LA DIVERSIDAD de los MICROORGANISMOS y SU IMPORTANCIA en la BIOSFERA

1. LA DIVERSIDAD de los MICROORGANISMOS y SU IMPORTANCIA en la BIOSFERA

2. 1 – La microbiología. • Origen de la microbiología. La microbiología estudia una parte de los organismos microscópicos, algunos unicelulares y otros que pueden formar asociaciones celulares. Una parte de ellos son causantes de numerosas enfermedades.

3. 2 – Métodos de estudio de los microorganismos. • Se emplean los CULTIVOS: población microbiana en crecimiento activo. • CARACTERÍSTICAS QUE HA DE TENER EL CULTIVO: • Necesita tener nutrientes y temperatura y pH óptimos. • Estar formado por individuos homogéneos. • Manipularse en condiciones de asepsia y esterilización para evitar la contaminación. • Generalmente son de H2O + nutrientes a los que se añade gelatina o agar-agar para solidificarlos.

4. Como queremos trabajar en unas condiciones óptimas y de asepsia, se utilizan diferentes métodos de esterilización. • Su objetivo es la eliminación de todo microorganismo vivo de un medio de cultivo, alimento o material de laboratorio.

5. Después se procede a su identificación. Métodos de identificación de microorganismos. • Estudios de microscopía: • Identificación por la forma de las células o la de sus colonias. • Se emplean tinciones específicas. • Métodos bioquímicos: • Comparación con un patrón establecido. • Técnicas de biología molecular: • Hibridación de secuencias del genoma de los microorganismos con sondas del ADN. • Si hibridan es porque el patógeno está en la muestra.

6. 3- ¿Qué organismos estudia la microbiología? • REINO MONERAS: • Bacterias. • REINO PROTOCTISTAS: • Protozoos. • Algas microscópicas. • REINO FUNGI: • Hongos. • FORMAS ACELULARES: • Virus. • Viroides. • Priones.

7. 4.- El Reino Moneras. Las BACTERIAS • El estudio comparativo de las secuencias de ARNr ha revelado nuevas relaciones filogenéticas entre los microorganismos.

8. Las bacterias las podemos agrupar en dos dominios: • DOMINIO Eubacterias: • Bacterias Purpúreas y Verdes: fotosintéticas y aerobias. • Cianobacterias o “algas” verde-azuladas. • Proclorofilas: bacterias con aspecto de cloroplastos. • Bacterias nitrificantes: oxidan compuestos N inorgánicos. • Bacterias fijadoras de N: captan N atmosférico. • Espiroquetas: espirilos de medios acuáticos. • Bacterias del ácido láctico: anaerobias tolerantes del O2. • Micoplasmas: sin PC, como cocos o filamentosas. • DOMINIO Arqueobacterias: • Metanógenas: anaerobias productoras de CH4. • Halófilas: de ambientes hipersalinos. • Termoacidófilas: en ambientes de elevadas T ª y bajo pH.

9. PROCARIOTAS CARECEN DE VERDADERO NÚCLEO 4.1. Morfología de Bacterias. · Su molécula de ADN bicatenario y circular asociado a proteínas NO histonas se encuentra en el citoplasma formando el nucleoide. · Además tienen Plásmidos→ ADN extracromosómico que intercambian. · Capa más externa presente en casi todas las bacterias patógenas. · Funciones: • Regula el intercambio de H2O, iones y nutrientes con el medio. • Reservorio de H2O en condiciones de desecación. • Adherencia al huésped. • Dificulta la acción de anticuerpos, bacteriófagos y células fagocíticas. Cápsula bacteriana

10. Pared celular • Envuelta rígida que tienen todas las bacterias (excepto Mycoplasma). • ESTRUCTURA → en función de la Tinción Gram, hay 2 grupos de bacterias. • Bacterias GRAM POSITIVAS(retienen el colorante → pared celular violeta). • Capa de 10-80 nm de peptidoglucano formado por cadenas de N-acetil glucosamina (NAG) y N-acetil murámico (NAM) unidas por enlaces O-glucosídicos. • Al peptidoglucano se le asocian proteínas, polisacáridos y ácidos teicoicos cuyas funciones son: • Cargar negativamente la PC para poder captar cationes (Mg2+) necesarios para la bacteria. • Fijarse a la membrana plasmática. • Receptores de bacteriófagos.

