Microorganismos y sistemas de

defensa

2 Unidad

Bacterias Bacterias

Bacterias y células eucariontesBacterias y células eucariontes

Las bacterias son procariontes porque noposee núcleo celular, no contienen

cloroplastos, mitocondrias ni ningún otro tipo de organelo.

Además, las bacterias son muy pequeñas,entre 0,2 y 10 micrómetros de diámetro,

comparadas con eucariontes que están en elrango de los 10 a los 100 micrómetros.

Los avances en biología molecular permitieron conocer dos linajes de

los procariontes

Estructura de la bacteriaEstructura de la bacteria

Formas de las bacteriasFormas de las bacterias

CocosCocos: células mas o menos esféricas

BacilosBacilos: en forma de bastón, alargados, que a su vez pueden tener varios aspectos (curvos). Según los tipos de extremos, pueden ser redondeados, cuadrados, afilados

Formas de las bacterias Formas de las bacterias

bacilos

Formas de las bacteriasFormas de las bacterias

EspirilosEspirilos: al igual que los bacilos, tienen un eje mas largo, pero dicho eje no es recto, sino que sigue una forma en espiral, con mas de una vuelta de hélice.

VibriosVibrios: proyectada su imagen sobre el plano, tienen forma de coma.

Formas de las bacteriaFormas de las bacteria

espirilos vibrios

Agrupaciones de Agrupaciones de bacteriasbacterias

Agrupaciones de doscélulas, dependiendo

si son de formas esféricas

o alargadas, serándiplococos o diplobacilos.

Si existe mayor agrupación de unidades encontramos estreptococos forma de rosario) y estreptobacilos (cadenas)

Los estafilococos son una organización que se caracteriza por grupos en forma de racimos de uvas

Nutrición bacteriana Nutrición bacteriana Según la materia que los organismos

utilizancomo materia prima, estos se clasifican en

autótrofos (CO2 como fuente) y heterótrofos

(materia orgánica como fuente)

Según la fuente de energía los seres vivospueden ser fotótrofos y quimiótrofos

Modalidades de nutriciónModalidades de nutrición Quimio autótrofos: utilizan compuestos

orgánicos reducidos como fuente de E y el CO2 como fuente de materia.

Foto autótrofos: utilizan luz como fuente de E y el CO2 como fuente de materia.

Foto heterótrofos: utilizan luz como fuente de E y compuestos orgánicos como fuente de materia.

Modalidades de nutriciónModalidades de nutrición

Quimio heterótrofos: utilizan un compuesto orgánico como fuente de materia y, a su vez, este es la fuente de energía.

Ejemplo: bacterias cultivadas en laboratorio y bacterias patógenas

Tipos nutricionales Tipos nutricionales tipo fuente

de energía

fuente de carbono

ejemplos

Fotoautotrofas Luz CO2 Algas y cianobacterias

Fotoheterotrofas Luz Compuestos orgánicos

Algas y bacterias fotosintéticas

Quimioautotrofas o Litotrofas

Química Compuesto inorgánicos: H2, NH3, NO2, H2S, CO2

Pocas bacterias

Quimioheterotrofas o Heterotrofas

Química Compuesto orgánicos: glucosa

La mayoría de bacterias

DIVISION BACTERIANADIVISION BACTERIANAFisión binariaFisión binaria

A diferencia de la mitosis en la fisión binaria, no hay centriolos ni fibras del

huso. Durante la fisión binaria, se duplica ADN

bacteriano, después empieza a crecer una membrana entre el ADN duplicado y se divide la pared celular para formar dos

bacterias.Se puede completar la fisión binaria en tan

solo unos 20 minutos.

Fisión binaria Fisión binaria

Crecimiento bacterianoCrecimiento bacterianoEl tiempo de división de la mayoría de lasbacterias es generalmente menos de una

hora (duplicación en 20 min.)Algunas como la tuberculosis y la lepra

tienentiempos de generación muchos mas largos.

Ejemplo Ejemplo Un cultivo que contiene 1000 bacterias/mlcon un tiempo de generación de 20 min.

alcanza los16.000 individuos en una hora.

Esta forma de crecimiento se conoce como exponencial o logarítmica.

Tiempo (min) 0 20 40 60

N° de individuos 1000 2000 4000 16000

Etapas del crecimiento Etapas del crecimiento bacterianabacteriana

•FASE DE LATENCIAFASE DE LATENCIA

El crecimiento de la población no inicia inmediatamente, sino después de cierto periodo de tiempo, el cual puede ser breve o largo, dependiendo de varios factores.

