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Clasificacin Microbiana
Diversidad Microbiana- Introduccin a la taxonoma - Arbol de la Vida -Tres Dominios -
Relaciones evolutivas entre organismos vivos- Identificacin y clasificacin de los microorganismos - Ejemplo de clasificacin de un microorganismo -
Objetivo
Mostrar la diversidad microbiana desde el punto de vista sistemtico
Diversidad microbiana.
Comprender la diversidad microbiana requiere conocer las races evolutivas de las
clulas. Debido a que la evolucin ha forjado todas las formas de vida en la Tierra, la
diversidad estructural y funcional que apreciamos en las clulas representa un
conjunto de xitos evolutivos que, a travs del proceso de la seleccin natural,
confieren un valor de supervivencia (adaptabilidad) a los microorganismos de hoy.
La diversidad microbiana puede ser apreciada en trminos de variaciones en el tamao
celular y la morfologa, estrategias metablicas, movilidad, divisin celular, biologa del
desarrollo, adaptacin a ambientes extremos y muchos otros aspectos estructurales y
funcionales de la clula.
Para poder comprender la gran diversidad de microorganismos existentes es preciso
agruparlos y organizar los grupos generales en una estructura jerrquica sin
superposiciones. De eso se encarga la Taxonoma , que es la ciencia de la clasificacin
biolgica.
Introduccin a la taxonoma microbiana
La taxonoma de los microorganismos se refiere a las formas de clasificacin con sus
respectivos mtodos. La taxonoma se encarga de la clasificacin, identificacin y nomenclatura de los organismos.
La clasificacin se relaciona con la agrupacin de los organismos en grupos o taxones en funcin de semejanzas mutuas o del parentesco evolutivo -filogenia-
La nomenclatura se ocupa de la asignacin de nombres a grupos taxonmicos de acuerdo con normas establecidas.
La identificacin determina a que taxn pertenece un determinado organismo.
La base en que se fundamenta la taxonoma microbiana se origina en la investigacin
de las relaciones filogenticas resultantes de la evolucin, la cual desemboc en las tres grandes categoras o dominios denominados por Carl Woese:
* Arqueobacteria o Archaea: Incluye las bacterias que pueden crecer en condiciones extremas como los hielos antrticos -psicrfilas-, o en fuentes termales (a veces a temperaturas superiores a las de la ebullicin del agua), como las que habitan en las aguas hirvientes del parque de Yellowstone o dentro de volcanes, son las arqueas llamadas termfilas extremas, otras habitan en medios anaerobios, con pH muy cido-acidofilas-,o en suelos y aguas altamente alcalinas son las llamadasalcalofilas, algunas arqueas son productoras de gas metano -metangenas-, otras se desarrollan en medios salinos, o sea, las halobacterias o halfitas. Algunas arqueas son habitantes normales del intestino del hombre y animales.
* Eubacteria o Bacteria comprende las cianobacterias, los micoplasmas y las llamadas "bacterias verdaderas"
* Eucariota o Eukarya a este domino pertenecen los microorganismos de los reinos
Protisto: protozoos y algas y del reino Fungi: los hongos filamentosos y los unicelulares
como las levaduras y los organismos del reino Plantas y del reino Animal.
Estos dominios agrupan a los microorganismos conocidos a excepcin de los
microorganismos acelulares como los virus, viroides y priones. La distancia entre cada uno de los grupos incluidos en cada dominio indica el grado de parentesco entre ellos.
Relaciones evolutivas entre organismos vivos.
Adaptado de: http://es.geocities.com/joakinicu/apartado1e.htm
En la actualidad se pueden determinar relaciones filogenticas (evolutivas) entre los
microorganismos. Para establecer estas relaciones se utilizan una serie de mtodos
basados en comparaciones de la secuencia de cidos nucleicos, particularmente en la
secuencia del ARN ribosmico (ARNr), esto es, el ARN estructural del ribosoma que
constituye la estructura clave de la clula implicada en la traduccin del ARN.
De hecho, uno de los descubrimientos recientes ms importantes en biologa es que los
cambios en la secuencia nucleotdica del ARN ribosmico (determinados en definitiva
por mutaciones en el ADN que codifica el ARN ribosmico) pueden ser usados como
una medida para establecer relaciones evolutivas entre clulas.
A partir de estudios sobre secuencias de ARN ribosmico se pueden definir tres linajes
celulares evolutivamente diferentes, dos de los cuales presentan estructura
procaritica y uno que es eucaritico.
Los grupos o dominios se llaman Eubacteria, Archaea o Arqueobacteria y Eukarya
o Eucariota.
Pese al hecho de que a nivel molecular tanto Eubacteria como Arqueobacteria son
procariotas, los dos grupos difieren evolutivamente entre s tanto como del grupo
Eucariota. Se piensa que los tres grupos se originaron muy pronto en la historia de la
vida sobre la Tierra por divergencias a partir de un organismo ancestral comn, el
"antepasado universal". Eubacteria y Arqueobacteria representan ramas evolutivas que nunca evolucionaron ms all del nivel microbiano
Identificacin y clasificacin de los microorganismos
Adems de comprender y valorar los orgenes filogenticos de los organismos celulares
resulta importante, ser capaz de identificar y clasificar los microorganismos. Una
identificacin rpida de un microorganismo causante de enfermedades en humanos o
animales es esencial para establecer el tratamiento adecuado del paciente. Se han
usado varios criterios para caracterizar microorganismos y, en la actualidad, se tienen
en cuenta tanto caractersticas celulares como filogenticas para la clasificacin.