11. Bacterias GRAM NEGATIVAS(NO retienen el colorante → pared celular rosácea). • Formada por 2 capas. • 2-3 nm de peptidoglucano. • Membrana externa: Bicapa lipídica externa de 7-8 nm con lipoproteínas (ej: porinas) y lipopolisacáridos asociados con función enzimática. • Periplasma → espacio acuoso entre la membrana plasmática y la membrana externa de la PC que baña al peptidoglucano. • Funciones de la Membrana Externa: • Regula el paso de moléculas de ↓ peso molecular gracias a las proteínas porinas. • Protección frente a agentes antibacterianos. • Responsable de adhesividad y carga e-. • Lugar de fijación de fagos. • Funciones del Periplasma: • Función osmorreguladora.

13. Membrana plasmática • Bicapa lipídica que limita al citoplasma y regula el paso de sustancias. • Forma invaginaciones hacia el interior de la célula → MESOSOMAS. • Incrementan la superficie de la membrana y es donde se sitúan los enzimas de la respiración, fotosíntesis. Fijación N2 atmosférico, asimilación de NO3 y NO2 y ADN polimerasa. • Mantienen al cromosoma bacteriano en el seno del citoplasma. Diferencia con la de eucariotas • 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. La estructura de monocapa es más estable y resistente en ambientes con temperaturas elevadas.

15. Citoplasma • Disolución gelatinosa granulosa de H2O + proteína que rodea al nucleoide (fibroso). • En él aparece: • Ribosomas: libres, 2 subunidades, más pequeños que en Eucariotas. • Inclusiones con sustancias de reserva o residuos del metabolismo. • Vesículas con sustancias gaseosas que aseguran la flotabilidad. • Estructuras tubulares que aparecen en la superficie. • Se inserta en la cápsula, PC y membrana plasmática. • Funciones: • Sistema de anclaje. • Participan en la conjugación. Pili y fimbrias

16. Flagelos • Estructura de locomoción: • Filamento. • Cuerpo Basal: bastón con 4 discos: • S y M giran (en la mb plasmática). • L y P fijos (en el peptidoglucano). (Gram + solo tienen S y M). • Clasificación: • Bacterias Monótricas:1 flagelo. • Bacterias Lofótricas: varios flagelos a lo largo de su superficie. • Bacterias Perítricas: varios flagelos formando un penacho.

17. Nutrición 4.2. Fisiología de Bacterias.

19. Relación • Fototactismos y Quimiotactismos. • Sensibilidad a luz o sustancias químicas. • Se desplazan con flagelos o reptan. • Fabricación de Endosporas. • Estructuras de resistencia que fabrican en condiciones adversas. • Resisten temperaturas de 80 ºC, sequedad, acción de agentes químicos o radiaciones.

20. Reproducción • REPRODUCCIÓN • ASEXUAL por BIPARTICIÓN • Duplicación del cromosoma. • Estrangulación. • Se generan 2 células hijas idénticas. • REPRODUCCIÓN • MECANISMOS PARASEXUALES • Se produce intercambio de material genético.

21. Los mecanismos parasexualesimplican recombinación genética entre el ADN propio y el añadido.

22. 5 – Reino Protoctistas. Algas • Son Eukarya autótrofos fotolitótrofos. • Algunas son móviles mediante flagelos y otras sésiles. • Sus paredes celulares tienen principalmente celulosa. • Viven en medios acuáticos o medio terrestre con abundante humedad. • Asociándose simbióticamente con hongos, forman parte de la estructura de los líquenes. • Tienen importancia ecológica como productores de oxígeno y ser la base de las cadenas tróficas en ecosistemas acuáticos.

23. Protozoos • Son Eukarya heterótrofos. • Sin pared celular. • Generalmente móviles y de vida libre o parásita. • Se clasifican según su modo de desplazamiento.

24. 6 – Reino Hongos. • Son Eukarya heterótrofos. • Sus paredes celulares tienen principalmente quitina. • Viven en ambientes muy diversos, la mayoría terrestres. • Tienen importancia ecológica como descomponedores. • Dependiendo de la estructura formadora de esporas se dividen en Ascomycetes (ascas) y Basidiomycetes (basidios).

