2 4 5 ¿Qué tan pequeño? Unidades de medida en Microscopía Micra ( ) : una millonésima de metro. Nanómetro (nm) – Milimicra ( m): Mil millonésima de metro Ángstrom (Å): diez mil millonésima de metro 1 micra ( ) = 10-3 mm = 10-6 m 1 nanómetro (nm) = 1 milimicra ( m ) = 10-3 = 10-6 mm =10-9 m 1 angstrom (Å.) = 10-1nm = 10 -10 m Por ejemplo Tamaños moléculares y atómicos: Angstrom Longitudes de onda de radiación electromagnética: nanómetros Tamaños de bacterias, circuitos de microprocesadores: micra Microorganismos NO Métodos de estudio de los microorganismos Microorganismos En la naturaleza Para estudiarlos Cualquier ambiente Mezcla de especies Cultivos Condiciones controladas y óptimas Métodos de aislamiento Identificación Asepsia y esterilización Individuos genéticamente homogéneos (cultivo puro) Medios de cultivo de los microorganismos 1. Se pasa un asa de siembra por el medio de cultivo 2. Por la ultima estría se vuelve a pasar el asa (sin recargar) 3. Se pasa nuevamente por la última zona En la zona 3 deberían aparecer colonias aisladas 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. Métodos de identificación Clasificación de los microorganismos Bacterias Protozoos Algas Hongos (levaduras) Bacterias 23 24 eucariotas Dominio Archea Dominio Bacteria procariotas PROGENOTE (Antepasado universal) Dominio Eukarya 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 28 • • • 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 31 Cocos y Bacilos 22 Morfología bacteriana CARACTERÍSTICAS GENERALES • • • • • • Organización procariota Unicelulares Ausencia de membrana nuclear Ausencia de orgánulos membranosos ADN circular y no unido a histonas Ribosomas 70 S ESTRUCTURAS PRESENTES EN LAS BACTERIAS • • • • o o o • • • Capsula Pared bacteriana Membrana plasmática Citoplasma Ribosomas Inclusiones Vesículas Material genética Pili y fimbrias Flagelos 36 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 o o o o Mejora en las propiedades de difusión de nutrientes hacia la célula. Protección contra la desecación. Protección contra la depredación por parte de protozoos. Protección contra agentes antibacterianos: Adhesión a sustratos: • Sobre sustratos inertes: Esta propiedad tiene una serie de importantes secuelas económicas: • corrosión y obstrucción de cañerías • formación de placa dental y caries • formación de biopelículas en catéteres y prótesis quirúrgicas • Sobre sustratos vivos (tejidos de organismos superiores): • Efecto beneficicoso (microflora intestinal) • Es uno de los factores de virulencia, de los que depende el inicio de muchas infecciones por parte de bacterias patógenas. o Como receptores para ciertos bacteriófagos. Pared celular Bacteria Gram positiva. 1-membrana citoplasmática, 2-pared celular, 3-espacio periplásmico. Bacteria Gram negativa 4-membrana citoplasmática, 5-pared celular, 6-membrana externa, 7-espacio periplásmico. • • • • • • • • • • • • Cubierta rígida que rodea el protoplasma Poseen todas las bacterias excepto: Micoplasmas Thermoplasma Espesor entre 50 a 100 Å 20% del peso seco de la bacteria 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 40 41 Bacterias gram positivas Gram + Gram - Péptidoglicano de Gram + Peptidoglicano o mureína Péptidoglicano de Gram - 34 Muropéptido de Gram – Bacterias gram positivas Ácido teicoico Peptidoglucano Membrana plasmática Pared celular Ácido 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 Bacteria Gram-positiva. 1-membrana citoplasmática 2-peptidoglicano 3-fosfolípidos 4-proteínas 5-ácido lipoteicoico. 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. LPS Porina Lípido A Peptidoglucano Membrana plasmática La membrana externa contiene proteínas como las porinas (canales proteícos que permiten el paso de ciertas sustancias) o diversos enzimas. También presenta lipopolisacáridos. Pared celular • Abajo: Bacteria Gram-negativa. 