tema 18 microorganismos
TRANSCRIPT
La diversidad de los microorganismos
Tema 18
Microbiología
Ciencia que estudia los microorganismos
Pasteur
Cada proceso de fermentación es realizado por un microorganismo distintos.
Demuestra la falsedad de la teoría de la generación espontánea demostrando que los microbios estaban en el aire.
Schwann indica que las levaduras son responsables de la fermentación alcohólica.
Métodos de estudio de los microorganismos
Microorganismos
Cualquier ambienteMezcla de especies
En la naturaleza
Para estudiarlos
CultivosCondiciones
controladas y óptimas
Individuos genéticamente homogéneos (cultivo puro)
Métodos de aislamientoIdentificación
Asepsia y esterilización
Medios de cultivo en laboratorio
-Son ricos en nutrientes.-Pueden ser líquidos o sólidos (agar-agar).-Pueden contener sustancias específicas para que crezcan ciertos tipos de microorganismos.
Aislamiento por agotamiento de asa en superficie.
Métodos de aislamiento de los microorganismos
Con un asa bacteriológica, se pasa una porción de la muestra a la superficie de un medio de cultivo hecho a base de agar y se siembra en el medio por estrías en cuadrantes.
Métodos de estudio de los microorganismos
Aislamiento por dilución y siembra en profundidad
Métodos de estudio de los microorganismos
Aislamiento directo Para los microorganismos de mayor tamaño (algas, protozoos) que se pueden aislar utilizando pipetas Pasteur y una lupa binocular.
Colonias de bacterias
Serratia marcescensCultivada en Agar MaConkey
Pseudomonas aeruginosaCultivada enAgar Tripticasa-soja
Shigella flexneriCultivada enAgar MacConkey Colonias de Bacillus subtilis que han
crecido en medios con pocos nutrientes
Métodos de esterilización
Comprende todos los procedimientos físicos y químicos, que se emplean para destruir los microorganismos de un medio de cultivo o material de laboratorio.
Es el más utilizado. Se emplea un autoclave (120ºC- 20’)
Se usan membranas filtrantes con poros de un tamaño determinado. Se usan si el calor afecta al medio de cultivo.
Tienen gran penetrabilidad y se las utiliza para esterilizar materiales termolábiles. Muy usadas a escala industrial. Afectan a los ácidos nucleicos
Utilización de un asa de cultivo como método de transferencia aséptica
• No es un proceso de esterilización• Es un proceso que reduce la población microbiana de un líquido.• La leche, nata y ciertas bebidas alcohólicas (cerveza y vino), los zumos, se
someten a tratamientos de calor controlado que sólo matan a ciertos tipos de microorganismos pero no a todos.
• La temperatura seleccionada para la pasteurización se basa en el tiempo térmico mortal de microorganismos patógenos. Es el tiempo más corto necesario para matar una suspensión de bacterias a una temperatura determinada.
Pasteurización
Métodos de identificación
Clasificación de los microorganismos
Bacterias
Algas
Hongos (levaduras)
Protozoos
Clasificación de los microorganismos
Bacterias
Características:
•Organismos procariotas•Tamaño entre 0.1 y 50 µm•Autótrofas o heterótrofas. Anaerobias, aerobias o anaerobias facultativas.•Se encuentran en cualquier tipo de ambiente sobre la tierra.•Pueden estar solas o formar colonias.•La forma es un criterio de clasificación (cocos, bacilos, vibrios y espirilos)•Hoy en día se clasifican por comparación de secuencias de ARN ribosómico.•Se distinguen dos grandes grupos: Eubacterias y arqueobacterias
(Antepasado universal)
PROGENOTE
DominioBacteria
DominioEukarya
DominioArchea
procariotas
eucariotas
• Grupo amplio, con varias ramas evolutivas.
• Gran capacidad adaptativa.• Son la mayor parte de las bacterias
conocidas
• Mayoría de anaerobias• Membranas sin ac. grasos• Pared sin peptidoglucanos
Morfología bacteriana
• Organización procariota• Unicelulares• Ausencia de membrana nuclear• Ausencia de orgánulos membranosos• ADN circular y no unido a histonas• Ribosomas 70 S
CARACTERÍSTICAS GENERALES
ESTRUCTURAS PRESENTES EN LAS BACTERIAS
• Cápsula bacteriana• Pared bacteriana• Membrana plasmática• Citoplasma
o Ribosomaso Inclusioneso Vesículas
• Material genético• Pili y fimbrias• Flagelos
Cápsula bacteriana• Este componente no aparece en todas las bacterias (en las patógenas si
suele estar presente). • Mide entre 100 y 400 Å de grosor• Está formada por polímeros glucídicos que no llegan a formar una
estructura definida.
