generalidades y ecología bacteriana

7/23/2019 Generalidades y Ecologa Bacteriana

1/13

Generalidades y ecologa bacteriana

Para tener una idea de la

importancia de las bacterias les

muestro esta diapositiva de unsimposio de la sociedad

americana de microbiologa en

donde hay un contraste entre

microorganismos y seres

humanos. En cantidad sobre la

Tierra nos superan en 10^22

veces, en masa tambin nos

superan en 10^8 veces, el

tiempo de generacin de una

bacteria es de 30 minutos

mientras que el de los seres

humanos es como de 30 aos,mientras ellos se dividen 500 mil veces nosotros lo hacemos solo una vez. Y sobretodo

el tiempo en la Tierra, nosotros solo hace 4 millones de aos que estamos, los

microorganismos hace 3.500 millones de aos.

Esta diapositiva me gusto porque

hace realce en la importancia de los

microorganismos. Ellos fueron los

pioneros, los que crearon la

atmsfera respirable, los ocanos, los

ciclos de vida de los ocanos, la

mayor biodiversidad existe a nivel de

los microorganismos. En nuestro

cuerpo humano tenemos ms

microorganismos que clulas

humanas y no solo son dainos, sino que tambin nos ayudan a metabolizar los

alimentos, sintetizar vitaminas, y sobretodo permiten entender la esencia de la evolucin

de la vida, un aspecto ms filosfico.


2/13

Los seres vivos al principio se

dividieron en 5 reinos en una

clasificacin muy antigua: animal,

planta, hongo, protista (donde estn

los protozoos) y monera (donde

estaban las bacterias; pero despus

esa definicin qued obsoleta y sedividieron en 6 reinos, el reino

monera se dividi en 2: eubacterias

y archaebacterias (dos tipos de

bacterias). Y la ltima clasificacin

fue hecha en 1990 en base al RNA

ribosomal, y bajo esa clasificacin

se definieron 3 dominios: eucarya,

que son todos los animales superiores y las plantas; el reino bacteria y el reino archaea.

Las bacterias son las bacterias que conocemos normalmente, las que son de importancia

clnica; y las archaea son las que habitan en ambientes extremos, las que viven en los

giseres, a alta profundidad en el mar, etc.

Esto hace que nosotros

definamos dos tipos de

clulas, el dominio eucarya

est formado por clulas

eucariotas, son las que tienen

organelos separados por

membranas, siendo esto lo

que las define. Y el dominio

bacteria est formado por

procariotas, que son clulas

sencillas que no tienen

organelos separados pormembranas (orgnulos o

estructuras supramoleculares).

Ac estn las caractersticas de los tres dominios: el dominio eucarya que agrupa los 4

reinos de animales superiores, plantas, hongos y protozoos. Las bacterias que son

procariotas y que adems de no tener organelos, otras caractersticas morfolgicas que

las definen, como que tienen membranas compuestas de cidos grasos no ramificados;

incluye a las bacterias que ya les contaba, micoplasmas, cianobacterias, gram positivas,

gram negativas. Y las archaeas que tienen membranas compuestas por compuestos que

no son cidos grasos, sino que son derivados del isopreno, la pared celular no tiene

proteoglicanos como tienen la de las bacterias, y tienen esta estructura justamente

debido a que tienen que vivir en ambientes extremos.

Ahora vamos a ver que tipos de clulas existen y que tipos de estructuras celulares se

conocen.


3/13

La clula procariota tiene su

DNA circular mientras que

la clula eucariota tiene un

DNA lineal. Los organelos

eucariotas la teora

endosimbitica dice que

fueron bacterias fagocitadaspor otras clulas y pasaron a

formar parte de una

simbiosis donde viven

dentro de los organismos

eucariotas, y es por eso que

si ustedes ven las

caractersticas de los

organelos son similares a las

de los organismos eucariotas apoyando esta hiptesis de la teora endosimbitica. Las

clulas eucariotas tienen histonas, mientras que las clulas procariotas y los organelos

no. Los organelos tienen sus propios ribosomas que tienen el mismo coeficiente de

sedimentacin que las clulas procariotas. Y tambin tienen el mismo tipo dereproduccin que es por fisin binaria, mientras que la clula eucariota hace mitosis.

