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Biologia de los micoorganismos.
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1. Los microorganismos y la microbiología
2. Los virus
2.1. Estructura
2.2. Clasificación
2.3. Ciclos vitales
2.4. Origen de los virus
2.5. Viroides y priones, los agentes infecciosos más sencillos
3. Las bacterias
3.1. Morfología y distribución
3.2. Estructura
3.3 Metabolismo
4. La reproducción y la recombinación genética en las bacterias
4.1. La reproducción bacteriana
4.2. La recombinación genética en bacterias
5. Otros microorganismos procarióticos (cianobacterias, micoplasmas, arqueobacterias).
1. LOS MICROORGANISMOS Y LA MICROBIOLOGÍA
Se denominan microorganismos o microbios los seres vivos de tamaño tan pequeño que solo pueden
ser vistos mediante microscopios.Se denomina Microbiología la ciencia que estudia los microorganismos.
2. LOS VIRUS
2.1. ESTRUCTURA
Son microorganismos que se reproducen en el
interior de las células hospedadoras aprovechando la
replicación de los ácidos nucleicos, como también
poseen un mecanismo que les permite trasladarse de
una célula a otra. Además carecen de metabolismo.
Son, por tanto, parásitos intracelulares obligados.
Veamos su estructura, Fig.2.1:
Una o más moléculas de ác. nucleico (ADN
o ARN) pero de un único tipo.
Una envoltura proteica llamada cápsida
formada por la unión de unas piezas proteicas
(capsómeros), que pueden ser de uno o más
tipos. Los capsómeros dan lugar a una forma
geométrica que distingue a las diferentes
especies de virus.
TEMA 17 BIOLOGÍA DE LOS MICROORGANISMOS
Microorganismos a estudiar
Virus
Bacterias
Procarióticos
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Algunos virus poseen una membrana lipoproteica, como la celular, que envuelve a la cápsida.
Normalmente los virus que la poseen infectan las células animales.
La partícula viral perfectamente constituida (ác.nucleico, cápsida y, a veces, otras envolturas) que puede
abandonar la célula se denomina virión.
La estructura tan sencilla de los virus hace que éstos sean muy pequeños (10-100nm).
2.2. CLASIFICACIÓN
1. Tipo de cápsida:
Poliédricos, icosaédricos o esféricos: la cápsida tiene forma de poliedro, generalmente un
icosaedro (20 caras triangulares). También llamados esféricos porque en las primeras imágenes
daban apariencia esférica. Tiene el ác.nucleico apelotonado.
Cilídricos: cápsida de forma cilídrica, con un solo tipo de capsómeros que se montan siguiendo la
línea helicoidal del ác.nucleico que está en su interior.
Bacteriófagos complejos: presentan una cabeza de aspecto poliédrico que contiene el
ác.nucleico, una cola cilíndrica, con un collar junto a la cabeza, y una placa basal, con unas varillas
unos pinchos importantes en la fijación del virus sobre la célula infectada.
Clasificación según
Tipo de cápsida
Tipo de ácido nucleico
Tipo de célula infectada
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2. Tipo de ácido nucleico:
ADN de doble cadena o bicatenario: como los miovirus y adenovirus con una cápsida del tipo de
los bacteriófagos complejos.
ADN monocatenario: con una única cadena y con cápsida cilíndrica como los inovirus.
ARN de doble cadena: cápsida icosaédrica como los reovirus.
ARN monocatenario: como el virus de la gripe y los retrovirus. En los retrovirus, además de este
ARN, en su interior contiene enzimas capaces de transcribir su molécula de ARN en una copia de
ADN en el interior de la célula infectada y ésta copia dirige la reproducción del virus (entender para
el ciclo de los retrovirus).
3. Tipo de célula infectada:
Virus vegetales: infectan a las células vegetales. La mayoría no tienen membrana lipoproteica,
con cápsida cilídrica y ARN monocatenario. Ej. Tobamovirus.
Bacterófagos o “fagos”: infectan bacterias. Ej. miovirus y inovirus.
Virus animales: infectan células animales. La mayoría con membrana lipoproteica y cásida
icosaédrica. En cuanto al tipo de ác.nucleico, destacan los de ARN monocatenario (v. gripe) y ADN
bicatenario (v. herpes).