Tras un estudio profundo de la estructura y funcin de un microorganismo, incluyendo
su gentica, metabolismo, comportamiento y otras propiedades distintivas, es posible
reconocer un cierto nmero de caractersticas nicas en un microorganismo dado. Una
vez que el organismo ha sido definido en funcin de esa serie de caractersticas
propias, recibe un nombre.
Los microbilogos usan el sistema binomial de nomenclatura establecido inicialmente
por Linneo para designar animales y plantas. El sistema binomial consta de dos
nombres: el gnero y la especie. El gnero es un nombre que se aplica a ciertos
organismos relacionados; dentro del gnero, cada tipo de organismo recibe un nombre
de especie. Los nombres de gnero y especie se usan siempre juntos para describir un
tipo especfico de organismo, ya sea una clula aislada o un grupo de clulas. La
primera palabra corresponde al nombre cientfico del gnero y se escribe la primera
letra con mayscula y en cursiva, mientras que la segunda palabra corresponde a la
especie, la cual se escribe en minsculas y en cursiva. Por ejemplo, la bacteria
Escherichia coli, o abreviadamente E. coli, tiene una designacin de gnero,
Escherichia, y un nombre de especie, coli.
En microbiologa la unidad taxonmica bsica es la especie microbiana, cepa
o estirpe.
Ejemplo de clasificacin completa de un Microorganismo: la bacteria Neisseria
meningitis es:
Dominio
Eubacteri
a
Reino
Mner
a
Phylum
Proteobacter
ia
Clase
proteobacter
ia
Orden
Neisserrial
es
Familia
Neisseriace
ae
Gnero
Neisseri
a
Especie
Neisseria
meningiti
s
Taxonoma, Sistemas de clasificacin: de Robert Whittaker, de Lynn Margulis , de Carl Woese
Taxonoma
La taxonoma es una divisin de la sistemtica relacionada con la clasificacin de los
organismos segn especializaciones.
La Taxonoma proporciona los mtodos, principios y reglas para la clasificacin de los
organismos vivos en taxones (grupos) a los que se les asigna un nombre y se los ubica dentro de categoras jerarquizadas.
Las categoras consisten en grupos o niveles dentro de grupos en la que el grupo
mayor abarca al menor. El agrupamiento de los organismos se basa en las semejanzas
y diferencias tanto naturales (estructurales) como filogenticas (relaciones de
parentesco o afinidades con otros organismos ya desaparecidos).
La taxonoma proporciona informacin directa e inferida sobre la estructura del cuerpo y la historia evolutiva de los organismos respectivamente.
Las semejanzas estructurales de los organismos vivientes se conocen bien en su mayor
parte. Pero los estudios de la historia evolutiva, para muchos de categora superior inclusive es incompleta.
Frente a esta dificultad taxonmica, se ha intentado establecer sistemas de
clasificacin alternativa, que muestren el grado actual de evolucin.
Sistemas de clasificacin
De Robert Whittaker (1969)
Grfica tomada de
http://www.euita.upv.es/varios/biologia/images/Figuras_tema18/tema18_figura8.jpg
El esquema filogentico presentado por Whittaker clasifica a los organismos vivientes
en 5 reinos: Mnera, Protista, Hongos, Plantas y Animal.
Esta clasificacin est basada en el tipo de organizacin celular: procariote y eucariote;
en la forma de nutricin: auttrofa por fotosntesis o hetertrofa por absorcin; en la
morfologa y bioqumica de los organismos sin incluir anlisis moleculares sin dar implicaciones evolutivas.
Algunas caractersticas de estos reinos
Mnera microorganismos procariticos (sin membrana nuclear), unicelulares, con tipo
de nutricin por absorcin o fotosinttica, con reproduccin asexual, rara vez sexual,
con locomocin por medio de flagelos o inmviles. Se encuentran en todos los medios. Pertenecen a este reino las bacterias y las cianobacterias.
Protistas microorganismos unicelulares, eucariticos (con membrana nuclear,
mitocondrias y otros organelos) su tipo de nutricin es la absorcin, la ingestin, y la
fotosntesis, pueden ser inmviles o desplazarse por medio de flagelos, su
reproduccin se puede realizar por procesos asexuales o por procesos sexuales. Pertenecen a este reino los protozoos y las algas.
Fungi (hongos) organismos eucariticos, en su mayora multicelulares,
multinucleares, su nutricin es por absorcin, son inmviles, su reproduccin incluye
ciclos asexuales y sexuales. Son representantes de este reino los hongos o mohos
pluricelulares y las levaduras unicelulares.
Plantae (plantas) organismos eucariticos, multicelulares, la mayora fotosintticos
aunque algunos son simultneamente absortivos, inmviles con reproduccin sexual y
asexual. Pertenecen a este reino, segn Witthaker, los vegetales superiores, las algas
rojas, las algas pardas (Nota: actualmente se debe tener en cuenta que las algas se
clasifican ms estrictamente como protistas), los helechos, los musgos.