Al ver, en comparacin una clula eucariota

contra una procariota, no solo el tamao sino

que en complejidad, la clula procariota tiene

numerosos organelos, mitocondrias, cloroplastos

(en caso de clulas vegetales y algas), tienen

ncleo definido rodeado por una membrana

donde est el DNA, la clula procariota tiene su

ncleo suelto en una zona llamada nucleoide y

los ribosomas tambin estn sueltos, mientras

que en la eucariota estn pegados al retculo endoplsmico. La clula procariota tambintiene cosas que la clula eucariota no tiene, por ejemplo una pared celular, aunque

despus vamos a ver que clulas vegetales si tienen pared celular.

Esto es en ms detalle

como se compone una

clula procariota

(bacteria). Pueden tener

un glicocalix (no todas lo

tienen), que es una

cubierta de polisacridos

que es para encubrir sus

determinantes antignicos.

El cromosoma bacteriano

o nucleoide. Pueden tener

pili, que es para

transferencia de material

gentico. El mesosoma,

que son extensiones de la

membrana celular para


4/13

aumentar la superficie. Pueden tener flagelo que es una estructura especializada que les

da movilidad. Pueden tener fimbrias. Grnulos de inclusin que son sustancias de

reserva. Pared celular, que tambin es excepcional, pero la mayora de las bacterias la

tiene. Membrana celular. Y los ribosomas, que al no haber retculo endoplsmico como

en la clula eucariota, se encuentran dispersos en el citoplasma o pegados a la

membrana celular.

Esto es como se ve una clula eucariota, vean la

complejidad de organelos que tiene. Tambin tienen

vacuolas de reserva. Membrana celular,

mitocondrias, tienen aparato de Golgi, retculo

endoplasmtico. Ribosomas, mitocondrias,

cloroplastos y muchos organelos.

Eso es bsicamente los tipos de

clulas que existen, las bacterias,

pero en cuanto a que hemos

hecho nosotros para poder

estudiarlos: Todo empez en la

antigedad hasta los primeros

microscopistas, fue un periodo

especulativo. El segundo periodo

va desde 1675, donde este seos

fue el primero el observar a los

microorganismos porque se

dise sus propias lentes que

podan aumentar hasta 300X y

observ los microorganismos porprimera vez llamndolos minsculos animlucos y desde ah cambi todo. Despus

apareci el cultivo de microorganismos con la era de Pasteur y Koch. Y la era en que

estamos ahora donde los microorganismos se estudian en toda su complejidad y donde

han surgido disciplinas especializadas dentro de la microbiologa.

La microbiologa se divide en dos

grandes ramas, que es la

investigacin bsica y la

microbiologa aplicada. Dentro de

la investigacin bsica podemos

clasificar por tipos de

microorganismos, donde tenemosla bacteriologa, algologa,

micologa, protozologa,

parasitologa, virologa; la

taxonoma microbiana que es en

esencia la clasificacin de los

microorganismos; en relacin a la

enfermedad tenemos la

inmunologa, epidemiologa,


5/13

etiologa; y por procesos estn quienes estudian metabolismo microbiano, gentica

microbiana, ecologa microbiana. Y dentro de la microbiologa aplicada, que es una

rama totalmente diferente, est la microbiologa enviromental; en relacin a al

enfermedad est el control de infecciones y la quimioterapia; y los procesos industriales

que es bsicamente aplicar lo que se sabe de microbiologa para tener un producto o

provecho para el uso de todos, la tecnologa de los alimentos y bebidas, la

microbiologa farmacutica, la ingeniera gentica para hacer organismos modificados.