2.3. CICLO VITAL
En el estado de virión, los virus solamente “esperan” encontrar una célula hospedadora donde obtener la
materia y energía necesarias para realizar su único objetivo, la producción de nuevas partículas víricas.
En la reproducción viral podemos distinguir las siguientes etapas:
1- Etapa de fijación a la célula hospedadora. Estas células poseen proteínas específicas para los
virus que las infectan. Por ello los virus tienen especificidad de huésped, es decir, solo son
capaces de atacar a un tipo de células, incluso, dentro del mismo huésped.
2- Etapa de entrada. El virus penetra en la célula hospedadora por diversos procedimientos:
Los virus sin membrana lipoproteica perforan la membrana celular, ya que presentan
enzimas entre los capsómeros. Los virus pueden inyectar el ácido nucleico quedando fuera
la cápsida o puede introducir todo el virión.
Los virus con membrana lipoproteica funden ésta con la membrana de la célula y entra el
resto del virus. Se realiza por endocitosis.
Los virus que penetran células vegetales lo realizan mediante los poros de la pared celular.
Los virus se transmiten de una planta a otra mediante la picadura de insectos (vectores).
3- Etapa de eclipse. Tras la entrada, el virus desaparece aparentemente. Sin embargo ocurre lo
siguiente:
Si la penetración fue del virus completo, hay un desensamblaje de la cápsida, liberándose
el ác.nucleico.
Fases de la vida de un virus
Extracelular: el virión no presenta ninguna actividad
Intracelular: el virus se autoreplica aprovechandose
de la célula infectada
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El ác. nucleico del virus realiza la síntesis de numerosas moléculas de ARN mensajero
cuyo mensaje es la síntesis de proteínas víricas que utiliza el virus para su autoduplicación.
4- Etapa de autoreplicación. Los mARN comienzan la síntesis de las proteínas víricas aprovechando
los ribosomas, tARN y aminoácidos de la célula, lo cual tiene como consecuencia la aparición de
numerosos capsómeros y de copias del ác.nucleico vírico.
5- Etapa de autoensamblaje. Ocurre junto con la anterior etapa, de modo que los capsómeros y
ácidos nucleicos se van ensamblando para producir nuevos virus.
6- Etapa de liberación. Los virus salen en busca de nuevos hospedadores. Esto se realiza de dos
formas:
Liberación por lisis: la infección provoca la muerte de la célula por el agotamiento de sus
recursos y se rompe la membrana liberándose los virus.
Liberación persistente: la infección no provoca la muerte rápida de la célula y los virus van
saliendo por exocitosis o gemación arrastrando parte de la membrana celular, que
constituirá la membrana lipoproteica.
1. Ciclo lítico de un bacteriófago
La fijación se realiza por los pinchos de la placa basal sobre glicoproteínas específicas de la pared
bacteriana.
La entrada es por perforación e inyección del ADN vírico.
La fase de eclipse es muy breve porque no se necesita el desensamblaje de la cápsida y el ADN
bicatenario produce mARN vírico aprovechando la maquinaria de la bacteria.
La autoduplicación y autoensamblaje son también rápidas y provocan la muerte celular por
agotamiento de recursos.
La liberación se produce por lisis.
Ciclos vitales víricos de importancia
Ciclo lítico de un bacteriófago
Ciclo lisogénico de un bacteriófago
Ciclo de los retrovirus
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2. Ciclo lisogénico de un bacteriófago
Se da entre los bacteriófagos, pero también se puede dar entre los que infectan células animales.
La característica principal de éste ciclo es la existencia de una etapa de eclipse de duración indefinida.
El ADN vírico inyectado en la bacteria se integra en el ADN bacteriano formando parte de sus genes.
Cuando la célula se duplica, las dos células hijas reciben una copia del ADN vírico, y éste ni se transcribe
ni se traduce, pudiendo comportarse así durante numerosas generaciones.
Determinados cambios en los factores ambientales inducen la separación del ADN vírico del bacteriano y
entra en el ciclo lítico hasta su finalización.
3. Ciclo de los retrovirus
Es importante su estudio porqué el SIDA es un retrovirus. Sus etapas son:
Fijación y entrada. Se realiza por fusión de las membranas lipoproteica y celular por ser de la
misma naturaleza. Cápsida + ARN monocatenario penetran en la célula.