Algunas plantas, al evolucionar, aunque mantienen su condicin fotosinttica han
adquirido una condicin semiparsita, por la cual parte de su nutricin la consiguen por
absorcin a partir de otras plantas que perforan para absorberles ciertos nutrientes. Un ejemplo de este caso es el murdago.
Algunas plantas insectvoras, adems de su condicin fotosinttica, tambin adquieren
condicin complementariamente absortiva al tomar nutrientes absorbidos de los insectos que cazan.
Animalia (animal) Organismos eucariticos, multicelulares, su nutricin es la
ingestin y la digestin, reproduccin predominantemente sexual, pertenecen a este
reino los animales invertebrados (artrpodos, no artrpodos) y vertebrados
(mamferos, aves, reptiles, anfibios y peces).
De Lynn Margulis (1985)
A partir de la clasificacin de Whittaker surge la de Lynn Margulis-Schwartz basada en
anlisis moleculares. Lynn Margulis desarrolla la Teora endosimbitica, su sistema de
clasificacin presenta implicaciones evolutivas, es ms filogentico y tiene la ventaja
de hacer grupos ms homogneos. Cambia el reino protistas por de PROTOCTISTAS,
en el que incluye a protozoos, todas las algas (excepto cianofceas) y a los hongos inferiores.
Su sistema de clasificacin comprende 5 reinos y 2 subreinos asi:
Reino Prokaryotae o Monera
Subreino: Archaebacteria
Subreino: Eubacteria
Reino Protoctista
Reino Plantae
Reino Fungi Reino Animalia
De Carl Woese (1990)
Grfica tomada de
http://www.euita.upv.es/varios/biologia/images/Figuras_tema18/tema18_figura8.jpg
Carl Woese mediante la secuenciancin de cidos nucleicos descubri que dentro del
grupo de los procariotas se haban incluidos organismos que, a nivel molecular, eran
bastante divergentes, en 1990 plante la necesidad de separar todos los seres vivos en
tres grandes dominios (categora por encima del reino): Eubacteria (o bacteria
verdadera), Arqueobacteria o Archaea (que significa antiguo) y Eucarya.
Los dos ltimos dominios (Archaea y Eucarya) estn ms prximos filogenticamente (siendo grupos hermanos, segn la terminologa cladista).
Las arqueobacterias se diferencian de las eubacterias por la composicin de sus
paredes celulares, su metabolismo y habitat.
Las Archaea son clulas Procariotas. Al contrario de Bacteria y Eucarya, tienen
membranas compuestas de cadenas de carbono ramificadas unidas al glicerol por
uniones de ter y tienen una pared celular que no contiene peptidoglicano. Mientras
que no son sensibles a algunos antibiticos que afectan a las Bacterias, son sensibles a
algunos antibiticos que afectan a los Eucarya. Los Archaea tienen rARN y regiones del
tARN claramente diferentes de Bacterias y Eucarya. Viven a menudo en ambientes extremos e incluyen a los metangenos, halfilos extremos, y termoacidfilos.
Bacteria (Eubacteria)
Las Bacterias son clulas Procariotas. Como los Eukarya, tienen membranas
compuestas de cadenas de carbono rectas unidas al glicerol por uniones ster. Tienen
una pared celular compuesta de peptidoglicano, son sensibles a los antibiticos
antibacterianos tradicionales, y tienen rARN y regiones del tARN claramente diferentes
de Archaea y Eukarya. Incluyen a micoplasmas, cianobacterias, bacterias Gram-
positivas, y bacterias Gram-negativas.
Eukarya (Eukaryota)
Los Eukarya (escrito tambin Eucaria) son Eucariotas. Como las Bacterias, tienen
membranas compuestas de cadenas de carbono rectas unidas al glicerol por uniones
ster. Algunos eucaria como los hongos y plantas , presentan pared celular que a
difrencia de la parred celular de las bacterias, no contiene ningn peptidoglicano. No
son sensibles a los antibiticos antibacterianos tradicionales y tienen rARN y regiones
del tARN claramente diferente de Bacterias y Archaea. Incluyen a protistas, hongos, plantas, y animales.
Los reinos "clsicos" no son ms que unas pequeas ramitas del gran rbol de la vida,
aunque son las ramitas que mejor conocemos. Por ejemplo, el reino Animalia, es una
de las ramas del dominio Eucarya.
Diversidad Microbiana- Tipos de Microorganismos
1. Dominio Arquea o Arqueobacterias: caractersticas - Forma y Estructura de las Arqueobacterias -Metabolismo
Dominio Arqueas caractersticas
Carl Woese mediante la secuenciacin de la molcula de ARNr, comprob que los
procariotas pertenecientes al reino Mnera se dividan en 2 grupos o dominios: al
primero de ellos lo llam Eubacteria o bacterias verdaderas, al segundo grupo lo
llam Arqueobacteria.
Incluye las bacterias que pueden crecer en
condiciones extremas como los hielos
antrticos -psicrfilas-, o en fuentes
termales (a veces a temperaturas
superiores a las de la ebullicin del agua),
como las que habitan en las aguas
hirvientes del parque de Yellowstone o
dentro de volcanes, son las arqueas
llamadas termfilas extremas, otras
habitan en medios anaerobios, con pH
muy cido-acidofilas-,o en suelos y aguas
altamente alcalinas son las
llamadasalcalofilas, algunas arqueas son
productoras de gas metano -
metangenas-, otras se desarrollan en
medios salinos, o sea, las halobacterias
o halfitas. Algunas arqueas son
habitantes normales del intestino del
hombre y animales.