Uno de los conceptos que quisiera transmitir

es la diversidad morfolgica que existe dentro

de las bacterias. Existen diversas formas:

cocaceas, bacilos, espirilos; tienen bacterias

con yemas, con apndices, bacterias

filamentosas.

La diversidad de tamao que existe no solo de las bacterias sino que de las clulas en

general. Tenemos las que van desde virus en 100 nm, un glbulo rojo que tiene 10 um,

un alga que mide 100um, una ameba que es mucho ms grande; aqu en el orden de 1

um es donde estn las bacterias, las ms conocidas (estafilococo, escherichia coli).

La diversidad metablica que

tienen los microorganismos, ellos

pueden vivir casi a partir de

cualquier cosa (orgnica, inorgnica). Pueden producir su fuente de energa a partir de

compuestos qumicos, a partir de la luz. Tambin estn los quimiolitotrofos que son los

que ocupan compuestos inorgnicos para generar energa y son los que viven del azufre


6/13

(un granulo de azufre para ellos es suficiente fuente de energa). Los

quimioorganotrofos que son los que utilizan compuestos orgnicos.

La diversidad ecolgica, pueden vivir en ambientes sumamente diversos (giseres,

desiertos, salares), pueden vivir casi al borde del congelamiento, pero tambin estn los

microorganismos que pueden vivir en el cuerpo humano, en animales de sangre caliente,

en las plantas. Pueden vivir en cualquier lado. Ac estn los factores ambientales quepueden tolerar, la profundidad (pueden vivir hasta a 1000 m de profundidad).

La diversidad gentica tambin es muy

grande, ellos pueden, gracias a su

promiscuidad, transferir material gentico

entre ellos y difundir as caractersticas

genticas que los hacen ms adaptables.

Habamos visto la clasificacin de todos

los seres vivos, ac tenemos una

clasificacin funcional de los

microorganismos. Ac tenemos laseubacterias, archaebacterias y los

microorganismos eucariotas (algas, hongos

y protozoos); y los agentes infecciosos que es donde se encuentran los virus, los

viroides y los priones.

Vamos a empezar por las bacterias, las eubacterias que son las bacterias ms

evolucionadas. Tienen una pared celular de peptidoglicano, se reproducen por fisin

binaria y obtienen energa por una diversidad de procesos metablicos. Son siempre

unicelulares y pueden ser mviles cuando tienen el flagelo.

Las archaebacterias, son el otro tipo de bacterias que no tienen peptidoglicano, sereproducen por fisin binaria, tambin son unicelulares, pero habitan en ambientes

extremos. Es donde se encuentran los metangenos, los halfilos (viven en altas

concentraciones de sal - salares), los termfilos. Eso es una pequea clasificacin de lo

que son las archaebacterias.


7/13

Ahora pasamos a los

microorganismos

eucariticos, entre los cuales

estn los hongos. Estos

tienen ms de 100.000

especies y se dividen en dos

grupos: hongosmacroscpicos y hongos

microscpicos. Los

macroscpicos suelen estar

asociados a lo que son los

hongos filamentosos y los

hongos que conocemos. Y

los hongos microscpicos

que son las levaduras. Ellos

tienen una estructura celular

tambin bien especial, una pared celular con quitina (lo que no existe en el mundo

microbiano) y descomponen plantes y animales porque viven sobre plantas y animales

muertos. Son una fuente de antibiticos, son muy utilizados en la tecnologa dealimentos y estudios genticos. Y son productores de toxinas, micosis y tambin son los

responsables de los deterioros de los alimentos.

