Estructura, Fisiologia i Creixement Bacterià

Estructura Bacteriana

Apèndixs Externs

Flagels

Són filaments helicoidals que s'estenen des del citoplasma a través de la paret (cos bassal, colze i filament (flagelina)). Permeten la mobilitat dels bacteris en els líquids.

• Flagels polars (estan en l'extrem): Monòtrics / Lofòtrics / Amfítrics.
• Flagels perítrics (distribuïts per tota la superfície bacteriana).

Pilis

El més important és el pili sexual, s'utilitza en els processos de conjugació bacteriana.

Fímbries

Filaments sense mobilitat, principalment en bacteris Gram (-). Constituïts per la proteïna pilina (capacitat antigènica). S'adhereixen a receptors en la superfície de la cèl·lula. Constitueixen factors de patogenicitat en algunes espècies.

Càpsules

Estructura "embolcall" que se situa per fora de la paret bacteriana. Constituïda per polisacàrids. Està present en alguns bacteris. Pot englobar a un sol bacteri o, alguns cops, a dos (S. pneumoniae). En cultius en agar dóna aspecte mucós a la colònia. La càpsula sol ser més evident en productes patològics que quan s'aïlla en medis de cultiu.

Funcions: adherència, resistència a la dessecació, material de reserva, patogenicitat i virulència.

Endospores

Formes de resistència que produeixen algunes espècies bacterianes. Es troben solament en bacils, en especial Gram (+). Alguns bacteris en condicions desfavorables redueixen la seva activitat, disminuint el seu citoplasma i produint aquesta estructura de resistència (esporogènesi o esporulació). Poden romandre latents durant anys i quan les condicions són favorables tornen a la forma vegetativa, en un procés invers anomenat germinació. Tenen forma ovalada o esfèrica, són termorresistents i refringents, i confereixen resistència als bacteris davant agents desinfectants físics i químics.

Nota: Espores bacterianes --> protecció, espores fúngiques --> reproducció. També s'utilitzen com a criteri taxonòmic.

Morfologia Bacteriana

Fisiologia Bacteriana

Nutrició Bacteriana

Macronutrients

(C, O, H, N, P, S, K, Mg, Ca, Na, Fe)

Micronutrients

(Co, Cu, Mn, Mo, Ni, Se...)

Factors de Creixement

Vitamines, aminoàcids, purines i pirimidines.

Font d'Energia

• Bacteris fotòtrofs: Font lluminosa.
• Bacteris quimiòtrofs: Font química. Segons si utilitzen compostos orgànics o inorgànics.
  • Bacteris quimiolitòtrofs
  • Bacteris quimioorganòtrofs

Capacitat de Síntesi

• Bacteris autòtrofes: Bacteris amb gran poder de síntesi i que a partir d'elements primaris com H₂O i CO₂ són capaços de fabricar glúcids, lípids i proteïnes.
• Bacteris heteròtrofes: Són incapaces de fabricar molècules complexes de C i necessiten trobar-les en el medi. La majoria de patògens són d'aquest tipus.

Acceptor Final d'Electrons

Segons l'element o compost que es redueix al final de les reaccions metabòliques, els bacteris es poden dividir en:

• Aerobis estrictes: Només poden utilitzar O₂ com a acceptor últim d'electrons.
• Anaerobis: El seu acceptor final d'electrons és diferent d'O₂ i sol ser N o S.
  • Estrictes: NO O₂
  • Facultatives: SI O₂
• Microaeròfils: Requereixen O₂ però en baixes concentracions.

Condicions Fisicoquímiques

Concentració d'ions H+ (pH)

Els bacteris requereixen unes condicions idònies de H+ en el seu entorn, un pH adequat. Depenent del pH òptim de creixement, es divideixen en:

• Acidòfiles: pH àcid
• Alcalines: pH alcalí
• Neutròfiles: pH 5,5-8

Temperatura de Creixement

• Psicròfils: < 20ºC
• Mesòfiles: 20-45ºC
• Termòfiles: > 45ºC. Bacteris patògens (mesòfiles): 35-37ºC

Metabolisme Bacterià

Suma de totes les transformacions químiques que tenen lloc en un bacteri i que porten cap al creixement i la reproducció. Es divideix en 2 grups:

Reaccions Catabòliques

Serveixen per degradar substàncies que proporcionen energia que es pot emmagatzemar com ATP (fosforilació). La ruptura de les molècules de hidrats de carboni és el que realitzen els microorganismes per obtenir energia. També catabolitzen alguns lípids i proteïnes. La primera etapa de la degradació de la glucosa és l'oxidació d'aquesta en àcid pirúvic (glucòlisi).

• Respiració: És un procés de generació d'ATP i els compostos químics resultants són oxidats, sent l'aceptor final d'electrons una molècula inorgànica.
  • Respiració aeròbia: l'aceptor final és l'oxigen molecular O₂.
  • Respiració anaeròbia: l'aceptor final és una molècula inorgànica diferent a l'oxigen molecular, com l'ió nitrat, sulfats i carbonats.
• Fermentació: És un procés de generació d'energia que utilitza una molècula orgànica, tant com a donador d'electrons com acceptor d'electrons (no necessita cadena transportadora d'electrons) i que no requereix O₂ tot i que es pot realitzar en la seva presència. En totes les fermentacions es parteix d'àcid pirúvic. Les fermentacions són diferents en funció dels productes que s'obtenen de l'oxidació del piruvat, que reflecteixen les dotacions enzimàtiques dels bacteris.

Reaccions Anabòliques

Tenen com a resultat productes estructurals (biosíntesi). Són reaccions de síntesi bacteriana que generen components estructurals o energètics.

Divisió i Creixement Bacterià

Els bacteris es reprodueixen per fisió binària. La divisió bacteriana s'inicia amb la duplicació de l'ADN. Simultàniament, els mesosomes separen els dos fragments de cromosoma de manera que es distribueixin en les cèl·lules filles. A partir de la zona central es forma un septe que finalitza en un envà (tabique) que separa les dues cèl·lules filles.

Mètodes de mesura del creixement bacterià:

• Mètodes directes: es basen en el recompte electrònic de les cèl·lules.
• Mètodes indirectes: es basen en turbidimetria o recomptes en placa.

Corba de Creixement Bacterià

Quan un bacteri creix en un brou de cultiu es distingeixen les següents fases de creixement:

• Fase de latència: Temps necessari per l'adaptació dels bacteris en el medi que se l'inocula.
• Fase de desenvolupament exponencial o logarítmica: En aquesta fase els bacteris es multipliquen a velocitat constant i exponencial. L'activitat metabòlica és màxima i la sensibilitat a agents inhibitoris és òptima.
• Fase estacionària: El número de cèl·lules que neixen és igual al número de cèl·lules que moren.
• Fase de declinació o mort: El medi de cultiu s'empobreix i els bacteris moren.