Propiedades de la Cápsula
o Mejora en las propiedades de difusión de nutrientes hacia la célula.o Protección contra la desecación.o Protección contra la predación por parte de protozoos.o Protección contra agentes antibacterianos y bacteriófagos.o Adhesión a sustratos.
Pared celular
• Cubierta rígida que rodea la membrana.• Poseen todas las bacterias excepto los
micoplasmas.• Espesor entre 50 a 100 Å• Sirve como criterio de clasificación según su
respuesta a la tinción de Gram (Gram + /Gram -)
• Funciones:• Protección ante cambios de presión
osmótica• Regulación del paso de iones• Mantenimiento de la forma celular• Resistencia a antibióticos 4-membrana citoplasmática,
5-pared celular,6-membrana externa, 7-espacio periplásmico.
1-membrana citoplasmática, 2-pared celular, 3-espacio periplásmico.
Bacteria Gram positiva.
Bacteria Gram negativa
Bacterias Gram positivas
Gram +
Gram -
Bacterias Gram positivas
Pare
d ce
lula
r
Peptidoglucano
Membrana plasmática
Ácido teicoicoÁcido lipoteicoico
Pared formada por una capa gruesa de mureína (peptidoglucano) formado por NAG y NAM enlazados por enlaces O-glucosídicos. Las moléculas de NAM se enlazan con proteínas, polisacáridos y ácidos teicoicos
Bacterias gram negativas
• Membrana citoplasmática (membrana interna)
• Pared celular delgada de peptidoglucano • Membrana externa
Entre la membrana citoplasmática interna y la membrana externa se localiza el espacio periplásmico, que contiene enzimas importantes para la nutrición en estas bacterias.
Pare
d ce
lula
r
Membrana plasmática
PorinaLPS
Lípido A
Peptidoglucano
La membrana externa contiene proteínas como las porinas (canales proteícos que permiten el paso de ciertas sustancias) o diversos enzimas.
También presenta lipopolisacáridos.
Constituye una fina capa de unos 8 nm de espesor: mantiene la integridad celular y es altamente selectiva.
ESTRUCTURA
Proteína
Fosfolípidos
Fosfolípidos
•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.
Diferencias con la de eucariotas
BICAPA LIPÍDICA
MONOCAPA LIPÍDICA
La estructura de monocapa es más estable y resistente en ambientes con temperaturas elevadas.
Membrana plasmática de las bacterias
Mesosomas
1. Invaginaciones de la membrana plasmática.
2. Incrementan la superficie de la membrana.
3. Contienen enzimas relacionados con la respiración o fotosíntesis (semejantes a crestas mitocondriales o tilacoides)
4. Enzimas de fijación de nitrógeno y asimilación de nitritos y nitratos
5. Sujeta el cromosoma bacteriano6. Enzima ADN polimerasa
Material genético
ADN bacteriano
• Circular• Bicatenario• Plegado• Asociado a proteínas no histónicas
Plásmidos
• Material extra cromosómico• Puede haber varias copias• ADN bicatenario• Pueden intercambiarse• Se replican de forma independiente
Pili y fimbrias
• Estructuras tubulares de bacterias Gram negativas.
• Sirven de anclaje.• Las fimbrias son cortas y numerosas.• Los pili atraviesan la membrana (las fimbrias
no) y permiten el paso de material genético.
Flagelo bacteriano
Número y posición variable:
Monótricas
Lofótricas
Perítricas
Anfítrico
Partes del flagelo•Cuerpo basal•Filamento
Tipos de bacterias según su fuente de carbono y energía:
Nutrición bacteriana
Fuente de carbono
Fuente de energía
Fuente de carbono inorgánica
Fuente de carbono orgánica
Luz Fotoautótrofos Fotoorganótrofos
Energía química Quimioautótrofos Quimioorganótrofos
Nutrición bacteriana
Reproducción bacteriana
• Se obtienen dos células hijas, con idéntica información en el ADN circular, entre sí, y respecto a la célula madre,
• Las células hijas son clones de la progenitora.
• Se produce cuando la célula ha aumentado su tamaño y ha duplicado su ADN.
• El ADN bacteriano se une a un mesosoma, que separa el citoplasma en dos y reparte cada copia del ADN duplicado a cada lado.
• Una bacteria donadora (F+) pasa plásmidos (ADN) a una bacteria receptora (F-).
