BACTERIS AEROBIS: CARACTERÍSTIQUES, EXEMPLES, CULTIUS, MALALTIES - BIOLOGIA - 2025

Les bacteris aerobis són un ampli grup de bacteris que es caracteritzen perquè necessiten de l'oxigen per als seus processos metabòlics. Aquests bacteris donen feina a l'oxigen per degradar compostos orgànics fins compostos més senzills a través d'un procés que es coneix com respiració cel·lular.

Molts especialistes sostenen que l'aparició d'aquest tipus de bacteris és conseqüència directa de l'procés de fotosíntesi. A causa d'aquest, els nivells d'oxigen atmosfèric es van incrementar i al principi van ser tòxics per a molts éssers vivents. A causa d'això, molts organismes van haver de adaptar-se i començar a utilitzar l'oxigen.

Mycobacterium tuberculosi, bacteri aeròbia. Font: Photo Credit: Janice CarrContent Providers (s): CDC / Dr. Ray Butler; Janice Carr

Són moltes les espècies que s'inclouen dins de grup dels bacteris aerobis. Les més representatives són les dels gèneres Bacillus, Mycobacterium i Nocardia. De la mateixa manera, moltes d'aquests bacteris són coneguts agents patògens de l'ésser humà, arribant fins i tot a ocasionar patologies que poden ocasionar la mort.

Característiques

La principal característica dels bacteris aerobis és que per desenvolupar-se requereixen obligatòriament d'un ambient en el qual hi hagi una àmplia disponibilitat d'oxigen, ja que dins del seu metabolisme realitzen el procés de respiració cel·lular.

En aquest procés fan servir l'oxigen per degradar molècules de compostos orgànics, com la glucosa, fins compostos més simples com el diòxid de carboni i l'aigua, amb la consegüent obtenció d'energia en forma d'ATP.

Així mateix, la majoria de les espècies que componen a aquest grup no tenen la capacitat de sintetitzar l'enzim catalasa, pel que no poden desdoblar la molècula de peròxid d'hidrogen en aigua i oxigen.

Tipus de bacteris aerobis

De manera general s'entén que els bacteris aeròbiques són aquelles que requereixen de la presència d'oxigen per poder desenvolupar-se i créixer. No obstant això la necessitat d'aquest element químic en els bacteris d'aquest grup no és igual per a totes. En aquest sentit, existeixen diversos tipus de bacteris aeròbics: aeròbies obligades, anaeròbies facultatives i microaerófilas.

Bacteris aerobis obligades

Són els bacteris que obligatòriament requereixen d'l'oxigen per poder desenvolupar-se. Requereixen d'aquest element per a dur a terme el procés de respiració cel·lular.

Bacteris anaerobis facultatives

Aquestes són bacteris que des del punt de vista evolutiu tenen cert avantatge, ja que poden sobreviure tant en ambients en què hi hagi presència d'oxigen, com en aquells ambients en què hi ha absència d'aquest.

Això es deu al fet que dins de la seva maquinària cel·lular, compten amb els elements necessaris per dur a terme processos anaeròbics mitjançant els quals poden obtenir energia. De tal manera que en absència d'oxigen, aquests bacteris no moren, sinó que realitzen altres processos metabòlics.

bacteris microaerófilas

Aquest és un tipus de bacteri molt particular. Empren l'oxigen com a element primordial per poder dur a terme el procés de respiració cel·lular. No obstant això, les concentracions atmosfèriques d'aquest gas (Aproximadament el 21%) són tòxiques per a aquests bacteris.

Espècies de bacteris aerobis

Bacteris de l'gènere

El gènere Bacillus està conformat per una gran varietat d'espècies, les quals es caracteritzen per tenir forma de bastó i ser gram positives. Una de les característiques més destacada d'aquests bacteris és que quan les condicions ambientals es tornen hostils, en les seves cèl·lules generen espores. Aquestes són molt resistents i tenen com a finalitat garantir que el bacteri pugui sobreviure en condicions ambientals nocives.

Dins d'aquest gènere hi ha bacteris que són aerobis estrictes, en tant que hi ha altres que es consideren aerobis facultatives. Entre les espècies de bacteris de l'gènere Bacillus es poden esmentar: Bacillus anthracis, Bacillus cereus, Bacillus subtilis i Bacillus thuringiensis, entre d'altres.

Bacillus

És un bacteri molt coneguda i estudiada en el món de la microbiologia, ja que degut al seu potencial i evident patogenicitat, ha estat utilitzada com a arma biològica. Els seus espores són molt tòxiques i penetren amb facilitat en el cos humà, a través de l'tracte respiratori per inhalació, mitjançant la ingestió d'aliments contaminats o per contacte amb alguna ferida oberta.