Arqueas- Fuente: http://www.sapm.qc.ca/
Forma y Estructura de las Arqueobacterias
Presentan formas similares a la de las bacterias verdaderas: esfricas, individuales o en grupo, bacilares, filamentosas, lobuladas.
Estructura
Pared Celular
Formada por lpidos, protena o glicoprotena a diferencia de la pared celular de
peptidoglucano de las eubacterias. La pared presenta simetra hexagonal y adquiere
diferentes morfologas como respuesta a los diferentes ambientes en los cuales se
desarrolla.
Membrana Plasmtica
Carece de cidos grasos y en su lugar tiene cadenas laterales compuestas de unidades
repetitivas de isopreno unidas por enlaces ter al glicerol que constituyen el
glicerolditer cuando se distribuyen a manera de bicapa y el gliceroltetrater cuando es
a manera de monocapa, este ltimo arreglo es muy estable a temperaturas altas por lo
tanto, no es una sorpresa que se encuentre principalmente en las arqueas
termoacidfilas.
ARN
El ARN y enzimas de arqueobacterias son diferentes al de las bacterias verdaderas.
Metabolismo de Arqueobacterias
Muchas especies de Arqueobacterias definen actualmente los lmites ms extremos de
la tolerancia biolgica a factores fisicoqumicos. Algunas Arqueobacterias muestran
tambin propiedades bioqumicas poco comunes, como los metangenos, que son
procariotas que producen metano (gas natural) como parte esencial de su metabolismo
energtico. Las arqueas absorben CO2, N2 o H2S y eliminan CH4.
Las arqueobacterias presentan adems mecanismos de defensa contra las condiciones
extremas que podran afectarlas. Por ejemplo ellas fabrican una variedad de molculas
y enzimas protectoras. Las arqueas que viven en medio ambiente altamente cidos,
poseen en su superficie celular unas molculas cuya funcin es ponerse en contacto
con el cido para evitar que penetre en la clula y as evitar que el ADN se destruya.
Las arqueas halfilas toman del exterior sustancias como el cloruro de potasio para
equilibrar el interior de la clula y evitar que el agua salada penetre y destruya la
clula. Se pueden encontrar en algunos tipos de alimentos en los que se han utilizado
altas concentraciones de sal (salmueras) para su preservacin como es el caso de
pescados y carnes, en donde se reconoce su presencia porque forman manchas rojas.
Las arqueas obtiene energa a partir de compuestos como hidrgeno, dixido de
carbono y azufre. Algunas lo hacen a partir de la energa solar a travs de la
bacteriorodopsina, un pigmento que reacciona con la luz y permite que la
arqueobacteria fabrique el ATP.
2. Dominio Bacterias o Eubacterias: Caractersticas generales - Estructura y funcin de Eubacterias - Grupo 1: Cianobacterias - Estructura celular cianobacterias
- Reproduccin de Cianobacterias- Importancia biolgica de cianobacterias - Heterocistos en cianobacterias- Grupo 2 . Micoplasmas - Grupo 3: Bacterias
verdaderas
Dominio Bacterias o Eubacterias
Cianobacteria
Arthrospira platensis
http://www-micro-b.isunet.
edu/experiment.htm
Bacteria - E. coli
http://pathmicro.med.sc.
edu/fox/protype.htm
Micoplasma
http://www.marcobueno.net/
arquivos_estudo/arquivo_
estudo.asp?txtIDArquivo=342
A las eubacterias tambin se les conoce como bacterias, microorganismos procariotas, unicelulares de organizacin muy sencilla, su tamao vara entre 1 y 10
micrmetros. (1 micrmetro equivale a 1/1000mm).
Dentro de Eubacteria se presentan varias ramas evolutivas, que incluyen a todos los
procariotas causantes de enfermedades (patgenas) y a la mayor parte de las
bacterias que se encuentran normalmente en el aire, suelo, aguas, tracto digestivo de
animales y hombre. Comprende:
Las bacterias verdaderas o eubacterias,
Los micoplasmas Las cianobacterias.
Estructura y funcin de las Eubacterias
A excepcin de los micoplasmas todas poseen pared celular de peptidoglucano.
Carecen de membrana que rodee el material gentico el cual se halla ms o menos
disperso en el citoplasma.
Presentan ADN de cadena doble circular cerrado. No poseen histonas en el ADN.
Su citoplasma no posee estructuras membranosas.
Presentan mesosomas.
Los ribosomas son de menor tamao:
No poseen citoesqueleto.
No poseen organelos como mitocondrias, cloroplastos, retculo endoplasmtico,
Aparato de Golgi, lisosomas.
Poseen un solo cromosoma.
Su reproduccin es asexual por gemacin, conjugacin o biparticin, no presentan
mitosis ni meiosis.
La movilidad no es universal, pero muchas bacterias se mueven en medios acuticos
debido a unas estructuras llamadas flagelos, que nada tienen que ver con los flagelos
eucariticos.
