T18 - La diversidad de los microorganismos

T18 – LA DIVERSIDAD DE LOS MICROORGANISMOS.

1. La microbiología.2. Métodos de estudio de los microorganismos.3. Reino Moneras.

3. 1. Morfología de las bacterias.3. 2. Fisiología de las bacterias.

4. Reino Protoctistas.5. Reino Hongos.6. Virus.

6. 1. Multiplicación vírica.6. 2. Clasificación de virus.

7. Viroides y priones.

T18. LA DIVERSIDAD DE LOS MICROORGANISMOS.

ANTECEDENTES PAU:

2006 - Junio: bacterias, estructura general;2006 – Septiembre: virus, esquema e identificación de sus componentes;

ciclo lítico y lisogénico de un bacteriófago;tipos de virus en función de su ácido nucleico;

2008 – Junio: mecanismos de las bacterias para intercambiar genes;2008 – Septiembre: virus, estructura general;

bacteriófago, retrovirus y priones, explicación;ciclo lítico y lisogénico de los virus, explicación;

2009 – Junio: estructura general de las bacterias;2009 – Septiembre: estructura de la célula bacteriana y composición de su pared;2010 – Junio: estructura general del virus;

ejemplos de virus nombrando su ácido nucleico y enfermedad que produce;

ciclo vital de un fago (ciclo lítico y lisogénico);

• Origen de la microbiología.La microbiología estudia una parte de los organismos microscópicos,

algunos unicelulares y otros que pueden formar asociaciones celulares. Una parte de ellos son causantes de numerosas enfermedades.


1 – La microbiología.


1 – La microbiología.

• Se emplean los CULTIVOS: población microbiana en crecimiento activo.

• CARACTERÍSTICAS QUE HA DE TENER EL CULTIVO:– Necesita tener nutrientes y temperatura y pH óptimos.– Estar formado por individuos homogéneos.– Manipularse en condiciones de asepsia y esterilización para evitar la

contaminación.

– Generalmente son de H2O + nutrientes a los que se añade gelatina o agar-agar para solidificarlos.


2 – Métodos de estudio de los microorganismos.

• Su objetivo es la eliminación de todo microorganismo vivo de un medio de cultivo, alimento o material de laboratorio.



Métodos de esterilización.

• Estudios de microscopía:– Identificación por la forma de las

células o la de sus colonias.– Se emplean tinciones específicas.

• Métodos bioquímicos:– Comparación con un patrón

establecido.

• Técnicas de biología molecular:– Hibridación de secuencias del

genoma de los microorganismos con sondas del ADN.

– Si hibridan es porque el patógeno está en la muestra.



Métodos de identificación de microorganismos.

• REINO MONERAS:– Bacterias.

• REINO PROTOCTISTAS:– Protozoos.– Algas microscópicas.

• REINO FUNGI:– Hongos.

• FORMAS ACELULARES:– Virus.– Viroides.– Priones.



¿Qué organismos estudia la microbiología?

• El estudio comparativo de las secuencias de ARNr ha revelado nuevas relaciones filogenéticas entre los microorganismos.


3 – Reino Moneras.

• DOMINIO Eubacterias:

– Bacterias Purpúreas y Verdes: fotosintéticas y aerobias.

– Cianobacterias o “algas” verde-azuladas.

– Proclorofilas: bacterias con aspecto de cloroplastos.

– Bacterias nitrificantes: oxidan compuestos N inorgánicos.

– Bacterias fijadoras de N: captan N atmosférico.

– Espiroquetas: espirilos de medios acuáticos.

– Bacterias del ácido láctico: anaerobias tolerantes del O2.

– Micoplasmas: sin PC, como cocos o filamentosas.

• DOMINIO Arqueobacterias:

– Metanógenas: anaerobias productoras de CH4.

– Halófilas: de ambientes hipersalinos.

– Termoacidófilas: en ambientes de elevadas T ª y bajo pH.