Fase de eclipse. Se desmonta la cápsida y queda libre el ARN en el citoplasma y la enzima
transcriptasa inversa (copia el ARN vírico en una molécula nueva de ADN). El ADN producido se
introduce en el núcleo celular, se integra en el ADN celular y comienza la síntesis de mARN.
Autoreplicación y autoensamblaje. Se van produciendo ARN víricos y capsómeros que van
ensamblándose en el citoplasma. La célula se mantiene viva durante la reproducción vírica.
Liberación persistente. Se liberan por gemación, arrastrando parte de la membrana celular que
constituye la lipoprotica del virus.
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2.4. ORIGEN DE LOS VIRUS
La primera posibilidad es poco probable puesto que los virus necesitan las células para reproducirse.
La segunda es más probable, ya que además de la reproducción hay algunos parásitos que no poseen
estructuras para determinadas funciones* (como la solitaria que carece de ap.digestivo porque toma el
alimento digerido por el hospedador).
2.5. VIROIDES Y PRIONES, LOS AGENTES INFECCIOSOS MÁS SENCILLOS
Existen otras formas acelulares parasitarias que pueden considerarse como precursores de los virus,
antes de que adquieran la cápsida o como formas procedentes de los virus en su proceso de simplificación
para la vida parasitaria*. Estas formas son:
Viroides, pequeñas moléculas de ARN que infectan células vegetales y causan errores en los
sistemas reguladores que controlan el crecimiento de las plantas, de modo que crecen de forma
anormal y limitada.
Priones, pequeñas proteínas con un plegamiento alterado. Tanto las personas como el resto de
animales tenemos en la superficie de nuestras células las denominadas “proteínas priónicas”, éstas
abundan en las neuronas y se encuentran plegadas. Al alterar su plegamiento, la proteína priónica
se convierte en prión. Este prión actuará como molde para las proteínas sanas y causará la muerte
celular. La enfermedad de las vacas locas está producida por priones.
Origen de los virus (2 propuestas)
Primeras formas de vida, anteriores a las células primitivas
Aparecen a partir de células primitivas como una especialización para la vida parasitaria
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3. LAS BACTERIAS
3.1. MORFOLOGÍA Y DISTRIBUCIÓN
Las bacterias son microorganismos celulares procariotas. Su tamaño más habitual oscila entre 1 y 10 µm,
pero algunas miden 0,2 µm o 60 µm.
3.2. ESTRUCTURA
Es prácticamente igual que las células procariotas
pero con algunos matices:
1. Material genético. Consiste en una
molécula de ADN cíclico muy plegada y
apelotonada dispersa por el citoplasma.
Algunas bacterias contienen plásmidos, es
decir, ADN cíclico de pequeño tamaño.
2. Citoplasma. Contiene además de ADN
ribosomas (menor tamaño que los de las
eucariotas), algunas bacterias inclusiones
(gránulos de reserva como glucógeno). Las
bacterias del placton pueden contener
vacuolas gasíferas que les ayudan a
flotar, y las fotosintéticas clorosomas (vesículas de reserva de pigmentos fotosintéticos).
Clorosomas y vacuolas gasíferas poseen membranas proteicas de composición diferente a la
plasmática.
En general los orgánulos de las bacterias no poseen membrana.
3. Membrana plasmática. Contiene una invaginaciones llamadas mesosomas que contienen
enzimas y proteínas transportadoras como las responsables de la fosforilación oxidativa y de la
fotosíntesis; por eso las bacterias aerobias y fotosintéticas tiene mayor número y desarrollo de los
mesosomas que las anaerobias y heterótrofas.
En algunas bacterias fotosintéticas, las membranas de los mesosomas portadoras de pigmentos
fotosintéticos se desgajan del mesosoma formando vesículas dispersas en la superficie del
citoplasma, que son tilacoides homólogos a los de los cloroplastos.