Diversidad Microbiana- Tipos de Microorganismos
Dominio:Bacterias o Eubacterias: Grupo1. Cianobacterias - Estructura celular cianobacterias - Reproduccin, nutricin movilidad de cianobacterias- Importancia
biolgica de cianobacterias- Heterocistos en cianobacterias-
Cianobacterias Adaptado de: http://www.biologie.uni-hamburg.de/b-
online/ibc99/botanica/botanica/cyanophy.htm
Spirulina Maxima Hormogonios en Spirulina
Las cianobacterias, antiguamente conocidas como algas verdeazules, por su color verde-azulado (a veces rojizo, pardo o negro), son bacterias
que han estado viviendo sobre nuestro planeta por ms de 3 mil millones de aos. Se caracterizan por que son procariotas (sin ncleo
verdadero), auttrofos (fundamentalmente). Unicelulares, tamao entre 1 m hasta varios micrmetros.
Las cianobacterias crecen en ambientes lnticos (lagos y lagunas), suelos hmedos, troncos muertos, cortezas de rboles, algunas en
aguas salobres y otras en aguas termales. Hace miles de millones de
aos las haba en tan gran nmero, que eran capaces de aadir, a
travs de la fotosntesis, suficiente oxgeno a la primitiva atmsfera de la Tierra, como para que los animales que necesitaban oxgeno pudieran
sobrevivir.
Estructura Celular de Cianobacterias
Presentan diversidad de formas: Unicelulares (como Gloeocapsa),
pluricelulares filamentosas como Spirulina, filamentosas ramificadas (como Stigonema), no ramificadas (como Oscillatoria), con heterocistes
(clulas vegetativas diferenciadas que se encuentran regularmente a lo largo de un filamento o en un extremo del mismo.
Su pared celular es semejante a la pared celular de las bacterias gram
negativas, no contiene celulosa pero es muy resistente debido a la presencia de polisacridos unidos a polipptidos. Adems secretan una
sustancia mucilaginosa que les confiere la defensa contra predadores ya
que puede ser txica. Por otra parte une grupos de clulas formando filamentos (cianobacterias filamentosas). Algunas especies forman
clulas especiales con pared exterior engrosada (acinetos) que les permite permanecer latentes cuando las condiciones ambientales son
desfavorables (sequa, oscuridad, congelacin). Estos acinetos se rompen durante la germinacin para dar paso a la formacin de nuevos
filamentos vegetativos
La membrana plasmtica puede presentar invaginaciones o mesosomas parecidos a los de las bacterias gram positivas, la
membrana celular contiene cidos grasos con dos o ms enlaces dobles
en la cadena hidrocarbonada a diferencia de los dems procariotes que poseen cidos grasos saturados.
Protoplasma (citoplasma), separado en cromoplasma (perifrico y
pigmentado) y centroplasma (central, granuloso e incoloro). Nucleoplasma contiene el ADN puede aparecer en forma de pequeos
grnulos, pueden aparecer granos de volutina, cianoficina y ribosomas. Los pigmentos que se encuentran en el citoplasma son: clorofila a, c,
carotenoides, ficoxantina, ficocianina C, de color azul, ficocianobilina, ficoeritrina C, de color rojo, ficoeritrobilina entre otros.
Reproduccin
Asexual, por biparticin, o por fragmentacin de filamentos dando
origen a hormogonios que se separan de los filamentos originales y se mueven deslizndose. Algunas experiencias parecen confirmar que
existen fenmenos que implican la recombinacin de material gentico, al igual que en las bacterias.
Nutricin
Las cianobacterias son capaces de realizar fotosntesis. Algunas
contienen pigmentos que les permiten usar la luz como fuente de energa mediante un proceso llamado fotosntesis, otras dependen de
compuestos orgnicos como fuente de energa, y algunas pueden usar
incluso compuestos qumicos inorgnicos como combustible para realizar los procesos celulares.
Movilidad
Los gneros Oscillatoria, Spirulina y Rivularia presentan movimiento. Las especies planctnicas, se caracterizan por poseer vesculas de gas
en su citoplasma que son las encargadas de mantener el organismo en flotacin para ubicarse en la zona de mxima iluminacin.
Algunas han adquirido estructuras especiales, como esporas, para mejorar la supervivencia. Tanto los ambientes aerobios (que contiene
O2) como los anxicos o anaerobios pueden ser habitados por distintas especies de cianobacterias.
Clic para ver Vdeo Spirulina http://video.conncoll.edu/f/pasiv/lucid/Spirulina-300.html
Importancia biolgica de las cianobacterias http://www.eez.csic.es/~olivares/ciencia/fijacion/cianobacterias.htm
Las cianobacterias son organismos antiguos que se caracterizan por conjugar el proceso de la fotosntesis oxgenica con una estructura
celular tpicamente bacteriana. Al ser responsables de la primera acumulacin de oxgeno en la atmsfera, las cianobacterias han tenido
una enorme relevancia en la evolucin de nuestro planeta y de la vida
en l.
En la actualidad presentan una amplia distribucin ecolgica,
encontrndose en ambientes muy variados, tanto terrestres como martimos, e incluso en los ms extremos, siendo la fotoautotrofia, con
fijacin de CO2 a travs del ciclo de Calvin, su principal forma de vida, y contribuyendo de manera importante a la productividad primaria global
de la Tierra. Muchas cianobacterias son capaces de fijar el nitrgeno atmosfrico, siendo, a su vez, capaces de hacerlo en condiciones de
aerobiosis (de hecho, ciertas cianobacterias representan los mayores fijadores en amplias zonas ocenicas contribuyendo de forma
importante a la cantidad total de nitrgeno fijado en vida libre).