FASE CRECIMIENTO EXPONENCIALFASE CRECIMIENTO EXPONENCIAL

Es la consecuencia del hecho de que cada célulase divide en dos. Las bacterias se encuentran en un estado óptimo. Su velocidad esta influenciada por temperatura,nutrientes.

FASE ESTACIONARIAFASE ESTACIONARIA

El medio de cultivo no se renueva, comienzan a acumularse

desechos tóxicos, se modifica el pH, los nutrientes seagotan, la velocidad de multiplicación se retrasa y hay unequilibrio entre bacterias vivas y muertas.

FASE DE MUERTE FASE DE MUERTE

En este periodo son mas las bacterias muertas que lasvivas, hasta que se termina con la muerte de todas.Si son bacterias con capacidad de esporular, se produce

laesporulación en esta fase.

Esporulación Esporulación Algunas especies de bacterias (principalmente

de los géneros Bacillus, Clostridium, Sporosarcina y

Thermoactinomyces), disponen de una notable

estrategia adaptativa cuando se ven sometidas a

privación de nutrientes en su medio ambiente.

Entonces, la célula lleva a cabo complejos cambios genéticos, metabólicos y estructurales que

conducen a la diferenciación, en el interior de la célula original, de una célula durmiente.

La célula-madre (célula original que generó laendospora) finalmente se autolisa, liberando laespora, que es capaz de permanecer en estado

durmiente, durante varios años

Las esporas son fácilmente diseminadas por el aire; cuando caen en medios ricos

en nutrientes, se desencadena su germinación, se reinicia la actividad metabólica, de modo que cada espora genera una nueva célula ve, capaz de

fisión binaria

Germinación Germinación

Temperatura Temperatura La temperatura es un factor ambiental importante

en el control de crecimiento microbiano.Las bacterias pueden agruparse según losmárgenes de temperatura que requieren.

Se distinguen 4 grupos:

• Psicrofilos • Mesófilos

• Termofilos • Hipertermofilos

Rango de T°Rango de T°Tipo Rango de

Temperatura(° C)

Temperatura

Optima (°C)

Ejemplo

Psicrofilo 0 - 20 15 Flavobacterium

Mesófilo 20 - 40 38 E. coli

Termofilo 40 - 70 60 Bacillusstearothermophillus

Hipertermofilos 90 - 115 106 Thermus acuaticus

Transferencia del material Transferencia del material genéticogenético

La fisión binaria forma clones, sin embargo lasbacterias presentan una alta tasa de mutaciones

loque permita la variabilidad.Dicha característica se ve acentuada con

procesosde recombinación genética entre ellas.Los procesos de intercambio genético son: Transformación Conjugación Transducción

Transformación Transformación Proceso en el cual una bacteria absorve ADNliberado por una bacteria muerta. El ADN es

atrapado e introducido por un complejo proteínico

capaz de unirse al ADN, presente en la superficiede la bacteria.

Este proceso provoca un cambio genético en lacélula receptora.

Transformación Transformación

Conjugación Conjugación Las bacterias pueden transferir plásmidos

(ADN circulares), mediante conjugación, a travésdel pili.

Se forma un puente entre dos células y por estepasa una cadena del ADN plasmídico hacia la célulareceptora, regenerándose después la cadena doble

a partir de cada una de las simples.Concluida la transferencia, las bacterias se separan.

Conjugación Conjugación

Transducción Transducción Es la transferencia de un fragmento genético de

una célula a otra por un virus.Esto se realiza por medio de un bacteriófago

(virus que infecta bacterias) .El ADN viral entra en la bacteria, el ADN de la

bacteria se rompe y parte de los fragmentos se unenal ADN viral. Cuando se libera la partícula viral que

también contiene ADN bacteriano puede infectar masbacterias.

Transducción Transducción

El ADN viral introducido también puede recombinarse con el

bacteriano y generar la variabilidad .

Transferencia del material Transferencia del material genéticogenético

Usos benéficos de las Usos benéficos de las bacterias.bacterias.

