MICROBIOLOGÍA

CONCEPTO DE MICROORGANISMO:

Los microorganismos (organismo de tamaño microscópico) incluyen organismos muy heterogéneos

incluidos en tres reinos: Moneras, Protoctistas y Hongos. Al margen de estos también están las formas

acelulares, principalmente los virus, que se suelen estudiar con ellos.

REINO MONERAS:

Son organismos procarióticos. Las vamos a clasificar en dos grupos:

ARQUEOBACTERIAS: Son muy primitivas. Sus membranas carecen de ácidos grasos. Su pared

celular es más rica en proteínas que en las demás bacterias y no tienen mureína. Viven en ambientes

extremos, algunos son termófilos (en aguas calientes), otros halófilos (en aguas salinas), acidófilos

(en aguas ácidas), etc…

EUBACTERIAS: (figura 1B)

Son las verdaderas bacterias. Según su forma se dividen en cocos(esféricos), bacilos (cilíndricos),

vibrios (curvados), espirilos y espiroquetas (ambos alargados y retorcidos)

A veces se agrupan varios y según cómo lo hacen se añaden los siguientes prefijos: Diplo (se unen

dos Ej: diplococo). Estrepto (en cadena. Ej: Estreptococo). Estafilo (agrupaciones en racimo. Ej:

estafilococo) . Si tienen forma de paquetes se las llama sarcinas.

-Morfología bacteriana: (figura 1A)

En las bacterias vamos a distinguir las siguientes partes:

MEMBRANA PLASMATICA: En ella se encuentran los mesosomas (invaginaciones de la

membrana donde a veces se encuentran las enzimas respiratorias o los pigmentos fotosintéticos)

PARED CELULAR BACTERIANA

Es una envoltura rígida y fuerte que rodea a la membrana plasmática. Mantiene su forma y la protege

de los cambios osmóticos.

Las bacterias se han clasificado tradicionalmente en Gram+ y Gram-, clasificación que responde a si

se tiñen con la coloración de Gram ó si no se tiñen. Esta coloración se basa en la utilización de violeta de

genciana.

Hoy sabemos que este comportamiento responde a diferencias en la estructura de su pared celular.

Las bacterias Gram+ presentan la pared formada por varias capas de mureina (peptidoglicano,

dentro de los heterópolisacáridos), es una pared celular gruesa.

Las Gram- están formadas también por mureina, pero una sola capa y sobre ella hay otra capa de

naturaleza fundamentalmente lipídica, semejante a la membrana plasmática. Por tanto es una pared mucho

más delgada.

Algunas bacterias poseen sobre la pared una capa gelatinosa rica en azucares, llamada cápsula, que

protege a las bacterias de la desecación, regula el paso de algunas sustancias y permite la formación de

colonias. En las bacterias parásitas la cápsula facilita su adherencia y dificulta la acción de los fagocitos.

Algunas bacterias presentan flagelos pero distintos a los de las células eucarióticas. Estos flagelos

presentan un codo en la base, del que parte un filamento helicoidal formado de una proteína llamada

flagelina. Otras bacterias tienen unos filamentos más cortos llamados pili ó fimbrias que sirven para fijarse

al sustrato en el que viven.

CITOPLASMA BACTERIANO:

Tan sólo tienen ribosomas (70 S) y gránulos sin membrana llamados inclusiones.

NUCLEOIDE BACTERIANO:

También se le puede llamar "cromosoma bacteriano". Al no poseer envoltura nuclear, no está

separado del "citoplasma". Consiste en una molécula de ADN circular, bicatenario, muy plegada y asociada

a proteínas no histónicas.

Con frecuencia, además del cromosoma bacteriano, aparecen pequeñas moléculas de ADN circular,

que se replican independientemente del cromosoma bacteriano. A estas moléculas se las denomina

plásmidos. A veces estos plásmidos se unen al cromosoma bacteriano. Los plásmidos no son indispensables

para la célula, o sea pueden vivir sin ellos; pero aportan a la bacteria algunas características interesantes.

-Fisiología bacteriana:

Las bacterias, al igual que cualquier ser vivo, desarrollan funciones de nutrición, relación y

reproducción.

FUNCIONES DE NUTRICION:

En cuanto a la nutrición, las bacterias forman un grupo muy heterogéneo.

La mayor parte de ellas son heterótrofas, o sea que se alimentan de materia orgánica.

De estas la mayor parte son saprofitas, que viven en la materia orgánica muerta, son las

responsables de las fermentaciones y putrefacciones; juegan un importante papel en los ecosistemas

descomponiendo y mineralizando los restos de los seres vivos.

Otros son comensales, viven en otros organismos sin causarles ni beneficios ni perjuicios, por

ejemplo las bacterias intestinales.

Otras son simbiontes, asociadas con otros organismos para beneficio de ambos, como las bacterias de

la panza de los rumiantes.

Otras son parásitas, causando enfermedades en animales y plantas.