La existencia conjunta de la fotosntesis y de la fijacin de nitrgeno ha
requerido el diseo de estrategias que hagan posible el funcionamiento de ambos procesos antagnicos desde el punto de vista de sus
requerimientos ambientales.
Entre tales estrategias la separacin en el tiempo o en el espacio de ambas funciones permite el desarrollo normal de la clula en
condiciones de bajos niveles de nitrgeno combinado. En este sentido, merece particular mencin la capacidad de algunas especies
filamentosas de desarrollar unas clulas llamadas heterocistos, enormemente especializadas en la fijacin del nitrgeno en ambientes
aerbicos.
Heterocistos
Los heterocistos son clulas especializadas, distribuidas a lo largo o al final del filamento (cianobacterias multicelulares filamentosas), los
cuales tienen conexiones intercelulares con las clulas vegetativas adyacentes, de tal manera que existe un continuo movimiento de los
productos de la fijacin de nitrgeno desde los heterocistos hacia las clulas vegetativas y de los productos fotosintticos desde las clulas
vegetativas hacia los heterocistos (Todar, 2004).
Las bases moleculares del proceso de diferenciacin de los heterocistos y el establecimiento del patrn de distribucin de los mismos en el
filamento cianobacteriano constituyen uno de los campos ms activos en
el estudio actual de las cianobacterias y, asimismo, representa un
modelo simple de establecimiento de patrones espaciales de diferenciacin cuyo estudio puede abordarse con la gran variedad de
herramientas desarrolladas para el anlisis gentico-molecular de las
cianobacterias, que incluyen la construccin de especies y la disponibilidad de la secuencia completa de los genomas de varias de
ellas.
Muchas cianobacterias, por ejemplo, Anabaena azollae juegan un papel importante en el desarrollo de cultivos como el arroz. Anabaena azollae,
en simbiosis con helechos, proporciona hasta 50 kg. de nitrgeno/ha siendo la utilizacin de este sistema fijador general en muchas regiones
del sudeste asitico. (Con la contribucin de Antonia Herrero, Instituto de Biologa Vegetal y
Fotosntesis, CSIC.).
Diversidad Microbiana- Tipos de Microorganismos
Dominio Eubacterias: Grupo 2 Micoplasmas caractersticas- Enfermedades causadas por micoplasmas- Metabolismo de los micoplasmas
Grupo 2 de las Eubacterias: Los Micoplasmas caractersticas http://encuentro.virtual.unal.edu.co/cursos/ciencias/2000024/lecciones/cap01/01_03_
07.htm
http://www.marcobueno.net/
Son bacterias de gran inters evolutivo debido a la sencillez
de su estructura celular y a su tamao que oscila entre 0,2 y 2 m. Poseen diversas formas debido a la carencia de una
estructura rgida, lo que tambin ha generado inconvenientes al momento de medir su dimetro regular. Se pueden
encontrar en un mismo cultivo formas cocoides (0.2 - 0.3 m), espiraladas, filamentosas con frecuencia ramificadas,
"hinchadas", etc.
Estn delimitadas solamente por una membrana celular flexible resistente a la lisis osmtica. Carecen de pared celular y gracias a ello
pueden pasar fcilmente por filtros bacteriolgicos.
El nombre micoplasma se deriva de la propiedad de producir formas
filamentosas, con aspecto de hongo.
Poseen menos de la mitad del ADN que la mayora de los otros procariotes y esta cantidad tan pequea es suficiente para codificar
todas las propiedades esenciales de una clula.
Los micoplasmas son aerobios o anaerobios. Algunas especies se encuentran en el suelo, otras en aguas residuales y otras ms viven
sobre las membranas mucosas de los cuerpos de los animales o en las
plantas, pero por lo general no son patgenas.
Enfermedades causadas por micoplasmas
Dentro de las enfermedades causadas por micoplasmas se incluyen las
infecciones del tracto urinario y algunas formas de neumona. Como
presentan resistencia natural a la penicilina y a la cicloserina, se deben tratar con antibiticos que no acten sobre la sntesis de la pared
celular, sino que inhiban la sntesis de protenas como por ejemplo con tetraciclina.
En los vegetales la especie Spiroplasma citri causa la enfermedad
conocida como "tristeza del naranjo" y en las plantas de maz el "raquitismo del maz". En los animales otras especies de Spiroplasma
son responsables de enfermedades como la espiroplasmosis de la abeja melfera y las cataratas del ratn lactante.
En medios protegidos osmticamente como son los organismos de los
hospedadores (en los cuales hay cierta estabilidad o equilibrio), los micoplasmas suelen sobrevivir pues no existe para ellos la posibilidad de
enfrentarse a lisis osmtica como sucedera con alguna otra clula
carente de pared celular. Aunque no se tien con la coloracin de Gram, se clasifican como miembros de las bacterias Gram positivas, ya que
genticamente se relacionan con las bacterias del tipo clostridios.
Metabolismo de los micoplasmas
Con respecto a su metabolismo, los micoplasmas usan como fuente de energa principalmente los carbohidratos y requieren factores de
crecimiento como las vitaminas, los aminocidos y las bases nitrogenadas. Algunas especies son oxidativas y producen ATP por
fosforilacin a travs de la cadena de transporte de electrones. Otras especies son fermentativas y utilizan azcar para obtener cido lctico.