4. Pared celular bacteriana. Es rígida, por lo que permite vivir a las bacterias en medios hipotónicos
y hipertónicos. La rigidez se debe a una glicoproteína llamada mureína que adquiere en el espacio
Morfología
Cocos: forma esférica
Bacilos: forma de bastoncito
Vibrios: forma de coma
Espirilos: forma helicoidal
Distribución
Superficie de mares y lagos: placton
Superficie de rocas cubiertas por agua: periliton
Suelo, fondos marinos o de H2O dulce, superficies de
animales y plantas, cavidades de animales, sobre mat. org.
en descomposición o en condiciones extremas
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una estructura de tipo malla. En la pared también encontramos otras sustancias que permiten
diferenciar dos tipos de pared bacteriana según si admiten o no la tinción de Gram:
Bacterias grampositivas: en la pared hay una gruesa capa de mureína enriquecida con
sustancias glicídicas, adquiriendo un grosor de un 13-15 nm.
Bacterias gramnegativas: capa de mureína más delgada pero externamente aparece una
segunda membrana lipoproteica rica en polisacáridos enlazados a las proteínas y a los
lípidos de membrana.
En resumen, la pared de las grampositivas es más gruesa y más rica en gúcidos, y la
gramnegativa es más fina y más rica en lípidos.
Algunas bacterias presentan estructuras adicionales a la pared celular:
Cápsula: externa a la pared, formada por polisacáridos, que actúa como defensa contra los
fagocitos de los animales a los que infectan o facilita la adherencia de las bacterias al
sustrato sobre el que viven.
Esporas de resistencias: es una adaptación a condiciones extremas. Las bacterias
concentran su citosol y se envuelven de nuevas membranas y capas de la pared celular que
confieren resistencia.
5. Flagelos. El filamento que sobresale de la
membrana es rígido y compuesto por la proteína
flagelina. Presentan un acodamiento próximo a la
pared celular, llamado gancho flagelar, y su único
movimiento es giratorio que imprimen los anillos
de la base del flagelo.
Estos anillos son proteicos e incrustados en la
membrana plasmática y pared.
Alternativas a los flagelos:
No presentar estructuras de movimiento:
es el caso de las bacterias filamentosas que
se deslizan por los sustratos y también de
las bacterias inmóviles.
Fimbrias: filamentos proteicos más finos que los flagelos y repartidos por la superficie de la
bacteria. Sirven para la fijación y reconocimiento.
3.3. METABOLISMO BACTERIANO
Las bacterias autótrofas pueden fijar el CO2 y transformarlo en mat.orgánica. Se dividen en:
Metabolismo
Bacterias autótrofas
Fotosintéticas
Quimiosintéticas
Bacterias heterótrofas
Aerobias
Anaerobias
Con fermentaciones
Con respiración anaerobia
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Fotosintéticas. Aprovechan la energía lumínica para la fijación del CO2 y realizan la
fotofosforilación. Necesitan vivir en lugares iluminados y ricos en compuestos donadores de e -,
como el H2S. Forman parte del placton y del periliton de aguas ricas en estos compuestos.
Quimiosintéticas. Aprovechan la energía de la oxidación de sustancias inorgánicas para la
fijación del CO2. Viven en el suelo o en fondos de mares o lagos donde abundan las sust.
Inorgánicas. Ej. las bacterias nitrificantes.
Las bacterias heterótrofas se nutren de materia orgánica. Se dividen en:
Aerobias. Tienen respiración aerobia, igual que las células eucariotas. Viven en suelos bien
aireados. Destacan las bacterias fijadoras del nitrógeno.
Anaerobias. Presentan diferentes comportamientos frente al O2: anaerobios estrictos (no toleran
el oxígeno y se pueden encontrar en los tubos digestivos), anaerobios aerotolerantes (toleran el
oxígeno como las de la fermentación de yogur), anaerobios facultativos (tanto aerobio como
anaerobio, según el medio donde han crecido como la Escherichia coli). Pueden presentar:
1. Fermentación: producen materia orgánica degradada y viven en lugares mal aireados.
2. Respiración anaerobia: reducen compuestos inorgánicos oxidados como los nitratos y viven en
suelos poco aireados.
4. LA REPRODUCCIÓN Y RECOMBINACIÓN GENÉTICA EN LAS BACTERIAS
4.1. LA REPRODUCCIÓN BACTERIANA
Las bacterias se reproducen por bipartición simple. Cuando la bacteria ha adquirido un tamaño
adecuado y cuenta con los nutrientes necesarios, se alarga y se segmenta en dos células iguales, al
mismo tiempo que se duplica el ADN en dos moléculas idénticas que se reparten entre las hijas.