Sin embargo otras bacterias son autótrofas, que se alimentan de materia inorgánica.

De estas unas son fotosintéticas, ya que utilizan la energía de la luz solar. Podemos dividir a estas en

tres grupos:

-Cianobacterias (antes algas cianofíceas): Presentan como pigmento fotosintético clorofila

(semejante a la de las células eucarióticas fotosintéticas), también presentan ficocianina que es un pigmento

azul ( antes algas verde-azuladas). En la fotosíntesis utilizan agua y desprenden oxígeno igual que plantas y

algas (fotosíntesis oxigénica).Los pigmentos fotosintéticos se encuentran en unas vesículas llamadas

tilacoides

-Bacterias verdes y bacterias rojas (purpúreas). Todas estas presentan como pigmento fotosintético la

bacterioclorofila (distinta a la de las plantas). La fotosíntesis de estas bacterias se lleva a cabo sin utilizar

agua y sin desprender oxígeno (fotosíntesis anoxigénica).

Otras bacterias sin embargo son quimiosintéticas (quimiolitotrofas).

Algunas bacterias se comportan a veces como autótrofas y otras como heterótrofas.

Independientemente de su tipo de nutrición, algunas bacterias necesitan oxígeno en sus procesos

catabólicos (son aeróbias). Otras no necesitan oxígeno (son anaeróbias), y de estas unas pueden ser

anaeróbias estrictas (nunca utilizan oxígeno) y anaeróbias facultativas (pueden utilizar oxígeno ó vivir sin

él).

FUNCIONES DE RELACIÓN:

Muchas bacterias son móviles, mediante flagelos ó por contracción-dilatacion.

Otra respuesta destacable es la formación de esporas de resistencia. Cuando las condiciones

ambientales son adversas, forman una cubierta compleja alrededor del ADN, que les permite sobrevivir

hasta que las condiciones sean las adecuadas.

FUNCIONES DE REPRODUCCION:

Las bacterias se reproducen asexualmente por bipartición transversal.

Si la reproducción es sólo asexual, las bacterias apenas variarían su composición genética (sólo por

mutaciones); por esta causa presentan unos mecanismos para que una bacteria reciba información genética

de otra bacteria. Pero este paso de información genética no es de padres a hijos como en la reproducción

sexual, sino entre miembros de la misma generación, por esta razón reciben el nombre de mecanismos

parasexuales. Estos mecanismos son de tres tipos:

-Transformación: Proceso por el cual una bacteria absorbe algún fragmento de DNA existente en el

medio. Este fenómeno es raro en la naturaleza pero se da en laboratorio.

-Conjugación: (figura 1C) Dos bacterias se ponen en contacto y una introduce un fragmento de su

DNA en la otra, a través de los llamados pelos sexuales (Pili sexuales). Este fragmento es una cadena de un

plásmido llamado factor F, luego las bacterias forman la otra cadena. Este plásmido puede integrarse en el

cromosoma bacteriano.

-Transducción: Un virus actúa como vehículo que al pasar de una célula parasitada a otra, transporta

un fragmento de ADN de la primera a la segunda.

Estos mecanismos parasexuales explican la variabilidad que presentan las bacterias, pudiéndose

adaptar fácilmente a cambios en las condiciones ambientales. Un ejemplo de ello es la capacidad de las

bacterias de hacerse resistentes a los antibióticos.

REINO PROTOCTISTAS:

Dentro de este reino cabe destacar dos grupos, las algas y los protozoos.

ALGAS:

Son organismos que realizan la fotosíntesis oxigénica en los cloroplastos. Algunas son unicelulares,

otras coloniales y otras pluricelulares pero, aunque presenten una forma semejante a una planta, no

presentan la diferenciación de las células en tejidos.

Algunos tipos de algas son móviles, utilizando en algunos casos flagelos como las eugleneas.

En cuanto a la nutrición, aún cuando todas realizan la fotosíntesis, algunas pueden completar la

autótrofa con una nutrición heterótrofa. A veces algas fotosintéticas pueden crecer bien en oscuridad,

alimentándose de compuestos orgánicos.

PROTOZOOS:

Son organismos unicelulares típicamente móviles y heterótrofos, normalmente se alimentan por

fagocitosis. Normalmente llevan una vida independiente aunque a veces forman colonias. La mayor

parte son acuáticos, tanto en agua dulce como salada. Algunos viven en el suelo húmedo y cuando se

deseca forman un caparazón y se enquistan. Otros son parásitos, tanto de la sangre de animales como de

líquidos tisulares de plantas. Otros viven en simbiosis con animales y vegetales.

Se dividen en los siguientes grupos, según su método de locomoción y otras características:

(figura 1D)

- Rizópodos: Se mueven por pseudópodos. (Ej. ameba)

- Ciliados: Se mueven por cilios. (Ej. paramecio)

- Flagelados: Se mueven por flagelos. Aunque la mayoría vive en el agua, algunos son parásitos

como el Trypanosoma que produce la enfermedad del sueño transmitida por la mosca tse-tse.