Para su reproduccin recurren al mecanismo de divisin por gemacin,
as las clulas permanecen unidas entre s por medio de hifas.
Diversidad Microbiana- Tipos de Microorganismos
Dominio Eubacterias: Grupo 3. Bacterias verdaderas: Tamao - Forma y composicin - Pared celular y membrana plasmtica - Flagelos - fimbrias- cpsula - Estructuras internas: citoplasma, ribosomas, regin nuclear, mesosomas, cuerpos de inclusin - plsmidos,
vesculas, endosporas - reproduccin - Clasificacin de las Bacterias
Grupo 3 de las Eubacterias- Las Bacterias verdaderas: Tamao
http://www.meteored.com/RAM/
numero31/nano.asp
El tamao microscpico de las bacterias
est determinado genticamente, y depende de la cepa, de las condiciones
ambientales (nutrientes, sales, temperatura, tensin superficial). La
unidad de medida bacteriana es el micrmetro (m), que equivale a
1/1000 milmetros (10-3 mm = 1 micrmetro). Para darse una idea de su
tamao se calcula que en un centmetro cbico cabe alrededor de un milln de
billones de bacilos de tamao medio.
El rango en el tamao de las bacterias
es muy variado, existen bacterias como las nanobacterias de aproximadamente
0.05 mm, o bacterias de un tamao
mayor como Epulopiscium, un comensal del intestino del pez cirujano que mide 0.5 mm. Algunos micoplasmas tienen tamaos que oscilan
entre 0.2 a 0.3 micrmetros (m) de dimetro Escherichia coli habitante natural en el intestino humano mide aproximadamente 0.5 m de ancho
por 2 m de largo.
Forma y Composicin
Las bacterias difieren en la forma, las hay esfricas u
ovales llamadas cocos, alargadas cilndricas en forma
de bastn se les denomina bacilos, en forma de espiral o
helicoidal, los espirilos, en forma de coma las llamadas
vibrios y algunas en forma cuadrada con lados y esquinas
en ngulo recto. La forma de
la bacteria puede ser modificada por las condiciones
ambientales.
Las bacterias estn constituidas por un 70% de agua y un 30% de
materia seca, de esta materia seca el 70% corresponde a protenas, el 3% a ADN, el 12% a ARN, el 5% a azucares, el 6% lpidos y el 4% a
minerales.
La estructura celular se divide en dos grupos: la estructura externa que no se encuentra en todas las clulas y participa en funciones
especializadas; y la estructura interna que se encuentra en todas las clulas procariotas y es probablemente esencial para su supervivencia.
Dentro de las estructuras externas se encuentran: la pared celular, los flagelos, las esporas, las fimbrias o pelos y la cpsula. Estas estructuras
no siempre se encuentran en todas las bacterias, razn por la cual se estima que no son esenciales.
* Pared celular Es una estructura rgida, se encuentra rodeando la membrana citoplasmtica de casi todas las bacterias, posee una gran
rigidez lo cual le confiere gran resistencia. Se considera esencial para el desarrollo y divisin bacteriana; cumple con dos funciones importantes:
mantener la forma de la clula y evitar que la clula colapse debido a las diferencias de presin osmtica por el constante intercambio de fluidos.
El grosor de la pared oscila entre de 10 y 80 nanmetros. La pared celular constituye una porcin apreciable del peso seco total de la
clula; dependiendo de la especie y de las condiciones de cultivo puede representar del 10 al 40 % del peso seco del organismo.
En las eubacterias la pared celular contiene peptidoglucano, compuesto
que no se encuentra en las clulas eucariotas. En las bacterias Gram-
positivas se halla inmerso en una matriz aninica de polmeros azucarados, mientras que en las bacterias Gram-negativas est rodeada
por una membrana externa, e inmersa en un espacio periplsmico. El
prefijo Gram proviene de la tcnica de coloracin que se utiliza para la diferenciacin primaria del tipo de bacteria. Adems de los compuestos
anteriores, se encuentran el cido diaminopimlico y cido teicoico.
Profundizacin sobre composicin de la pared celular
* Membrana plasmtica la cual presenta invaginaciones, que son los mesosomas que contienen enzimas que participan en la duplicacin del
ADN, en la membrana plasmtica se localizan tambin enzimas que intervienen en la produccin de energa (ATP), funcin que en la clula
eucaritica cumple la mitocondria.
Profundizacin sobre la membrana plasmtica
* Flagelos presentes en la mayora de bacterias, generalmente son rgidos, implantados en la membrana celular mediante un corpsculo
basal. Permiten a la mayora de bacterias la movilidad en medios lquidos, una excepcin son las bacterias deslizantes que se mueven por
flexin de la pared celular. La movilidad, o sea, el movimiento de traslacin de un punto a otro en forma rpida y de zig zag permite alas
bacterias responder a estmulos, por ejemplo, qumicos (quimiotactismo positivo), cuando las bacterias son atradas a determinados compuestos
como la glucosa, la galactosa o por el contrario son repelidas de algunos compuestos como los antibiticos, (quimiotactismo negativo), luminosos
(fototactismo positivo) en las bacterias fotosintticas
La movilidad debe distinguirse del movimiento pasivo de las bacterias en
una sola direccin como consecuencia de las corrientes en la preparacin, o del movimiento Browniano que es la constante vibracin
de las bacterias en un punto fijo comportamiento que se presenta por estar suspendidas en medio lquido y por su pequeo tamao.