• Si el plásmido se integra en el cromosoma bacteriano se llama episoma y puede transportar genes de este cromosoma.
Las bacterias son capaces de captar del medio trozos de ADN procedentes de otras bacterias o de otros organismos e integrarlos en su cromosoma
• Cuando una célula es atacada por un virus bacteriófago, la bacteria genera nuevas copias del ADN vírico.
• En la fase de ensamblaje se pueden introducir fragmentos de ADN bacteriano en la cápsida del virus.
• Los nuevos virus ensamblados infectarán nuevas células. Mediante este mecanismo, una célula podrá recibir ADN de otra bacteria e incorporar nueva información.
Funciones de relación
• Muchas bacterias tienen movilidad, ya sea por flagelos, contracción o reptación, acercándose o alejándose de los estímulos ambientales (luz, alimentos…)
• Pueden responder modificando su metabolismo, adaptándolo a las condiciones concretas.
• Si no pueden moverse y el ambiente es desfavorable originan formas de resistencia, las endosporas, formas de vida latente protegidas por una gruesa membrana, capaces de resistir condiciones extremas.
• Cuando el ambiente es favorable, germinan y originan bacterias funcionales.
Protoctistas: Las algas
•Son Eukarya autótrofos fotolitótrofos (fotosintéticos).
•Algunas son móviles mediante flagelos y otras sésiles.
•Las algas microscópicas son unicelulares o forman colonias
•Sus paredes celulares tienen principalmente celulosa.
•Viven en medios acuáticos o en medio terrestre con abundante humedad.
•Tienen importancia ecológica como productores de oxígeno y ser la base de las cadenas tróficas en ecosistemas acuáticos (fitoplacton)
Protoctistas: Las algas
Protoctistas: Protozoos
Protoctistas: Hongos
•Son Eukarya heterótrofos, unicelulares o pluricelulares
•Sus paredes celulares tienen principalmente quitina.
•Viven en ambientes muy diversos, la mayoría terrestres.
•Tienen importancia ecológica como descomponedores (saprófitos)
•Se reproducen por esporas, que se forman en las hifas. El conjunto de hifas es el micelio
•Dependiendo de la estructura formadora de esporas se dividen en Ascomycetes (ascas) y Basidiomycetes (basidios).
HONGOS FILAMENTOSOS
SETAS
LEVADURAS
HONGOS MUCOSOS
Conidios(esporas)
Hifas sustrato
Hifas aéreas • Son hongos filamentosos unicelulares de forma ovoide.
• Se reproducen asexualmente por gemación.
• Son importantes en procesos industriales de fermentación.
Candida albicans es una levadura capaz de formar micelio.• Son los típicos mohos de la fruta, el pan o el queso.
• Forman filamento o hifas que se agrupan para formar el micelio.
• Hongos filamentosos del grupo Basidiomycetes.
• Sus cuerpos fructíferos se denominan setas.
• La fusión de micelios haploides origina hifas dicarióticas que formarán las setas.
• Filogenéticamente son muy distantes de los hongos (tienen características entre hongos y protozoos)
• Se alimentan de microorganismos sobre materia vegetal en descomposición.
• Se dividen en hongos mucosos celulares y acelulares.
Grupos de hongos
Los virus
Características generales• Descubiertos por Pasteur (1884)• Son partículas microscópicas sin estructura celular, formados • por un fragmento de ácido nucleico rodeado por una cápsula proteica.• Sólo visibles con microscopio electrónico.• Son parásitos intracelulares obligados que utilizan metabolismo y reproducción del
huésped para multiplicarse.• Poseen ADN ó ARN como material genético y una envoltura proteica que rodea el
ácido nucleico.• Son metabólicamente inertes y carecen de maquinaría para generar energía o
sintetizar moléculas. No realizan nutrición ni relación por lo que muchos científicos no los consideran seres vivos.
• Fuera del huésped no tienen actividad (viriones)
Los virus
Características generales
• Según su huésped se clasifican en bacteriófagos, virus vegetales y virus animales.
• Son causantes de muchas enfermedades como gripe, hepatitis o sida.
• Se utilizan en ingeniería genética como vectores en la clonación de genes.
• Tienen papel en la evolución ya que pueden insertar material genético de unos organismos en otros.
• Llevan información para unas pocas proteínas, de su estructura y algunas enzimas.