3.1. Morfología de Bacterias.· Su molécula de ADN bicatenario y

circular asociado a proteínas NO histonas se encuentra en el citoplasma formando el nucleoide.

· Además tienen Plásmidos → ADN extracromosómico que intercambian.

· Capa más externa presente en casi todas las bacterias patógenas.· Funciones:

– Regula el intercambio de H2O,

iones y nutrientes con el medio.

– Reservorio de H2O en condiciones

de desecación.– Adherencia al huésped.– Dificulta la acción de anticuerpos,bacteriófagos y células fagocíticas.



PROCARIOTASCARECEN DE VERDADERO NÚCLEO

Cápsula bacteriana

• Envuelta rígida que tienen todas las bacterias (excepto Mycoplasma).• ESTRUCTURA → en función de la Tinción Gram, hay 2 grupos de bacterias.

– Bacterias GRAM POSITIVAS (retienen el colorante → pared celular violeta).

• Capa de 10-80 nm de peptidoglucano formado por cadenas de N-acetil glucosamina (NAG) y N-acetil murámico (NAM) unidas por enlaces O-glucosídicos.

• Al peptidoglucano se le asocian proteínas, polisacáridos y ácidos teicoicos cuyas funciones son:

– Cargar negativamente la PC para poder captar cationes (Mg2+) necesarios para la bacteria.

– Fijarse a la membrana plasmática.

– Receptores de bacteriófagos.



Pared celular

– Bacterias GRAM NEGATIVAS (NO retienen el colorante → pared celular rosácea).

• Formada por 2 capas.

– 2-3 nm de peptidoglucano.

– Membrana externa: Bicapa lipídica externa de 7-8 nm con lipoproteínas (ej: porinas) y lipopolisacáridos asociados con función enzimática.

– Periplasma → espacio acuoso entre la membrana plasmática y la membrana externa de la PC que baña al peptidoglucano.

• Funciones de la Membrana Externa:

– Regula el paso de moléculas de ↓ peso molecular gracias a las proteínas porinas.

– Protección frente a agentes antibacterianos.

– Responsable de adhesividad y carga e-.

– Lugar de fijación de fagos.

• Funciones del Periplasma:

– Función osmorreguladora.



• Bicapa lipídica que limita al citoplasma y regula el paso de sustancias.• Forma invaginaciones hacia el interior de la célula → MESOSOMAS.

– Incrementan la superficie de la membrana y es donde se sitúan los enzimas de la respiración, fotosíntesis. Fijación N2 atmosférico, asimilación de NO3 y NO2 y ADN polimerasa.

– Mantienen al cromosoma bacteriano en el seno del citoplasma.



Membrana plasmática

Diferencia con la de eucariotasDiferencia con la de eucariotas

• No tiene esteroles como el colesterol.• El porcentaje de los distintos tipos de fosfolípidos es diferente.• Algunas bacterias como las arqueas tienen unidades de isopreno en lugar de ácidos grasos.• En algunas arqueas las cadenas hidrofóbicas de cada lado se unen covalentemente entre sí formando una monocapa.

• No tiene esteroles como el colesterol.• El porcentaje de los distintos tipos de fosfolípidos es diferente.• Algunas bacterias como las arqueas tienen unidades de isopreno en lugar de ácidos grasos.• En algunas arqueas las cadenas hidrofóbicas de cada lado se unen covalentemente entre sí formando una monocapa.

La estructura de monocapa es más estable y resistente en ambientes con temperaturas elevadas.

• Disolución gelatinosa granulosa de H2O + proteína que rodea al nucleoide (fibroso).

• En él aparece:– Ribosomas: libres, 2 subunidades, más pequeños que en Eucariotas.– Inclusiones con sustancias de reserva o residuos del metabolismo.– Vesículas con sustancias gaseosas que aseguran la flotabilidad.

• Estructuras tubulares que aparecen en la superficie.– Se inserta en la cápsula, PC y membrana plasmática.– Funciones:

• Sistema de anclaje.• Participan en la conjugación.