- Esporozoos: Se reproducen por esporas. Suelen ser parásitos internos como el Plasmodium del

paludismo o malaria, transmitida por el mosquito Anopheles.

REINO HONGOS:

Son un reino muy diverso cuyos componentes tienen en común que son heterótrofos, poseen pared

celular formada por quitina, son inmóviles y se reproducen por esporas. Pueden ser unicelulares ó

pluricelulares (filamentosos) pero en ningún caso forman verdaderos tejidos. En los hongos filamentosos la

parte vegetativa (no reproductora) se denomina micelio y está constituida por una serie de filamentos

llamados hifas. Las setas están formadas por hifas muy compactas donde se producen las esporas.

Los hongos son heterótrofos, que toman la materia orgánica ya elaborada, pero no la ingieren, sino

que la absorben previa desintegración (digestión) por medio de enzimas que vierten al exterior. Muchos son

parásitos causantes de enfermedades (micosis), sobre todo en vegetales (mildiu de la vid). Sin embargo otros

establecen relaciones beneficiosas como la que existe en las raíces de los árboles . Otros son simbiontes

como los líquenes, que son la asociación simbiótica de un hongo y un alga ó una cianobacteria. Pero la

mayoría son saprófitos, que viven en lugares húmedos con abundante materia orgánica en descomposición,

transformándola en materia inorgánica; de ahí su importancia en los ecosistemas.

Cabe destacar dentro de los hongos unicelulares a las levaduras, que se reproducen asexualmente

por gemación ó sexualmente formando cuatro esporas. Se utilizan, sobre todo la especie Saccharomyces

cerevisiae, en la fabricación de pan, vino, cerveza, etc…

Los mohos, aunque son pluricelulares, también se les considera microorganismos ( como el

Penicillium que fabrica el antibiótico penicilina).

LOS VIRUS:

Se encuentran en el umbral entre lo vivo y lo inerte (muchos han sido cristalizados). No son células.

No pueden nutrirse ni reproducirse por si mismos, por lo que viven en el interior de células parasitándolas

(parásitos obligados).

Un virus está formado por los siguientes componentes: (figura 2A)

Un ácido nucleico: Puede ser ADN (ADN-virus) ó ARN (ARN-virus). Éste puede ser monocatenario,

bicatenario, lineal ó circular. Los retrovirus, como el del virus del SIDA y el coronavirus, son ARN-

virus monocatenarios.

Cápsida: Estructura que protege el ácido nucleico. Está formada por varias proteínas globulares

llamadas capsómeros. La cápsida puede tener las siguientes formas: helicoidal, poliédrica ó

compleja (con una cabeza poliédrica donde se encuentra el ácido nucleico y una cola helicoidal,

como en los bacteriófagos)

Envoltura membranosa : Sólo la poseen algunos virus, y es un trozo de membrana procedente de la

célula parasitada que rodea a la cápsida.

A los virus cuando se encuentran en el medio ambiente, fuera de los organismos parasitados, se les

denomina viriones.

También existen moléculas de ARN circular que no presentan cápsida que se denominan viroides. Parasitan

a algunos vegetales.

También hay unas proteínas llamadas priones que infectan a organismos causando enfermedades

(enfermedad de las vacas locas).

Los virus pueden parasitar a células animales (virus animales), a células vegetales (virus vegetales) ó a

bacterias (bacteriófagos).

Los virus pueden presentar dos tipos de ciclos: (figura 2B)

Ciclo lisogénico: Normalmente el virus se une a la célula que va a parasitar (1.- fase de fijación ó adsorción)

e introduce en su interior el ácido nucleico (2.-fase de penetración). Si hay envoltura membranosa es

semejante a una endocitosis. Este ácido nucleico se une al ADN de la célula parasitada (si es un ARNvirus

previamente sintetiza ADN con la transcriptasa inversa) y puede permanecer de forma atenuada durante un

tiempo, incluso puede transmitirse de esta forma durante varias generaciones de células. A este virus

atenuado se le llama provirus o profago.

Ciclo lítico: En un momento dado, el provirus comienza a dictar las órdenes para que la célula parasitada

fabrique copias de los componentes del virus, tanto del ácido nucleico (3.- fase de replicación del genoma

vírico) como de los capsómeros de la cápsida (4.- fase de síntesis de proteínas víricas), luego los

capsómeros se ensamblan y se introduce en su interior el genoma vírico (5.- fase de ensamblaje). Este

proceso continúa hasta que la célula parasitada muere y los virus quedan libres para infectar nuevas células

(6.- fase de liberación). Si tiene envoltura membranosa es como una gemación.

Los virus causan en el hombre muchas enfermedades como la gripe, el resfriado, el sarampión, la

rabia, el SIDA, el herpes, la viruela, …). Para combatirlos se utilizan principalmente las vacunas, aunque a

veces se utilizan algunos productos químicos antivirales (aciclovir, interferón).