* Fimbrias muy numerosas y cortas, no tienen funcin de motilidad, se
encuentran relacionadas con diversas funciones como la de adherencia a
las superficies de tejidos, sitios de adsorcin para virus bacterianos y
adems pueden servir como pelos sexuales para el paso de ADN de una
clula a otra.
* Cpsula es una estructura de material viscoso que rodea la pared
celular de muchas bacterias que se encuentran en su ambiente natural. No cumple ninguna funcin metablica pero sirve a las bacterias para
adherirse a sus sustratos, o para la formacin de colonias mediante la adhesin de bacterias hermanas. Cuando una bacteria encapsulada
invade a un husped, la cpsula evita que los mecanismos de defensa del husped destruyan la bacteria.
Profundizacin sobre flagelos - Profundizacin sobre cpsula
Estructuras internas
* El Citoplasma Se encuentra delimitado por la membrana celular, presenta un aspecto viscoso constituido por agua y sustancias como
iones, protenas, enzimas, lpidos, carbohidratos disueltas en agua , en l se encuentran: materiales de reserva , ARN , ribosomas, un nucleoide
ubicado en su zona central donde se encuentra la mayor parte del ADN bacteriano en algunas bacterias se encuentran dispersos por el
citoplasma fragmentos circulares de ADN con informacin gentica llamados plsmidos y pigmentos fotosintticos en el caso de bacterias
fotosintticas. En el citoplasma se realizan los procesos metablicos de
la clula bacteriana.
* Los ribosomas son organelos con apariencia de grnulos, algunos se hallan dispersos en el citoplasma bacteriano y otros se agrupan en
cadena y se les denomina polirribosomas; estn compuestos por cido ribonucleico - ARN (60%) y protena (40%). Su funcin es la sntesis de
protena.
* La regin nuclear esta localizada centralmente en la clula, se
compone principalmente de ADN aunque tambin puede encontrarse ARN y protenas asociadas a ste. El ADN esta dispuesto en un
cromosoma largo y circular, algunas veces llamado nucleoide, genforo o cuerpo cromatnico.
* Los mesosomas son repliegues y extensiones de la membrana
citoplasmtica, intervienen en procesos metablicos y de reproduccin de la clula bacteriana.
* Los cuerpos de inclusin o grnulos son materiales de reserva
como lpidos, hierro, azufre que se almacenan en el citoplasma, en los perodos de suficiente aporte nutricional para ser utilizados en pocas de
inanicin.
* Los plsmidos son pequeas molculas circulares de ADN
extracromosmico, se encuentran en la regin nuclear de algunas bacterias. Las molculas de ADN plsmico a pesar de encontrarse fuera
del cromosoma, toman una conformacin de doble hlice al igual que el
ADN de los cromosomas. Los plsmidos se replican de manera independiente al cromosoma y contienen informacin gentica para la
bacteria complementaria a la contenida en el nucleoide y que le es til para su supervivencia en condiciones desfavorables. Por ejemplo, el
cdigo que hace resistentes a las bacterias a los antibiticos, la capacidad de apareamiento, la resistencia y la tolerancia a los
materiales txicos.
Los plsmidos son muy utilizados en ingeniera gentica ya que por su tamao resulta fcil manipularlos; se pueden aislar, introducir en ellos
informacin e introducirlos en otras clulas bacterianas viables en las
cuales se expresa la informacin que ellos portan.
* Las vesculas se encuentran en ciertas bacterias que habitan en lagos les sirven para flotar, contrarrestando la atraccin gravitatoria, y
as lograr el ptimo de luz
* Endosporas Son estructuras generalmente de forma esfrica que se
forman en ciertas bacterias gram positivas como respuesta a condiciones ambientales adversas (poca humedad, temperaturas
extremas, agentes qumicos y fsicos etc.). Cuando las condiciones ambientales vuelven a ser favorables la endospora se transforma de
nuevo a la forma vegetativa. Ciertas formas filamentosas pueden producir la endospora en el extremo del filamento y aparecen de
manera libre, en otras bacterias como Clostridium se pueden observar en el interior de las bacterias a las que deforman de una manera
caracterstica, lo que sirve para su identificacin.
Profundizacin citoplasma y sus organelos
Universidad Popular del Cesar
Programa de Ingeniera Ambiental y Sanitaria
Actividad independiente
Docente: Alex Abib Troya Toloza
CONTESTAR:
1. Cmo ha evolucionado la clasificacin de los organismos vivientes? Con cul autor te identificas? Por qu?
2. Realizar cuadro comparativo entre eubacteria, archaea o arqueobacteria y eukarya o eucariota.
3. Realizar un cuadro comparativo entre micoplasma, cianobacterias y bacterias verdaderas.
4. Realizar un comentario sobre la importancia ecolgica sobre las Eubacterias, Archeabacterias y Eucariota. ( en la clase y en el blog)
Nota;
Falt informacin sobre eukarya o eucariota.(Investigar)
Importante leer y estar listo para exponer algunas de las preguntas en clase (pueden llevar carteleras u otro medio para explicar).
WEBGRAFA
http://www.unad.edu.co/fac_ingenieria/pages/Microbiologia_mutimedia/inicio.htm
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