Aplicación industrial Aplicación industrial del metabolismo del metabolismo

bacterianobacteriano

Ciclos biogeoquímicosCiclos biogeoquímicos Las bacterias son

ecológicas activas, ya que forman parte de los ciclos del carbono, nitrógeno, azufre, hierro, mercurio

Bacterias nitrificantes

Tratamiento de aguasTratamiento de aguas Están en los tratamientos de aguas residuales Limpian los ríos del exceso de materia orgánica

que echan las fábricas e, incluso, hay bacterias que descomponen el petróleo (y compuestos similares) en sustancias que luego pueden utilizar otros microorganismos

Insecticida naturalInsecticida natural Otras bacterias se podrían emplear

para eliminar elementos tóxicos, como los insecticidas

Industria mineraIndustria minera En la lixiviación microbiana:

utilización de bacterias para conseguir metales puros desde metales compuestos

Simbiosis con el ser humanoEn el cuerpo humano se encuentran bacterias muy beneficiosas dentro del intestino (Streptococus, Bacteroides, Lactobacillus) que, a cambio de comida y un lugar donde vivir, sintetizan para nosotros vitamina K, vitamina B12, tiamina... que son elementos esenciales para la vida humana.

Industria farmacéutica Industria farmacéutica

Producción de Insulina

Producción de antibióticos Un ejemplo son las bacterias del géneroStreptomyces producen antibióticos naturales ensu metabolismo secundario. Los productos finales del metabolismo secundariopueden resultar tóxicos, y por eso la célula losconvierte en productos menos dañinos, como losantibióticos.

*Antibiograma*

VIRUS

En la frontera de la vida

Los virus

Son los seres más simples y pequeños que se conocen.

Básicamente son moléculas de ácido nucleico envueltas por una cubierta proteica.

Son acelulares, (no tienen organización celular). Todos son parásitos intracelulares obligados

VIRUS:

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.

“trocitos de herencia buscando un cromosoma”

El virus extracelular se llama VIRIÓN

Básicamente son moléculas de ácido nucleico envueltas

por una cubierta proteica.

Estructura

Componentes

Genoma (ADN o ARN)

Enzimas

Cápsida

Envoltura membranosa

Genoma

Puede ser ADN o ARN Los ARN Virus cuentan con una enzima llamada

Retrotranscriptasa o transcriptasa inversa:

ARN ADNRetrotranscriptasa

o transcriptasa inversa

Enzimas

Los virus pueden contener una mínima cantidad de enzimas (transcriptasas, enzimas líticas)

Los virus no tienen metabolismo propio.

Los virus que tienen enzima Trancriptasa inversa (como el virus VIH, el del SIDA) se llaman retrovirus

Cápside

Cubierta protéica que envuelve al genoma. Formada por capsómeros.

Cápsides

Icosaédrica Compleja Helicoidal

Virus de cápsida compleja Parasitan bacterias: bacteriófagos (o fagos)

cabeza

cola

placa basalfibras

espinas

Envolturas membranosas

Es un fragmento de la célula en la que se reprodujo el virus

Los virus con envoltura son más patógenos (gripe, hepatitis, SIDA, …)

Los virus desnudos carecen de estas membranas.

Clasificación de los virus

- Por la célula que parasitan:

Virus animales, vegetales o bacteriófagos.

- Por su forma: Helicoidales, poliédricos o complejos.

- Por tener o no envolturas: Virus envueltos o desnudos.

- Por su ácido nucleico: ADNmc; ADNbc; ARNmc o ARNbc.

Los virus se pueden clasificar según varios criterios.

Ciclo de los virus

Ciclo lítico.

Ciclo lisogénico.

Para realizar su ciclo vital, el virus necesitan parasitar una célula huésped.

Ciclo lisogénico: El genoma viral se integra con el de la célula huésped.

Ciclo lítico: El genoma viral se expresa,y muere la célula huésped.

Ciclo lítico (fases)

Fijación o adsorción Penetración Eclipse

Ensamblaje Liberación

Replicación del genoma vírico

y síntesis de proteínas

Ciclo lítico

Fijación

Penetración

Eclipse

Ensamblaje

Liberación

Ciclo lisogénico

El ácido nucleico viral no expresa sus genes, se integra en el genoma de la célula o queda libre a modo de plásmido.

El virus queda en forma de provirus.

Por distintos factores el provirus puede comenzar un ciclo normal o lítico.

Ciclo replicativo del virus influenza

1- Assorbimento2- Endocitosi3- Denudazione4- Migrazione delnucleocapside al nucleo5- Sintesi di protezioni virali6- Replicazione7- Assemblamento nuovi Vironi8- Gemmazione9- Liberazione

En esta secuencia animada, puedes ver a un virus en acción...

Origen de los virus.

Origen moderno: Se les suele considerar como células en regresión, perdieron muchos de sus componentes por no necesitarlos, ya que disponen de ellos en las células parasitadas.

Origen arcaico: Otros autores los consideran precélulas, reliquias evolutivas de antecesores que no evolucionaron.