoxina porque es una parte de la pared celular, a diferencia de las exotoxinas que son liberadas por la bacteria. Los efectos patológicos de la endotoxina son similares, independientemente del microorganismo del que deriva.
La endotoxina está compuesta por el lípido A responsable de los efectos tóxicos y un polisacárido, el antígeno somático, o antígeno O en algunas bacterias G-, que se usa para identificar a determinados microorganismos en el laboratorio clínico.
2. El nucleoide
Es el área del citoplasma en el que se sitúa el DNA, está formado por una sola molécula circular y larga de ADN bicatenario (2 cadenas de ADN), esta molécula es la que forma el cromosoma bacteriano y en ella se encuentra toda la información genética que la bacteria necesita a lo largo de su vida para su desarrollo. Este cromosoma está unido por uno o varios puntos a la membrana citoplasmática, normalmente a través de proteínas de la membrana.
El nucleoide no contiene ni membrana nuclear, ni nucleolos, ni histonas, lo que lo diferencia del núcleo de las células eucariotas.
El ADN se encuentra dividido en unidades funcionales o genes. Estos genes pueden ser de dos tipos: a) Aquellos cuya secuencia de bases codifica cadenas polipeptídicas o moléculas de ADN (genes estructurales), y b) Los que únicamente tienen una función reguladora de los anteriores (genes reguladores). Es decir, los genes reguladores actúan activando o deteniendo la actividad de los genes estructurales de acuerdo con las necesidades de la célula.
Son moléculas de DNA extracromosómico, no asociadas al ADN del nucleoide, capaces de replicarse de forma autónoma y transmitirse de forma estable a las células hijas. Un plásmido solo codifica de 5-10 a 15 genes y como máximo 100, pero no son nunca esenciales para el desarrollo y vida de la célula. Se encuentran plásmidos tanto en las bacterias G+ como en las G-, y en una misma célula pueden coexistir distintos tipos de plásmidos.
1) Plásmidos transmisibles
Pueden ser transferidos de célula a célula mediante conjugación, tienen un tamaño grande ya que contienen gran cantidad de genes responsables de la síntesis del Pili sexual y de las enzimas necesarias para su transferencia.
2) Plásmidos no transmisibles
Son pequeños ya que no contienen los genes de transferencia.
Los plásmidos pueden albergar en su interior genes que codifican diferentes funciones: resistencia a antibióticos, a metales pesados, resistencia a radiaciones ultravioleta, producción de toxinas, síntesis de enzimas, etc.
Un plásmido se puede transferir de una bacteria a otra, este paso se realiza por un mecanismo genético denominado “conjugación” en el que intervienen los pilis. En ocasiones un plásmido se puede integrar dentro del cromosoma y al trozo que se integra se llama Episoma.
3. Fimbrias y pelos
Las fimbrias son apéndices bacterianos en forma de vellosidades unidas en toda la superficie de la célula bacteriana, la forma es semejante a los flagelos pero son más cortos y delgados, el componente químico es la proteína pilina. Igual que los flagelos, las fimbrias parecen originarse en la membrana citoplasmática y permiten a la bacteria fijarse al sustrato.
Las funciones de los fímbrias son:
1) De adherencia: para unirse a superficies o a otras células bacterianas.
2) Antigénica: actúa como antígenos para otros organismos.
3) De agregación: para unirse a otras bacterias formando agregados bacterianos.
Los pelos son largos, poco numerosos (2 o 3). Los pili tienen dos funciones importantes:
1) Intervienen en la unión de la bacteria a la superficie de las células humanas.
2) El pelo sexual es un tipo especializado de Pili que se utiliza en el intercambio del material genético con otras bacterias (conjugación).
Los pelos y las fimbrias carecen de función locomotora.