Los virus: Clasificación
Los virus: Morfología
• Cápsida proteica
• Ácido nucleico
• Envoltura (no siempre)
NucleocápsidaVirión
Las proteínas de la cápsida se llaman capsómeros y según se ordenen sirven como sistema de clasificación de los virus
Helicoidales
Icosaédricos
Complejos
Con envoltura
El ácido nucleico forma una espiral. Los
capsómeros tienen simetría helicoidal (VMT)
Capsómeros de dos tipos hexones y pentones (gripe)
Cabeza icosaédrica y cuello helicoidal (bacteriófagos)
Envoltura membranosa con glucoproteínas víricas
Los virus: Multiplicación
● Los virus no realizan funciones de nutrición ni relación. Se multiplican cuando se encuentra con una célula capaz de infectar, penetra en ella y utiliza su maquinaria para multiplicarse creando nuevas partículas virales.
● El ciclo replicativo de los virus pueden seguir dos caminos:
- Ciclo lítico: se produce lisis (muerte celular).
- Ciclo lisogénico: se integran como profago.
Los virus: Multiplicación
División celular
El ciclo replicativo de los bacteriófagos pueden seguir dos caminos:
CICLO LÍTICO
CICLO LISOGÉNICO
Inyección del ADN vírico
Replicación del ADN vírico
Síntesis de proteínas y ensamblaje de
partículas víricas
Lisis
ADN vírico
Cromosoma bacteriano
Integración del ADN vírico en el cromosoma
bacteriano
Ciclo lisogénico
Ciclo lítico
1. ADSORCIÓNLa proteína de adhesión viral reconoce receptores específicos en el exterior de la célula. Las células que carecen de los receptores apropiados no son susceptibles al virus.
2. PENETRACIÓNLos virus penetran las células de maneras diversas dependiendo de la naturaleza misma del virus.
Virus envueltos(A) Entran por fusión con la membrana plasmática. (B) Entrada vía endosomas en la superficie celular Virus no envueltos o desnudos Pueden cruzar la membrana plasmática directamente o pueden ser tomados en endosomas. Si son transportados en endosomas, luego cruzan (o destruyen) la membrana de dichas estructuras.
3. PÉRDIDA DE LA CÁPSULA Perdura hasta que nuevos viriones infecciosos sean creados.
4. SÍNTESIS DE ÁCIDO NUCLEICO Y PROTEINAS VIRALES5. ENSAMBLAJE/MADURACIÓN6. LIBERACIÓN O DESCARGA
Fases de la multiplicación vírica
Virus desnudos
Virus envueltos
Ciclo de un retrovirus: VIH
1. Penetración en la célula y perdida de envoltura
2. Paso de ARN a ADN gracias a la transcriptasa inversa
3. Formación de ADN de doble cadena4. Integración en el cromosoma
celular5. Transcripción6. Traducción de proteínas víricas
a. Envuelta b. Capsulas c. Transcriptasa inversa
7. Ensamblaje8. Salida de la célula
Viroides
• Son los agentes infecciosos más pequeños conocidos.
• No poseen proteínas ni virus.• Son secuencias de ARN circular que interfieren
con el ARN celular. • Tienen una fases extracelular (metabólicamente
inactivos) y otra intracelular.• Se han encontrado sólo en núcleos de células
vegetales, sobre todo, en cítricos.• Pueden actuar como ribozimas y catalizar su
propia replicación. • Se las considera las secuencias más antiguas,
anteriores a las células más primitivas, es decir, antes de la formación del primer ser vivo.
Plantas afectadas por viroides
• Son proteínas alteradas que actúan provocando un cambio conformacional en proteínas normales, transformándolas en proteínas alteradas.
• Este cambio provoca la pérdida de la función en la proteína, pudiendo generar graves alteraciones en la célula.
• Éste es el caso del síndrome de las "vacas locas" o la encefalopatía espongiforme bovina y su variante en la especie humana.
Priones
PrP
PrPsc
1. La PrPsc, la forma molecular resistente a proteasa, actúa como ‘plantilla’. 2. Se asocia con la forma helicoidal permitiendo a esta última ser convertida a la
forma resistente de pliegues beta (presuntamente mediante la disminución de barreras energéticas que normalmente previenen que esto suceda).
3. Ahora hay dos moléculas de la forma resistente que pueden actuar como plantilla y así el proceso se acelera.
En el ser humano•Enfermedad de Creutzfeldt-Jakob•Insomnio familiar fatal. •Nueva variante de la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob. •Enfermedad de Gerstmann-Straüssler-Scheinker.. •Kuru
En especies animales•"Tembladera" o Scrapie (prurito lumbar) en ovejas. •Encefalopatía espongiforme bovina (llamada enfermedad de las vacas locas).
Enfermedades causadas por priones