Membrana plasmática

Pili y fimbrias

• Estructura de locomoción:– Filamento.– Cuerpo Basal: bastón con 4

discos:• S y M giran (en la mb

plasmática).• L y P fijos (en el

peptidoglucano).(Gram + solo tienen S y M).

• Clasificación:– Bacterias Monótricas: 1 flagelo.– Bacterias Lofótricas: varios

flagelos a lo largo de su superficie.

– Bacterias Perítricas: varios flagelos formando un penacho.



Flagelos

3.2. Fisiología de Bacterias.



Nutrición

Tipo de Organismo

Fuente de Energía

Fuente de Carbono

Dadores de electrones

FOTOLITÓTROFOSBacterias verdes y purpúreas del S, cianobacterias.

Luz CO2

Compuestos inorgánicos (S2-)

FOTOORGANÓTROFOSBacterias purpúreas NO del S.

Luz Compuestos orgánicos

Compuestos orgánicos

(alcoholes, ácidos grasos,…)

QUIMIOLITÓTROFOSArqueobacterias hipertermófilas del S, metanógenas, bacterias del H, del Fe, nitrificantes, carboxibacterias.

Uniones químicasReacciones REDOX CO2

Compuestos inorgánicos (H2, S, S2-, Fe2+, NO3, NO2,

CO)

QUIMIOORGANÓTROFOSLa mayor parte de las bacterias.

Uniones químicasReacciones REDOX Compuestos

orgánicos

Compuestos orgánicos (glucosa y otros hidratos de C)



• Fototactismos y Quimiotactismos.– Sensibilidad a luz o sustancias químicas.– Se desplazan con flagelos o reptan.

• Fabricación de Endosporas.– Estructuras de resistencia que fabrican en condiciones adversas.– Resisten temperaturas de 80 ºC, sequedad, acción de agentes químicos

o radiaciones.



Relación



Reproducción

REPRODUCCIÓN ASEXUAL por BIPARTICIÓN• Duplicación del cromosoma.• Estrangulación.• Se generan 2 células hijas idénticas.

REPRODUCCIÓN ASEXUAL por BIPARTICIÓN• Duplicación del cromosoma.• Estrangulación.• Se generan 2 células hijas idénticas.

REPRODUCCIÓN MECANISMOS PARASEXUALES• Se produce intercambio de material genético.

REPRODUCCIÓN MECANISMOS PARASEXUALES• Se produce intercambio de material genético.

• Los mecanismos parasexuales implican recombinación genética entre el ADN propio y el añadido.



• Son Eukarya autótrofos fotolitótrofos.• Algunas son móviles mediante flagelos y otras sésiles.• Sus paredes celulares tienen principalmente celulosa.• Viven en medios acuáticos o medio terrestre con abundante humedad.• Asociándose simbióticamente con hongos, forman parte de la estructura de

los líquenes.• Tienen importancia ecológica como productores de oxígeno y ser la base de

las cadenas tróficas en ecosistemas acuáticos.


4 – Reino Protoctistas.

Algas

• Son Eukarya heterótrofos.• Sin pared celular.• Generalmente móviles y de vida libre o parásita.• Se clasifican según su modo de desplazamiento.


Protozoos

4 – Reino Protoctistas.

• Son Eukarya heterótrofos.• Sus paredes celulares tienen principalmente quitina.• Viven en ambientes muy diversos, la mayoría terrestres.• Tienen importancia ecológica como descomponedores.• Dependiendo de la estructura formadora de esporas se dividen en

Ascomycetes (ascas) y Basidiomycetes (basidios).


5 – Reino Hongos.


5 – Reino Hongos.


Resumen.