Ja en l'organisme ocasiona una infecció que, de manera genèrica es coneix amb el nom de àntrax, el qual pot ser cutani, pulmonar o gastrointestinal.

Bacillus cereus

És un bacteri aerobia facultativa que és molt coneguda per produir toxines. Aquestes toxines poden ocasionar diverses patologies en l'ésser humà, com la síndrome emètic i la síndrome diarreic, tots dos a nivell gastrointestinal. Així mateix, pot afectar altres òrgans, com els ulls, en els quals pot ocasionar queratitis i endoftalmitis.

Bacillus subtilis

És potser l'espècie més estudiada de l'gènere Bacillus. Tant així que és considerada la "espècie tipus". A l'igual que altres espècies de Bacillus, aquesta produeix espores, específicament endosporas que es troben al centre de la cèl·lula bacteriana.

És un bacteri innòcua per a l'ésser humà, llevat d'alguns casos molt aïllats d'intoxicació per aliments contaminats. A més d'això, comporta una àmplia gamma de beneficis, com ara la síntesi de substàncies antifúngiques i antibiòtiques, així com també aplicacions en l'àrea industrial.

Nocardia

És un gènere de bacteris gram positives que tenen forma de bacils. Entre les seves característiques més destacades es pot esmentar que són presenten ramificacions, moltes de les quals es troben en angle recte.

De la mateixa manera, aquests bacteris constitueixen agents patògens de l'ésser humà molt coneguts. Particularment dos dels seus espècies, Nocardia asteroides i Nocardia brasiliensis, han estat prou estudiats com a causants de la Nocardiosi pulmonar i de l'micetoma actinomicótico respectivament.

Lactobacillus

Són bacteris gram positives que es caracteritzen per ser aerobis facultatives, tenir forma de bacil i no produir espores. Aquests bacteris són considerades, de manera general, innòcues i inofensives per a l'ésser humà.

Per contra, són famoses pels beneficis que aporten, entre els quals es poden destacar: contribueixen a la conservació dels aliments, ajuden a controlar algunes malalties -com el càncer de Colón-, i formen part de la síntesi de certs compostos, com les vitamines de l'complex B.

Staphylococcus

Aquestes són bacteris que tenen forma de coco (rodones) i que tendeixen a formar cúmuls cel·lulars amb aparença de raïm de raïms. Els bacteris d'aquest gènere es consideren aerobis facultatives, el que vol dir que poden desenvolupar-se tant en presència com en absència d'oxigen.

Moltes de les espècies d'aquest gènere són coneguts agents patògens de l'ésser humà. Entre aquestes, la més virulenta és Staphylococcus aureus, la qual produeix certes toxines: hemolisina, enterotoxina, toxina de la síndrome de l'xoc tòxic i la toxina exfoliativa. Aquestes toxines causen patologies com ara diarrea, colitis pseudomembranosa i síndrome de la pell escaldada.

Diferència entre bacteris aerobis i anaerobis

Els bacteris anaeròbies van aparèixer al planeta molt abans que els bacteris aerobis. Això es deu al fet que en les primeres eres de la vida terrestre, l'oxigen no es trobava formant part significativa de l'atmosfera, de manera que els éssers vius que existien llavors no ho utilitzaven per als seus processos metabòlics.

Posteriorment, d'acord va ser evolucionant la vida al planeta i els nivells dels gasos atmosfèrics es van estabilitzar, van aparèixer els organismes aerobis, que van començar a utilitzar a l'oxigen com a element principal en processos d'obtenció d'energia.

Ara bé, la diferència principal entre ambdós tipus de bacteris és que els bacteris aerobis requereixen d'l'element oxigen per poder dur a terme diversos processos cel·lulars, sent el més característic la respiració cel·lular. A través d'aquest procés obtenen una gran quantitat d'energia.

Els bacteris anaerobis, per contra, no donen feina a l'oxigen per cap procés. Fins i tot, per a algunes d'aquests bacteris, l'oxigen resulta altament tòxic. A causa d'això, realitzen altres processos per obtenir l'energia que la cèl·lula necessita.

Entre aquests processos es troba la fermentació, mitjançant la qual ocorre la degradació de certs compostos, com els carbohidrats, per obtenir altres compostos orgànics, com ara l'àcid làctic.