Los hongos

filamentosos

se dividen en

los que tienen

hifas septadas

y las no

septadas, lo

que tiene gran

importanciapara la clnica

ya que se

puede ver

perfectamente

al microscopio. Las levaduras son los que habamos dicho eran los hongos

microscpicos

Los hongos viven de plantas y

animales muertos, son saprobios; son

heterotrficos, no pueden sintetizar sus

propios puentes de carbono, tienen que

tomarlo del medio como nosotros;

algunos son parsitos; tienen una

temperatura de crecimiento de entre 20

a 40C, por lo que viven a temperatura

ambiente; y tambin tienen una

distribucin sper amplia, viven en

muchos hbitats.


8/13

As es como se reproducen los

hongos filamentosos. Si uno mira el

hongo que crece en las naranjas al

microscopio va a haber una espora

como esta que se llama

conidioforo, en este caso conidias y

esta es su forma de reproduccin,estas conidias vuelan y van a

infectar ms naranjas. Y esto es

otra forma que se llama

esporangiforo y son esporas, este

es el que est por ejemplo en el

rhizopus del tomate en

descomposicin, donde se ven esas

pelotitas negras. Los hongos tambin pueden reproducirse de forma sexual, la anterior

era reproduccin asexual, esporas que se formaron por simple mitosis sin variacin de

material gentico; pero las levaduras y hongos pueden reproducirse sexualmente cuando

hay un apareamiento de una clula masculina y una femenina, ah hay unin de gametos

y variacin de material gentico.

Las algas es otro microorganismo

eucariota. Son fotosintticos.

Dentro de este grupo estn las

diatomeas, los dinoflagelados, las

algas verdes, algas pardas y algas

rojas. Como son fotosintticos

tienen cloroplastos, clorofila y otros

pigmentos. Tambin son

unicelulares pero existen

multicelulares. La mayora son de

vida libre en agua y losdinoflagelados son los que causan

las mareas rojas.

El tercer tipo de microorganismo eucariota que

vimos son los protozoos. Hay 65.000 especies, y

la mayora son unicelulares. Tienen estructuras

de locomocin distintas: tienen flagelos, cilios,

seudpodos. Tienen formas muy variadas y no

tienen ni pared celular ni cloroplastos. Adems

son hetertrofos, igual que los hongos.

Ahora empezamos con los agentes

infecciosos (virus, viroides y priones).

Los virus son estructuras acelulares

formadas solo por un DNA o un RNA

rodeado por una cubierta proteica; hay

muchos virus que tambin pueden estar


9/13

envueltos en lpidos que son los virus envueltos, estos virus tienen que, cuando van a

salir de la clula hospedera se llevan parte de la membrana. Los virus si son parsitos

intracelulares obligados, no se pueden reproducir ni vivir si no estn adentro de otra

clula, solo se pueden replicar dentro de un hospedero.

Los viroides son agentes infecciosos compuestos solo de una molcula de RNA, simple

hebra circular que presenta regiones doble hebra, es decir que por apareamiento seforman estructuras de orquilla. No tienen cpsula proteica rodeando los cidos

nucleicos, y se localizan en el ncleo del hospedero. Son estructuras tpicas de los virus

que infectan las plantas.

Los priones, es una partcula proteica infecciosa. Prin es una palabra proveniente de

protena e infeccin. Solamente es una protena que tiene una estructura terciaria

alterada y que al entrar en una clula sana, encuentra a su homologa que est sana y la

vuelve defectuosa y forma agregados de esas protenas que finalmente producen las

enfermedades. Los priones son los responsables de los trastornos degenerativos del

sistema nervioso, en los animales la conocida enfermedad de las vacas locas, y en

trastornos neurodegenerativos de los seres humanos.

Ahora vamos a ver algunos conceptos de lo que es la ecologa

microbiana, que es los microorganismos en su ambiente natural

interactuando con el entorno y los dems microorganismos.

Para estudiar la ecologa microbiana

lo mejor es estudiar la comunidad

microbiana, donde vamos a ver qu

es la comunidad, qu es la diversidad

y porqu es importante conocer la

diversidad microbiana.