Domino Bacteri

a

Dominio Archaea

Dominio Eukarya

Protozoos

Algas Hongos PlantasAnimale

s

Células sin núcleo X X

Células con núcleo X X X X X

Organismos unicelulares

X X X X X

Organismos pluricelulares

X X X X

Pared celular de celulosa

X X

Pared celular de quitina X

Pared celular de mureina

X X

Organismos autótrofos X X X X

Organismos heterótrofos

X X? X X

Membrana gram + o - X

Organismos anaerobios X X X

Organismos aerobios X X? X X X X X

• Son formas acelulares de 30-300 nm constituidas por:

• No realizan la función de nutrición ni relación; si la de reproducción pero utilizando maquinaria metabólica de la célula huésped.

• El genoma puede codificar entre 8-200 proteínas cuya misión puede ser:– Estructural: proteínas de la cápsida.– Enzimáticas: sintetizan ácidos nucleicos víricos.– Aglutinante: para adherirse a la membrana del huésped.

• Son parásitos intracelulares obligados de bacterias (bacteriófagos), animales y plantas.


6 – Virus.

Ácido nucleicoÁcido nucleico Cápsula proteica(Cápsida)

Cápsula proteica(Cápsida)

ADN/ARNUna/varias moléculasCircular/linealMono/bicatenario

• Las cápsidas están formadas de múltiples copias de las proteínas CAPSÓMEROS.• NUCLEOCÁPSIDA = Cápsida + Ácido nucleico.• La forma de las cápsidas de los virus viene determinada por la ordenación de los

capsómeros. Según esta morfología los virus se clasifican en:


6 – Virus.

Morfología vírica

• VIRUS HELICOIDAL:– Infectan células vegetales.– Ej. Virus del mosaico del tabaco.


6 – Virus.

• VIRUS ICOSAÉDRICO con ENVOLTURA:– Infectan células animales.– Ej. Virus de la gripe.


6 – Virus.

• VIRUS BACTERIÓFAGO:– Infectan bacterias.– Ej. Fago T4.


6 – Virus.

6.1. Multiplicación vírica.• El CICLO LÍTICO consiste en la multiplicación del virus en el interior de la

célula y la posterior lisis de ésta, liberando de golpe muchos virus con la consiguiente muerte celular.


6 – Virus.


6 – Virus.

• En el CICLO LISOGÉNICO el ADN vírico se integra en el cromosoma bacteriano y permanecen en el estado de profago, replicándose con la bacteria cada vez que se divide, pero sin generar nuevos virus, hasta que se produzca un estímulo y comience el ciclo lítico.


6 – Virus.


6 – Virus.

6.2. Clasificación de virus.


6 – Virus.


6 – Virus.

• ARN monocatenario con < 400 nucleótidos y varios bucles.• No disponen de cápsida.• La ARN polimerasa de la célula lo replica.• Interfiere en la expresión de genes de la célula huésped; nunca se

traduce a proteínas.• Parasita exclusivamente a plantas:

– Limonero, aguacate, planta del tabaco, pepino, cocotero,…– Provoca malformaciones, necrosis, moteado de hojas,…


7 – Viroides y priones.

Viroides

• Son partículas proteínicas que se sitúan en la membrana de neuronas.

• Según la hipótesis de la proteína sola el prión provoca un cambio conformacional en la proteína normal, transformándola en infecciosa.

• Se desconoce el mecanismo de cambio y vías de contagio.• Encefalitis espongiforme bovina:

– Los cerebros de vacas afectadas mostraban huecos.– Incoordinación motora entre otros, que finaliza con su muerte.



Priones

• Síndrome de Creutzfeldt-Jakob:– Apareció en 1994 en pacientes que habían consumido carne de vacuno

afectada por el mal de las vacas locas.– Provoca demencia, degeneración neuronal y pérdida de coordinación.



• Kuru:– Enfermedad endémica de una tribu que se contrae por prácticas de

canibalismo.– De desarrollo lento, se puede incubar hasta 30 años.– Una vez que se manifiesta, es letal en 1 año máximo.– Degeneración cerebral y muerte.



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