Una altra de les diferències que poden esmentar entre aquests dos tipus de bacteris és l'hàbitat en el qual poden trobar-se. Els bacteris anaerobis solen trobar-se en llocs en què hi ha poc oxigen, com per exemple en la tosca que cobreix les dents, mentre que els bacteris aerobis es desenvolupen en hàbitats en els quals hi ha prou oxigen, com el sòl.

Cultiu de bacteris aerobis

Quan es va a realitzar un cultiu de bacteris aerobis al laboratori, el primer que s'ha de tenir en compte és que aquest tipus de bacteris requereixen d'una adequada quantitat d'oxigen. En aquest sentit, se sap que les mateixes condicions atmosfèriques són ideals. No obstant això, hi ha alguns bacteris a les quals cal proporcionar-los un ventilació extra.

En aquests casos el que es pot fer és agitar vigorosament el matràs o bé bombollejant aire esterilitzat a l'mig. En el cas que el cultiu sigui bastant extens, el que es recomana és que s'incrementi l'exposició de l'mig a l'atmosfera. Això s'aconsegueix disposant el medi en capes que siguin poc profundes.

Cultiu de Staphylococcus aureus. Font: Microrao

Ara bé, pel que fa a la composició de l'medi de cultiu a emprar per als bacteris aerobis, això dependrà de l'espècie bacteriana que s'estigui conreant. Per exemple, per conrear Staphylococcus aureus, els mitjans de cultiu que s'utilitzen amb més freqüència són agar sang a el 5%, agar soja tripticasa i brou BHI infusió cervell cor. Els bacteris de l'gènere Bacillus també es cultiven de manera reeixida en els mitjans de cultiu ja esmentats.

És important destacar que el brou BHI infusió cervell cor és mundialment recomanat per al cultiu de bacteris aerobis. En la seva composició es troba infusió de cervell de vedell i infusió de cor boví, així com també peptona, clorur de sodi i glucosa, entre d'altres components.

Mètodes per al compte en placa

El compte de placa és un procediment estàndard que es porta a terme en els laboratoris amb la finalitat d'arribar a un nombre aproximat de bacteris que conformen un cultiu en específic.

Aquesta tècnica té el seu basament en el recompte de les anomenades unitats formadores de colònies i permet obtenir un nombre aproximat de bacteris. És important destacar que aquest procediment s'ha de dur a terme amb la minuciositat i rigor que es requereix, ja que qualsevol error, per mínim que sigui, pot afectar en gran mesura els resultats.

Són diverses les tècniques que es poden aplicar per realitzar el compte en placa. Aquí s'explicaran dos d'ells.

Tècnica d'abocament a la placa

El primer que s'ha de fer és preparar el medi de cultiu ideal per al tipus de bacteri que es vol cultivar. Posteriorment, en una àrea buidada i neta es procedeix a ubicar les caixes de Petri en què es va a col·locar el cultiu.

A cada càpsula de Petri s'ha d'agregar 1mL de la dilució corresponent, així com també uns 20mL de medi de cultiu que es troba fos. Després d'això, s'han de realitzar moviments amb la placa de Petri de la següent manera: 6 de dreta a esquerra, 6 a sentit a les agulles de l'rellotge, 6 en contra de les manetes de l'rellotge, i 6 de darrere cap endavant. Finalment s'espera que el medi es solidifiqui.

Les càpsules de Petri són incubades en condicions de temperatura adequades (37 ° C) per espai de 24-48 hores. Un cop transcorregut aquest temps, s'han de comptabilitzar el nombre de colònies que es van desenvolupar.

Tècnica d'extensió superficial a la placa

Per realitzar el recompte a través d'aquesta tècnica, s'han de col·locar les càpsules de Petri amb el medi de cultiu sobre la taula de manera ordenada per evitar errors. Seguidament, s'inocula 1mL de cada dilució en cada càpsula.

Així mateix, amb ajuda d'una vareta de vidre s'ha d'estendre de manera homogènia el inòcul per tota la superfície de l'medi de cultiu. Això s'ha de fer a través de moviments giratoris.

Un cop l'inòcul ha estat absorbit pel medi de cultiu, es procedeix a incubar les càpsules el temps que sigui requerit d'acord a l'microorganisme conreat. Finalment s'han d'explicar totes les colònies que s'hagin desenvolupat en les plaques seleccionades.

malalties causades

Com ja es va esmentar anteriorment, alguns dels gèneres que integren a el grup de les bacteri aeròbies són coneguts per causar malalties en els éssers humans. A continuació es nomenen algunes d'aquestes malalties amb els seus respectius símptomes i tractaments.