26. Resumen. Comparación de los diferentes organismos vivos

27. 7 – Los VIRUS. Ácido nucleico Cápsula proteica (Cápsida) • Son formas acelulares de 30-300 nm constituidas por: • No realizan la función de nutrición ni relación; si la de reproducción pero utilizando maquinaria metabólica de la célula huésped. • El genoma puede codificar entre 8-200 proteínas cuya misión puede ser: • Estructural: proteínas de la cápsida. • Enzimáticas: sintetizan ácidos nucleicos víricos. • Aglutinante: para adherirse a la membrana del huésped. • Son parásitos intracelulares obligados de bacterias (bacteriófagos), animales y plantas. ADN/ARN Una/varias moléculas Circular/lineal Mono/bicatenario

28. Morfología vírica • Las cápsidas están formadas de múltiples copias de las proteínas CAPSÓMEROS. • NUCLEOCÁPSIDA = Cápsida + Ácido nucleico. • La forma de las cápsidas de los virus viene determinada por la ordenación de los capsómeros. Según esta morfología los virus se clasifican en:

29. Tipos de virus según su forma: • VIRUS HELICOIDAL: • Infectan células vegetales. • Ej. Virus del mosaico del tabaco.

30. VIRUS ICOSAÉDRICO con ENVOLTURA: • Infectan células animales. • Ej. Virus de la gripe.

31. VIRUS BACTERIÓFAGO: • Infectan bacterias. • Ej. Fago T4.

32. ¿Cómo se multiplica un virus? El CICLO LÍTICOconsiste en la multiplicación del virus en el interior de la célula y la posterior lisis de ésta, liberando de golpe muchos virus con la consiguiente muerte celular.

35. Infección vista al microscopio

36. En el CICLO LISOGÉNICOel ADN vírico se integra en el cromosoma bacteriano y permanecen en el estado de profago, replicándose con la bacteria cada vez que se divide, pero sin generar nuevos virus, hasta que se produzca un estímulo y comience el ciclo lítico.

39. Los virus se clasifican:

43. 8 – Viroides y priones. Viroides • ARN monocatenario con < 400 nucleótidos y varios bucles. • No disponen de cápsida. • La ARN polimerasa de la célula lo replica. • Interfiere en la expresión de genes de la célula huésped; nunca se traduce a proteínas. • Parasita exclusivamente a plantas: • Limonero, aguacate, planta del tabaco, pepino, cocotero,… • Provoca malformaciones, necrosis, moteado de hojas,…

44. Priones • Son partículas proteínicas que se sitúan en la membrana de neuronas. • Según la hipótesis de la proteína sola el prión provoca un cambio conformacional en la proteína normal, transformándola en infecciosa. • Se desconoce el mecanismo de cambio y vías de contagio. • Encefalitis espongiforme bovina: • Los cerebros de vacas afectadas mostraban huecos. • Incoordinación motora entre otros, que finaliza con su muerte.

45. Los viroides y priones provocan también enfermedades como: • Síndrome de Creutzfeldt-Jakob: • Apareció en 1994 en pacientes que habían consumido carne de vacuno afectada por el mal de las vacas locas. • Provoca demencia, degeneración neuronal y pérdida de coordinación.

46. Kuru: • Enfermedad endémica de una tribu que se contrae por prácticas de canibalismo. • De desarrollo lento, se puede incubar hasta 30 años. • Una vez que se manifiesta, es letal en 1 año máximo. • Degeneración cerebral y muerte.

47. 9- ¿Por qué son importantes los microorganismos?

48. INTERCAMBIAN energía con el medio NO INTERCAMBIAN materia con el medio A.– Los microorganismos intervienen en los ciclos biogeoquímicos. • Los ecosistemas (de manera general) se comportan como SISTEMAS CERRADOS.

50. Ciclo del Nitrógeno • El Nitrógeno se encuentra en la atmósfera como N2 o NH3. • Los microorganismos en el Ciclo del Nitrógeno: • Fijan el N de la atmósfera (Fijación) → NH3. • Especies como Nostoc, Azotobacter, Clostridium o Rhizobium. • Viven en simbiosis con plantas leguminosas (guisantes, judías,…). • Transforman NH3(de la fijación o de restos orgánicos) → NO3 (Nitrificación). • 1ª Etapa: oxidación de NH3 → NO2 (nitritos). • Lo realizan bacterias nitrosificantes (Nitrosomonas). • 2ª Etapa: conversión de NO2 →NO3 (nitratos). • Lo realizan bacterias nitrificantes (Nitrobacter). • Convierten los NO3 → N2 que pasa de nuevo a la atmósfera (Desnitrificación). • Lo producen bacterias del género Pseudomonas. • Se da en condiciones anaerobias.