4. Esterilización por óxido de etileno o gaseosa
El gas utilizado es el óxido de etileno (CH3-O-CH3), sustancia muy penetrante y activa frente a bacterias, hongos y virus. Actúa introduciendo radicales extraños en las proteínas de las bacterias, desnaturalizándolas y provocando la muerte celular. Es un gas tóxico y explosivo, por lo que hay que emplearlo con determinadas precauciones.
Se debe utilizar en una cámara cerrada, mezclado con CO2 en proporción de un 5% de óxido de etileno para evitar su poder explosivo, con un grado de humedad del 40 al 60% y la temperatura de aplicación es de 20 a 45 º C. El tiempo requerido es de 3 a 12 horas. Se utiliza para esterilizar material de un solo uso como catéteres, pinzas…
5. Componentes esenciales
Son aquellos sin los cuales las bacterias no pueden sobrevivir, son necesarios para fabricar diferentes compuestos estructurales y para obtener energía. Por orden de importancia tenemos: H2 O > C > N2 > P > S.
Constituyen el 95% de los componentes de la célula bacteriana, el 5% restante son otros iones como el Na, K, Mg, Fe, Ca, también esenciales pero en menor cantidad.
H2O.- Componente principal de una célula viva. Es el más abundante e importante ya que normalmente todas las reacciones metabólicas se realizan en medio acuoso.
C.- Las bacterias lo utilizan tanto en su forma inorgánica como orgánica. En forma inorgánica, normalmente es como CO2. Las bacterias que lo utilizan son las denominadas AUTOTROFAS (organismos que elaboran materia orgánica, de la que se nutren, a partir de sustancias inorgánicas). Cuando lo utilizan en su forma orgánica de glucosa, ácidos grasos, aminoácidos azúcares… son las bacterias HETEROTROFAS (organismos que solo se nutren de sustancias elaboradas por otros seres vivos).
N, P, S.- Normalmente los utilizan en forma inorgánica, por ejemplo: El nitrógeno a partir de nitratos, nitritos, NH3, o incluso como N2. El azufre como sulfatos, sulfitos, S. El fósforo como fosfatos. También los pueden adquirir de componentes orgánicos que tengan estos elementos.
El 5% restante lo utilizan para mantener el equilibrio iónico. El Na y el K para mecanismos de transporte activo de nutrientes. El Ca en las esporuladas. El Mg para estabilizar los componentes estructurales de las bacterias. El Fe forma parte de los citocromos de la cadena respiratoria.
Factores orgánicos de crecimiento.- Son compuestos orgánicos que una bacteria requiere imprescindiblemente porque forman parte de algún componente de la célula la cual es incapaz de sintetizar como vitaminas, aminoácidos, bases púricas y pirimidínicas.
Oxígeno.- En función de sus necesidades de oxígeno, las bacterias se clasifican en: Anaerobia estricta.- Cuando no requieren oxígeno y además es tóxico para ellas. Normalmente realizan fermentación o respiración anaerobia. Anaerobia aerotolerante.- No requieren oxígeno pero no les es tóxico. También realizan fermentación o respiración anaerobia. Anaerobia facultativa o aerobia facultativa.- Pueden crecer o desarrollarse tanto con oxígeno como sin él, y pueden realizar fermentación, respiración aerobia o anaerobia según las condiciones. Aerobia.- Requiere oxígeno para su desarrollo y realiza respiración aerobia. Aerobias microaerófilas.- Requieren oxígeno en pequeñas concentraciones, ya que concentraciones grandes de oxígeno les son tóxicas porque algunas de sus enzimas se oxidan fácilmente. Realizan respiración aerobia.
Fermentación es una reacción de oxido-reducción en la que tanto el dador como el aceptor de electrones son compuestos orgánicos. Respiración es una reacción de oxido-reducción en la que el dador de electrones puede ser una sustancia orgánica o inorgánica, pero el aceptor de electrones es siempre un compuesto inorgánico. Cuando el aceptor es el oxígeno tenemos la respiración aerobia, si es otro compuesto inorgánico diferente del oxígeno la respiración anaerobia.