Supongo alguna vez habrn visto los

distintos niveles de complejidad de

interacciones entre microorganismos,

desde los individuos, una poblacin

que es un grupo de individuos, un

gremio que son poblaciones que

utilizan los mismos recursos (tienen

el mismo nicho ecolgico), hasta la


10/13

unidad ms compleja que es la comunidad, que es un grupo de poblaciones y de

individuos, es la unidad biolgica superior. El ecosistema no es una unidad biolgica,

porque lo que comprende son las interacciones con el medio ambiente y sus distintos

factores. Entonces no se considera unidad biolgica, por lo que la unidad biolgica

superior es la comunidad.

La comunidad microbiana es un conjunto integrado de poblaciones microbianas que

interactan entre ellas y coexisten en un determinado espacio llamado hbitat.

El hbitat es el espacio donde se desarrollan

las comunidades, y el nicho es el papel de las poblaciones dentro de la comunidad,

distintas poblaciones tienen distintos nichos. Por ejemplo un nicho puede ser humedad

de tanto a tanto, temperatura de tanto a tanto; entonces en ese nicho hay una

determinada poblacin.

Las comunidades tienen distintos atributos. Uno de ellos es la composicin, quines

componen a esa comunidad, de qu microorganismos en este caso. La riqueza de una

comunidad, cuntos tipos de microorganismos. La abundancia, cmo estn

representados, cuntos hay de cada tipo. Todos esos son atributos de una comunidad al

momento de estudiar la ecologa microbiana.

Ac habla de biotipo que puede ser no solo especie, sino que variantes genticas, cepas

por unidad de espacio.

Esto es lo que les deca, poblacin A y

poblacin B, distintas poblaciones pero

que comparten el nicho, utilizan un nicho

muy parecido lo que significa que

mientras ms similar sea el nicho mayor

ser la competencia entre las poblaciones

A y B, y eso va a terminar en que la

poblacin mejor adaptada va a desplazara la otra. Ese reemplazo de una poblacin

por la otra se llama sucesin. Una

sucesin primaria es la colonizacin de

un hbitat sin historia de invasiones

previas, por ejemplo la colonizacin del

intestino en los animales recin nacidos. Una sucesin secundaria es la que ocurre en un

hbitat que ya tiene una historia sucesional previa, ya ha sido poblada por

microorganismos, y generalmente es consecuencia de un evento catastrfico, por


11/13

ejemplo lo que pasa con la poblacin de microorganismos cuando nos lavamos el

cabello.

Las sucesiones es la forma de

evolucin de las comunidades y tienen

distintas etapas. Los organismos

pioneros colonizan un hbitat, alcolonizar el hbitat si o si van a

modificarlo, eso le hace ampliar su

dominio y hacerlos ms dominantes en

caso que vengan otros

microorganismos a invadir, pero al

haberlo modificado otras poblaciones

lo pueden encontrar atractivo y pueden

haber poblaciones mejor adaptadas a

ese nuevo hbitat que van a

desplazarlos; esto es una tendencia

constante al clmax, y una comunidad clmax difcilmente se alcanza por todos los

eventos catastrficos (como por ejemplo lavarse el cabello). Las comunidades clmaxson difcilmente de alcanzar en la prctica y es cuando todas las poblaciones se

encuentran en equilibrio.

Este es el ejemplo de la sucesin

primaria, que es la forma en que se va

poblando el intestino de un ratn recin

nacido. Primero llegan los

flavobacterium y viven hasta los 10

das, una vez que se forman los

flavobacterium llegan los coliformes

que alcanzan un nmero muy grande

pero despus llegan a su nivel normal,y los que predominan despus en la

comunidad clmax son los bacteroides

que llegan a poblar hacia el da 18, que

son los anaerobios estrictos y las

bacterias del cido lctico. Lactobacilius, Streptococcus y Bacteroides son los que

predominan en el intestino en equilibrio.

