Tema 16. Els microorganismes

Característiques i classificació • Els microorganismes són un conjunt molt heterogeni d’organismes

que no poden observa-se a simple vista (menor 1mm) i tan sols són visibles al microscopi.

• Els microorganismes foren els únics habitants del planeta durant els primers 2/3 de la seva història. Així, molts biòlegs proposen que des del punt de vista evolutiu, va ser una cèl·lula avantpassada de tots els organismes i que va aparèixer fa uns 3500/3800 milions d’anys. – Aquesta cèl·lula era molt semblant a els Arqueobacteris i es pensa que

va donar lloc a la cèl·lula eucariota. – Posteriorment, les cèl·lules van incorporar organismes procariotes, de

manera que a partir de les Eubactèries heteròtrofes es van originar els mitocondris, i a partir dels Cianobacteris es van originar els cloroplasts, (teoria endosimbiòtica) que explica perquè els mitocondris i els cloroplasts posseeixen un ADN propi, independentment de l’ADN de la cèl·lula eucariota a la què pertanyen.

Actualment, la distribució dels microorganismes en regnes és la següent: • Regne monera, format per organismes procariotes (mida mitjana 10 mm) • Regne protoctists, format per organismes eucariotes i unicel·lulars (algues

microscòpiques i protozous de mida mitjana > 250 mm) • Regne fongs, format per organismes eucariotes i

unicel·lulars/pluricel·lulars (fongs microscòpics de mida mitjana > 250 mm)

• Virus i altres formes acel·lulars (mida mitjana 0,1 mm)

Actualment, la distribució dels microorganismes en dominis és la següent:

• Bacteria (procariotes): Eubacteris

• Archaea (procariotes): Arqueobacteris

• Eukarya (eucariotes): protoctists i fongs microscòpics

1. Regne Monera

• Format per organismes procariotes, que poden ser immòbils i mòbils gràcies a l’existència d’un flagel bacterià. Són organismes de reproducció asexual i actualment es classifiquen en dos grups:

– Eubacteris

– Arqueobacteris

1.1. Eubacteris

• És el conjunt d’organismes més abundant i àmpliament distribuït del planeta. Es coneixen fòssils que daten de fa 3400 m a, i fins i tot es sap que els cianobacteris van enriquir l’atmosfera en O2, permetent la vida aeròbica tal i com la coneixem avui en dia.

• Actualment els Eubacteris es troben des dels casquets polars fins a fonts termals, tant amb llum com sense llum, i sense O2 com amb presència d'O2.

1.1. Eubacteris

• És poden classificar atenent diferents criteris: morfologia, tinció Gram (estructura i localització de la paret cel·lular) i metabolisme.

• Presenten 4 tipus morfològics diferents: bacil, coc, espiril i vibrió.

• Les Eubacteris, o bacteris, es classifiquen en dos grups, Gram + i Gram -, segons l'estructura de la seva paret cel·lular, la qual es tenyeix o no amb el reactiu o colorant de Gram.

1.1. Eubacteris Els Gram positius • Per damunt de la membrana plasmàtica posseïxen una capa gruixada de

mureïna (peptidoglicà format per N-acetilglucosamina i àcid N-acetil murànic. Hi ha antibiòtics que imepedeixen que es formin enllaços entre aquests components).

• Aquest tipus de bacteris soles ser patògens causants de malalties greus,

com per exemple tifus, úlcera d'estómac. • També, són bacteris que formen associacions simbiòtiques amb altres

organismes (Ex: Rhizobium), les dels cicle del S, N o Fe, així com les cianobactèries.

1.1. Eubacteris

Els Gram negatius • Posseïxen una capa de mureïna més prima, per damunt de la qual

es situa una membrana externa amb receptors específics. També trobam exemplars patògens, com les causants de la diftèria, el botulisme, la tuberculosi, pesta, sífilis, gonorrea, tètans, o la lepra.

• Dins aquest grup trobam també bacteris amb interès industrial tan des del punt de vista alimentari com farmacèutic amb la producció de diferents antibiòtics.

