Microorganismes: Tipus, Estructura i Fisiologia Bacteriana

Els Microorganismes

1. Concepte i Tipus de Microorganismes

Els microbis o microorganismes són éssers vius de mida microscòpica que poden ser unicel·lulars o pluricel·lulars. Molts microorganismes no tenen nucli, són organismes procariotes, però també n'hi ha d'eucariotes. Una característica que uneix tots els microorganismes és que cada cèl·lula microbiana pot fer per si mateixa totes les funcions vitals: el metabolisme, el creixement, la relació i la reproducció.

Els microorganismes es troben en els tres dominis: Archaea, Bacteria i Eukarya. Els dos primers estan constituïts per organismes procariotes, mentre que el tercer domini integra els eucariotes. Archaea comprèn els arqueobacteris, Bacteria correspon als eubacteris i en Eukarya hi ha microbis que pertanyen als protoctists (algues microscòpiques, protozous) o al regne dels fongs (fongs microscòpics).

2. Els Bacteris

Els bacteris, tot i que són organismes molt simples, presenten una gran variabilitat de metabolismes, des de l'heteròtrof fins a l'autòtrof i des de l'aerobi fins a l'anaerobi. Hi ha 4 tipus morfològics de bacteris: els bacils en forma de bastó, els cocs de forma esfèrica, els espirals en forma de bastó cargolat i els vibrions en forma de coma ortogràfica.

Alguns bacteris poden formar agrupacions d'individus, ja que quan es divideixen, els bacteris fills es mantenen units entre si per mitjà de components químics o càpsules. Els cocs poden dividir-se en diferents direccions: els diplococs formen parelles, els estreptococs si formen cadenes, estafilococs si formen raïms individuals, o sarcines si formen associacions tridimensionals regulars.

2.1. L'Estructura Bacteriana

Els components estructurals de la bactèria són:

a) La càpsula bacteriana: és una capa mucosa de diferents polisacàrids que envolta la paret bacteriana i que només la presenten alguns bacteris. Si per la seva composició absorbeix aigua, augmenta de gruix i es torna mucilaginosa s'anomena capa mucosa. La càpsula dificulta que els anticossos i les cèl·lules fagocítiques de l'hoste els reconeguin i els destrueixin. La càpsula, a més, permet l'adhesió dels bacteris a les cèl·lules de l'hoste i l'adhesió dels bacteris fills entre si, de manera que es facilita la formació de colònies. Les càpsules també intervenen en els processos d'intercanvi d'aigua, ions i substàncies nutritives i actuen com un mecanisme de defensa davant la dessecació del medi.

b) La paret bacteriana: és una coberta rígida que dóna forma a les cèl·lules bacterianes. La diferent composició de la paret bacteriana fa que els bacteris reaccionin de manera diferent quan es tracten amb els tres compostos de la tinció de Gram. La paret bacteriana serveix per mantenir la forma característica dels bacteris. És permeable a les sals i a moltes molècules orgàniques de baix pes molecular. La destrucció de la paret bacteriana deixa inerme el bacteri davant dels canvis de salinitat del medi.

c) La membrana plasmàtica: és la membrana que envolta el citoplasma. Les funcions de la membrana plasmàtica són delimitar la bactèria i regular el pas de les substàncies nutritives. A més, conté nombrosos sistemes enzimàtics que intervenen a:

• dirigir la replicació del DNA bacterià per mitjà del DNA-polimerasa.
• fer la respiració bacteriana gràcies a la presència d'enzims ATP-sintetases a les membranes.
• assimilar nitrogen en forma de NO₃^- o NO₂^- (bacteris nitrificants) o el N₂ atmosfèric, gràcies al fet que conté l'enzim nitrogenasa.

d) Ribosomes: són partícules globulars que es troben en gran nombre lliures en el citoplasma bacterià o formant llargues cadenes anomenades poliribosomes. La composició dels ribosomes és RNA i proteïnes. Fan la síntesi de proteïnes.

e) Inclusions: són grànuls de substàncies de reserva que el bacteri sintetitza en moments d'abundància. Aquestes inclusions es troben disperses en el citoplasma i no tenen membrana plasmàtica que les aïlli. Poden ser de reserva energètica com els grànuls de midó i els dipòsits de lípids.

f) Orgànuls especials: Els cianobacteris i els cloroxibacteris presenten orgànuls cel·lulars interns delimitats per una membrana semblant a la plasmàtica anomenats tilacoides. Alguns tipus de bacteris presenten orgànuls delimitats per membranes rígides, constituïdes per proteïnes amb diferents funcions. Els principals tipus són:

• Vacúols de gas: contenen aire i actuen com a flotadors del bacteri.
• Clorosomes o vesícules de clorofil·la: orgànuls que contenen els pigments fotosintètics.
• Carboxisomes o cossos polièdrics: contenen l'enzim ribulosa-difosfat-carboxilasa, responsable de la fixació del CO₂ en l'aire.

g) El cromosoma bacterià: està constituït per una doble cadena circular de DNA, generalment condensada en una regió del citoplasma anomenada regió nuclear o nucleoide. El cromosoma bacterià porta associat proteïnes i RNA. El cromosoma bacterià té com a funció contenir la informació genètica, així com dirigir el funcionament de tot el metabolisme bacterià. Els bacteris també poden contenir petites molècules de DNA anomenades plasmidis, que disposen també de capacitat de replicació autònoma. Alguns tenen la capacitat reversible d'integrar-se en el cromosoma bacterià i s'anomenen episomes.

h) Flagels: són prolongacions fines amb una longitud que pot ser diverses vegades més gran que la del bacteri. Segons el nombre i la situació dels flagels en el cos bacterià, els bacteris poden ser monòtrics (un sol flagel), lofòtrics (diversos flagels en un sol pol), amfítrics (grup de flagels als dos pols) i perítrics (flagels que envolten el bacteri). Els bacteris sense flagels s'anomenen àtrics. Permeten el moviment dels bacteris.

i) Pèls: són estructures allargades i buides que els bacteris fan servir per adherir-se a diferents superfícies. Només es troben en els bacteris gram^-. Els pèls es componen de molècules d'una proteïna anomenada pilina. Hi ha dos tipus de pèls:

• pèls de conjugació: són llargs i uneixen dos bacteris perquè s'intercanviïn material genètic.
• pèls d'unió o fímbries: són curts i els bacteris els utilitzen per adherir-se a diferents superfícies com la interfase aigua/aire i la superfície de les cèl·lules.

2.2. La Fisiologia Bacteriana

Els medis de cultiu bacterians són dissolucions aquoses que tenen sals minerals i nutrients orgànics que satisfan els requeriments d'elements químics que necessiten els bacteris per desenvolupar el metabolisme, créixer i reproduir-se. Els medis de cultiu de bacteris es preparen en medi líquid en tubs d'assaig, als quals s'afegeix la mostra del bacteri que es vol cultivar.

Funcions de nutrició: Els bacteris poden dur a terme els tipus de metabolisme que hi ha. Els bacteris poden ser fotoautòtrofs com els bacteris verds, cianobacteris; fotoheteròtrofs, que requereixen energia lluminosa però també molècules orgàniques; quimioautòtrofs (bacteris nitrificants); quimioheteròtrofs.

Funcions de reproducció: La reproducció dels bacteris és de tipus asexual i es duu a terme per mitjà de bipartició o fissió binària, a la qual precedeix una duplicació del DNA bacterià i una separació de les dues molècules obtingudes. Els bacteris fills són genèticament idèntics, per la qual cosa les colònies de bacteris estan formades per individus clònics.