Entonces como vern, hubo varias sucesiones, fueron evolucionando las comunidades

microbianas.

Esto es lo que pasa con el lavado del

cabello, esto es lo que hay previo al

lavado, y luego del lavado se modifican

los niveles de los distintos

microorganismos que habitan el cuero

cabelludo, se dispara el

propionibacterium acnes, bajan los

aerobios, pero luego vuelven por

homeostasis, que es el mecanismo que

permite recomponer la estructura de


12/13

esta comunidad. Entonces anaerobios vuelven a su nivel normal, al igual que los

corineiformes y pityrosporum. Ac no se forma una comunidad clmax diferente como

en la sucesin primaria, ac se recompone la misma que estaba al principio de la

catstrofe.

Un ejemplo sper tpico de comunidades

microbianas son los biofilms. Las biopelculases una comunidad microbiana cuya dinmica,

estructura y formacin ha sido muy estudiada.

Hay distintas etapas en la formacin de

biopelculas; estas se forman en ambientes

naturales, se forman tambin en el cuerpo

humano, en los dientes, en el tracto intestinal.

Lo primero que sucede es el

acondicionamiento fsico de la superficie, lo

primero que va a pasar es la deposicin de

distintas sustancias que van a hacer atractivas

y hacen que los microorganismos vayan a

colonizar esas superficies. Luego va a ocurririnvasin y una adhesin de los

microorganismos a la superficie. Luego va a haber un crecimiento de los

microorganismos donde comienzan a sintetizar polmeros, los distintos

microorganismos sintetizan distintos polmeros. Un biofilm bien conocido y de

importancia clnica es el que forma la pseudomona aeruginosa en pacientes con fibrosis

qustica, estos pacientes tienen una alteracin en su sistema de clearence de bacterias y

de la humedad, lo que lo hace muy propicio para que se forme un biofilm, la

pseudomona forma un biofilm con un polmero que se llama alginato, y ella vive en esa

masa de polmero, y una ves que ya est el biofilm es muy difcil de sacar.

Esta capa es reversible, la primera capa de microorganismos es fcil de remover, pero

una vez que se estableci el biofilm es muy difcil de sacar porque los organismos se

quedan dentro de l y se hacen resistentes, pueden soportar muchas variaciones. Y laltima etapa es la dispersin, donde pedazos de biofilm se pueden desprender para ir a

colonizar otros vectores y el biofilm no es una simple capa microorganismos, est

organizado en capas, donde microorganismos con distintos requerimientos estn en

distintas capas, se forman canales dentro del biofilm por donde fluye el agua y

desarrollan un sistema de comunicacin entre ellos; entonces el biofilm es una

estructura sper compleja.


13/13

Las biopelculas tienen un impacto negativo. Disminuyen el dimetro de las tuberas y

filtros de agua porque se depositan en las paredes. Las placas dentales, son tambin

corrosivas. Y lo que tiene esto es que cuando una bacteria est dentro del biofilm es

mucho ms resistente a los tratamientos que las cepas planctnicas (cepas libres),

tambin contaminan lentes de contacto, marcapasos y catteres.

Pero tambin tienen efectos aprovechados para obtener beneficios de esta estructura tancompleja que es el biofilm. Para el tratamiento de aguas de desechos, donde entran

trayendo oxigeno y nutrientes que son los desechos, y sale el dixido de carbono cuando

pasa por las plantas de tratamiento; el biofilm est alrededor de estas partculas. Para el

reciclaje de materiales y el control de infecciones. El control de infecciones se refiere a

los biofilms naturales, por ejemplo en los dientes (cuando no es una placa como la de la

foto anterior) impide implantacin de microorganismos patgenos, lo mismo con el

biofilm que se forma en el tracto genitourinario femenino, donde se metaboliza

glicgeno produciendo cido, lo que baja el pH y hace que el ambiente sea poco

atractivo para los patgenos.

generalidades y ecología bacteriana

Documents