1-membrana citoplasmática (membrana interna), 2-espacio periplasmático, 3-membrana externa, 4-fosfolípidos, 5-peptidoglicano, 6-lipoproteína, 7-proteínas, 8lipopolisacáridos, 9-porinas. Membrana plasmática de las bacterias Constituye una fina capa de unos 8 nm de espesor: mantiene la integridad celular y es altamente selectiva. ESTRUCTURA BICAPA LIPÍDICA Diferencias con la de eucariotas 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. Fosfolípidos • 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. MONOCAPA LIPÍDICA Proteína Mesosomas 1. Invaginaciones de la membrana plasmática. 2. Incrementan la superficie de la membrana. 3. Contienen enzimas realcionados 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 bacteriano 6. Enzima ADN polimerasa Material genético ADN bacteriano Plásmidos o Episomas • • • • Circular Bicatenario Plegado Asociado a proteínas no histónicas • • • • • 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 Anfítrico Perítricas Partes del flagelo •Cuerpo basal •Filamento INCLUSIONES 46 Nutrición bacteriana Fuente de carbono Fuente de energía Fuente de carbono inorgánica Fuente de carbono orgánica Luz Fotoautótrofos Fotoorganótrofos Energía química Quimioautótrofos Quimioorganótrofos Funciones de Nutrición Bacteriana AUTÓTROFAS: Emplean compuestos inorgánicos para sintetizar compuestos orgánicos Las autótrofas fotosintéticas, como las bacterias sulfurosas verdes y purpúreas, no utilizan agua como dador de electrones en la fotosíntesis, sino otros compuestos, como el sulfuro de hidrógeno, y no producen oxígeno. Al poseer pigmentos que absorben luz casi infrarroja, pueden realizar la fotosíntesis prácticamente sin luz visible. Las autótrofas quimiosintéticas, a diferencia de las fotosintéticas, utilizan la energía que desprenden ciertos compuestos inorgánicos al oxidarse. Transforman el CO2 en compuestos hidrogenados (anabolismo). Sus fuentes son oxidadación del hierro, bacterias nitrificantes que oxidan sustancias amoniacales, bacterias sulfooxidantes que oxidan el azufre. HETERÓTROFAS: Emplean compuestos orgánicos para sintetizar sus propios compuestos orgánicos • Las bacterias de vida libre suelen ser saprófitas, viven sobre materia orgánica muerta. Muchas viven en relación estrecha con otros organismos De ellas, la mayoría son comensales y no causan daños ni aportan beneficios a su huésped, algunas son parásitas (producen enfermedades) y otras son simbiontes (flora bacteriana intestinal) Independientemente del tipo de nutrición, las bacterias pueden necesitar el oxígeno atmosférico (bacterias aerobias) o no (bacterias anaerobias). Para algunas bacterias anaerobias el oxígeno es un gas venenoso (anaerobias estrictas), otras lo utilizan cuando esté presente, aunque pueden vivir sin él (anaerobias facultativas). Bacterias simbióticas E. coli y el ser humano Escherichia coli vive en el tracto intestinal del ser humano y contribuye a sintetizar vitamina K, contribuye a la digestión… Bacterias simbióticas • Se produce una ayuda mutua entre una bacteria y otro tipo de organismo: Rhizobacter y Rhizobium Microorganismos y medio ambiente: el ciclo de materia Microorganismos y medio ambiente: el ciclo del nitrógeno 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. 65 • 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 Transformación bacteriana • 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. Problema sanitario: resistencia antibióticos • Procesos parasexuales RESUMEN: Mecanismos parasexuales de intercambio genético entre bacterias 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. 73 Microorganismos Acelulares Celulares Protoctistas FOTOAUTÓTROFOS: Las algas •Son Eukarya autótrofos fotolitótrofos. •Algunas son móviles mediante flagelos y otras sésiles. •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) 77 Protoctistas HETERÓTROFOS: Protozoos Protoctistas microscópicos: Protozoos • Relación simbiótica entre protozoos y termitas o carcomas •Son Eukarya heterótrofos, unicelulares o pluricelulares •Sus paredes celulares tienen principalmente quitina, a veces celulosa. •Viven en ambientes muy diversos, la mayoría terrestres. •Tienen importancia ecológica como descomponedores (saprófitos), también parásitos •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). EXISTEN OTRAS FORMAS (los mohos….) Grupos de hongos