La replicación del ADN comienza en un mesosoma, donde se ubica el complejo enzimático de replicación
necesario para separar las dos hebras de ADN.
La bipartición bacteriana es muy rápida (aprox. 20 min) y las células hijas son idénticas a la madre.
4.2. LA RECOMBINACIÓN GENÉTICA EN BACTERIAS
La recombinación bacteriana es diferente a la de los organismos eucariotas, sin embargo se producen
fenómenos de recombinación de tipo horizontal (se da entre bacterias no necesariamente ligadas por
parentesco). Estos fenómenos son:
1. Conjugación bacteriana.
Se descubrieron dos tipos de bacterias, que por analogía se denominaron tipos sexuales:
bacterias dadoras o masculinas, y las receptoras o femeninas.
Las bacterias dadoras o F+, poseen una pequeña molécula de ADN cíclico llamado factor
F, factor de fecundidad o plásmido.
Las bacterias receptoras o F- carecen del factor F.
Caso 1 de conjugación (más frecuente)
La conjugación consiste en que dos bacterias de diferente tipo se aproximan, y la F+ emite un
puente citoplasmático en forma de pelo, denominado pelo sexual, hasta la bacteria F-. A través de
dicho puente, pasa un factor F de la dadora a la receptora, que pasa a ser también F+, sin que la
dadora deje de serlo, ya que el factor F se ha duplicado previamente a la conjugación.
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Caso 2 de conjugación (bacterias Hfr)
Previamente a la conjugación se da en las dadoras una fusión entre el factor F y el ADN
bacteriano, por un mecanismo similar al entrecruzamiento cromosómico; éstas son las bacterias
Hfr. Ya en la conjugación, pasa a la receptora un fragmento de la anterior fusión el cual es
asimilado por el ADN de la receptora, aunque algunos genes sean eliminados.
Importante: además del plásmido o factor F, existen también los plásmidos promiscuos que son
capaces de pasar de bacterias de una especie a otra, o incluso de bacterias a levaduras y células
vegetales.
2. Transformación bacteriana.
Un fragmento de ADN de una bacteria muerta penetra en otra bacteria viva, escapa a los procesos
digestivos del citoplasma, y llega a incorporarse al ADN de la segunda bacteria. Es poco
frecuente.
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3. Transducción bacteriana.
Está producida por el ciclo lisogénico de los virus bacteriófagos. Estos virus integran su ADN
(profago) en el ADN bacteriano, pasando con la reproducción bacteriana a las células hijas
generación tras generación.
A veces, cuando el profago se activa y se separa del ADN bacteriano, arrastra algunos genes de la
bacteria. Por tanto cuando los nuevos virus infecten a otra bacteria, le pasarán a ésta genes de la
primera bacteria infectada.
5. OTROS MICROORGANISMOS PROCARIÓTICOS
5.1. CIANOBACTERIAS, CIANOFÍCEAS O ALGAS VERDEAZULADAS
Son un poco más grandes que las bacterias, de forma esférica o alargada y se agrupan en filamentos.
Estructura:
1. Pared celular: tipo gramnegativa recubierta de una vaina de polisacáridos, que puede estar
impregnada de pigmentos rojizos.
2. Citoplasma: su parte más externa es rica en tilacoides junto con cloroplastos y un pigmento
azulado (ficocianina).
¿Dónde viven?
Viven aisladas o agrupadas en colonias filamentosas o globulares en las aguas dulces y saladas, o en
lugares muy húmedos.
¿Y sus funciones?
Unas realizan la fotosíntesis como los cloroplastos, otras fijan el nitrógeno atmosférico y algunas realizan
simbiosis.
5.2. MICOPLASMAS O PPLO
Son muy pequeños y la mayoría viven como parásitos de animales, que pueden provocar enfermedades
de poco grado o severas. Además son anaerobios.
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Estructura:
1. Pared celular: no tienen, lo cual les confiere gran
variedad de formas y poca resistencia a los cambios
ambientales.
2. Material nucleoide y ribosomas.
5.3. ARQUEOBACTERIAS
Son microorganismos resistentes a condiciones extremas y
presentan diferencias con las bacterias.
Estructura:
1. Pared celular: muy rica en proteínas.
2. Membrana plasmática: posee hidrocarburos en vez de fosfolípidos.
3. Los mecanismos genéticos del ADN son similares a los eucaróticos.