Nocardiosi

La Nocardiosi és una malaltia que pot presentar-se de forma aguda o crònica. D'acord als casos clínics estudiats, la majoria de les vegades es presenten amb la simptomatologia d'una pneumònia. No obstant això, de vegades, més que infectar les vies respiratòries, pot afectar la pell directament, ocasionant lesions característiques.

Els símptomes que s'observen en la Nocardiosi pulmonar són:

• febre elevada
• Tos cròmica que no s'alleuja amb res
• Dificultat per respirar
• malestar general

D'altra banda, quan els bacteris de l'gènere Nocardia envaeixen la pell, pot generar-el que es coneix com actinomicetoma. Aquesta és una infecció de tipus granulomatosa i crònica que és molt rara i es presenta usualment en persones que tenen el sistema immunològic deprimit. Entre els seus símptomes estan:

• febre
• Lesió nodular que presenta una pústula central per la qual pot haver drenat de material sanguinolent.
• Abscés cutani o subcutani.
• malestar generalitzat

àntrax

Aquest és el nom que reben les infeccions ocasionades pel bacteri Basillus anthracis. És ocasionat pel contacte directe de l'ésser humà amb les espores d'aquest bacteri. El àntrax pot afectar a nivell pulmonar i cutani. La pulmonar és la més perillosa, amb una taxa de mortalitat major a l'90%.

Fa uns anys aquest bacteri es va fer famosa perquè es van estar enviant sobres que contenien espores, les quals van afectar en gran mesura als que els van rebre, ocasionant la mort.

Al principi els símptomes de l'àntrax a nivell pulmonar s'assemblen als d'un refredat, però, a mesura que passa el temps evolucionen fins a un quadre clínic més compromès apareixen:

• febre persistent
• Dificultat per respirar
• Increment de la freqüència cardíaca.

Eventualment el pacient empitjora i es produeix un xoc sèptic, després de la qual cosa ocorre la mort de l'pacient en la majoria dels casos.

Pel que fa a l'àntrax cutani, el primer signe és una lesió similar a la picada d'un mosquit, que es converteix en crònica i evoluciona fins a esdevenir una escara necròtica.

Així mateix hi ha elevació de la temperatura corporal i malestar general. És freqüent que aquest quadre clínic es resolgui favorablement, deixant només una cicatriu. No obstant això, no és prudent descuidar, ja que pot estendre i ocasionar una bacterièmia.

Tuberculosi

És una patologia que afecta el tracte respiratori i és causada per un bacteri aerobia estricta, la Mycobacterium tuberculosi. Els bacteris es troben en les secrecions dels que pateixen la malaltia, específicament en la qual expulsen quan tussen. El contacte amb aquestes secrecions és la via més comuna de contagi.

Els símptomes de la tuberculosi són:

• Tos constant amb expectoració sanguinolenta
• febre
• malestar general
• Dolor al pit, especialment a l'tossir i a l'respirar
• Sudoració profusa durant la nit.

lepra

És una malaltia molt coneguda causada per un altre bacteri de el gènere Mycobacterium, la Mycobacterium leprae. Aquesta és una malaltia que des de fa segles ha constituït un flagell, ja que els qui la patien eren execrados de la societat i eren obligats a viure a part.

Els símptomes més comuns de la lepra són:

• Lesions de color clar en la pell
• Protuberàncies o nòduls a la pell
• Pèrdua de sensibilitat en certes zones
• Engruiximent de la pell

Amb el temps, el quadre clínic empitjora, ocasionant que l'individu perdi la funcionalitat dels seus membres superiors i inferiors, desfiguració ocasionada per les lesions cutànies i malestars a nivell cutani, com sensació constant de cremor a la pell.

referències

1. Camacho, A., Giles, M., Ortegón, M., Palao, M., Serrano, B. i Velásquez, O. (2009) Tècniques per a l'anàlisi microbiològica d'aliments. UNAM Mèxic 2dóna edició.
2. Carrol, K., Hobden, J., Miller, S., Morse, S., Mietzner, T., Detrick, B., Mitchell, T. i Sakanari, J. Microbiologia mèdica. Mc Graw and Hill. 27a edició
3. Dorronsoro, I. i Torroba L. Microbiologia de la Tuberculosi. (2007). Annals de el Sistema Sanitari de Navarra. 30 (2).
4. González, P. i Cona, I. (2006). Nocardia asteroides. Revista xilena de infectología. 23 (4).
5. Hernández, P., Mayorga, J. i Pérez, E. (2010). Actinomicetoma per Nocardia brasiliensis. Anals de pediatria. 73 (4). 159-228
6. Ryan, K. i Ray, C. (2004). Sherris Medical Microbiology. Mc Graw Hill. 4th edition.