HONGOS FILAMENTOSOS Hifas aéreas LEVADURAS Conidios (esporas) • Son hongos filamentosos unicelulares de forma ovoide. Hifas sustrato • Son los típicos mohos de la fruta, el pan o el queso. • Se reproducen asexualmente por gemación. Candida albicans es una • Son importantes en procesoslevadura capaz de formar industriales de fermentación.micelio. • Forman filamento o hifas que se agrupan para formar el micelio. SETAS • Hongos filamentosos del grupo Basidiomycetes. • Sus cuerpos fructíferos se denominan setas. • La fusión de micelios haploides origina hifas dicarióticas que formarán las setas. HONGOS MUCOSOS • 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. Características generales • SON FORMAS ACELULARES • Descubiertos por Pasteur (1884) • Son parásitos intracelulares obligados que utilizan metabolismo y reproducción del huésped. • 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. • Fuera del huésped no tienen vida (viriones) 84 VIRUS: “trocitos de herencia buscando un cromosoma” • Son parásitos intracelulares obligados, carecen de enzimas con las que desarrollar su propio metabolismo, siendo su única función transportar el ácido nucleico viral de una célula hospedadora a otra. El virus extracelular se llama VIRIÓN Estructura de un viriÓn Los virus: Morfología • Cápsida proteica • Ácido nucleico Nucleocápsida Virión • Envoltura (no siempre) Las proteínas de la cápsida se llaman capsómeros y según se ordenen sirven como sistema de clasificación de los virus Helicoidales El ácido nucleico forma una espiral. Los capsómeros tienen simetría helicoidal Complejos Cabeza icosaédrica y cuello helicoidal Icosaédricos Capsómeros de dos tipos hexones y pentones Con envoltura Envoltura membranosa con glucoproteínas víricas 88 Cápsida • Cubierta protéica que envuelve al genoma. • Formada por capsómeros. Icosaédrica Compleja Cápsidas Helicoidal 91 92 Virus Otros microorganismos Tamaño Generalmente < 200 nm Generalmente > 200 nm Ácido nucleico ADN ó ARN ADN y ARN Cubierta externa Simple y proteica Pared y membrana celular complejas Reproducción Requiere huésped Generalmente independiente Metabolismo Utiliza maquinaría metabólica del huésped Posee su propia maquinaría metabólica Cultivo No puede ser cultivado en medios libres de células Usualmente pueden ser cultivados en medio sin células Los virus: Clasificación Los virus: Clasificación 97 Los virus: Multiplicación El ciclo replicativo de los bacteriófagos pueden seguir dos caminos: Lisis CICLO LÍTICO Replicación del ADN vírico Síntesis de proteínas y ensamblaje de partículas víricas Inyección del ADN vírico CICLO LISOGÉNICO ADN vírico Cromosoma bacteriano Integración del ADN vírico en el cromosoma bacteriano División celular CICLO LÍTICO 99 Fases de la multiplicación vírica 1. ADSORCIÓN La 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. PENETRACIÓN Los 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) Entada 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 (fase de ECLIPSE) Perdura hasta que nuevos viriones infecciosos sean creados. 4. SÍNTESIS DE ÁCIDO NUCLEICO Y PROTEINAS VIRALES 5. ENSAMBLAJE/MADURACIÓN 6. LIBERACIÓN O DESCARGA Ciclo lítico • Fijación • Penetración • Eclipse • Ensamblaje • Liberación Ciclo lisogénico Virus envueltos Virus desnudos 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 cadena 4. Integración en el cromosoma celular 5. Transcripción 6. Traducción de proteínas víricas a. Envuelta b. Capsulas c. Transcriptasa inversa 4. Ensamblaje 5. Salida de la célula Origen de los virus. • Teoría del origen en el caldo primitivo u origen coevolutivo. • La teoría de la regresión celular . • Otra sería la teoría del origen molecularcelular, también conocida como hipótesis del nomadismo o del vagabundeo. Viroides • Son los agentes infecciosos más pequeños conocidos. • No poseen proteínas . • 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 Priones • 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. 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. Enfermedades causadas por priones 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). FIN