Cèl·lules d'Escherichia coli, Gram (-), vistes mitjançant microscòpia òptica amb tinció de Gram

Cèl·lules de Bacillus cereus, bacteri Gram(+), vistes mitjançant microscopia òptica amb tinció de Gram(Gram +)

1.1. Eubacteris • Com els bacteris són un grup d'organismes tan ampli i diversificat, és difícil fer una

classificació exacta, ja que també poden presentar tots els tipus de metabolisme existents. Així, si feim una classificació segons el seu metabolisme, tenim:

A) Bacteris autòtrofes, que poden ser: • Fotòautòtrofes, són els cianobacteris, bacteris verds i bacteris purpuris. Les

cianobacteris posseïxen la clorofil·la típica dels organismes fotosintètics, mentre que els bacteris verds i vermells tenen un tipus especial de clorofil·la la bacterioclorofil·la. – Així els cianobacteris realitzen la mateixa fotosíntesi que les plantes i algues mentre que

els bacteris verd i vermells del sofre realitzen la fotosíntesi en absència d'O2 (anaeròbica) on el donador d'electrons és el sofre i no desprenen O2 (fotosíntesi anoxigènica).

• Quimioautòtrofes, són bacteris nitrificants, que oxiden l'NH3 del sòl a nitrats (NO3) i nitrits (NO2), per poder ser assimilat per les plantes. Són bacteris que no utilitzen la llum solar i obtenen la seva energia oxidant molècules inorgàniques, de manera que necessiten de la presència d'O2.

B)Bacteris heteròtrofes • Utilitzen com a aliment substrats matèria orgànica (organismes vius o morts), dels

que obtenen l‘energia necessària. Són bacteris sapròfits, paràsits o simbionts. Així, els bacteris sapròfits són els responsables dels processos de descomposició de restes d'organismes als ecosistemes.

• Els bacteris paràsits degraden la matèria orgànica dels organismes vius, causant-lis malalties. Per exemple Escherichia coli.

Estructura i fisiologia bacteriana.

Veure llibre apartats 2.2 i 2.3

Fisiologia bacteriana.

Relació

Fisiologia bacteriana.

Nutrició

Fisiologia bacteriana.

Reproducció

1.2. Arqueobacteris • Són un grup molt heterogeni, evolutivament molt diferent als Eubacteris, de

manera que molts científics no els consideren bacteris. • La major part dels Arqueobacteris, són anaerobis, de manera que quan al

planeta es donaren les condicions aeròbies, aquests bacteris es van quedar en ambients extrems (Ex. Bacteris halòfits i bacteris termacidòfils).

• Tenen la paret cel·lular de composició diferent als bacteris i el seu genoma és més petit que el de bacteris i està associat a histones.

• Metanògens, viuen en ambients estrictament aeròbics, on produeixen CH4 (CO2 + 2 H2 ....CH4). Són ambients rics en matèria orgànica en descomposició, com les H2O estancada i dipòsits d'H2O reduïts. També, es troben en el tracte digestiu dels animals en fons oceànics

• Halòfits extrems, per viure necessiten concentracions elevades de sal. I són les responsables dels color vermell de les salines.

• Termoacidòfils, s'han trobat en font d'H2O termals àcides, on les Tº superen els 90ºC.

• Amb totes aquestes característiques es pensa que els Arqueobacteris van ser els organismes predominants de la biosfera primitiva.

2. Microorganismes eucariotes: Regne Protoctists i Fongs • Tenen nucli i presenten orgànuls cel·lulars • Format per:

– Algues microscòpiques: • Poden ser unicel·lulars o pluricel·lulars • Tenen cloroplasts i realitzen la fotosíntesi • Viuen en medis aquàtics i al mar formen el fitoplàncton (primera anella de la

cadena alimentària marina). També poden viure en aigües dolces, en el fang i a escorces d’arbres.

• Exemples: diatomees, algues euglenoides i algues dinoflagel·lades

– Protozous • Són unicel·lulars, eucariotes i heteròtrofs • Tenen capacitat de desplaçament (pseudopodis, cilis o flagels) • Viuen a ambients aqüàtics o terrestres molt humits. • Exemples: amebes, paramecis

– Fongs microscòpics • Poden ser unicel·lulars (ex: els llevats com Saccharomyces) o pluricel·lulars (ex: les

floridures) • Tenen nutrició heteròtrofa • Segons l’alimentació poden ser saprofítics (s’alimenten de materia orgànica en

descomposició) o paràsits (es nodreixen de materia orgànica de plantes o animals vius).

3. Els virus

Classificació dels virus segons el tipus d'àcid nucleic: Virus d’ADN i d’ARN

A) Virus d'ADN • Virus amb ADN bicatenari, els quals introdueixen l'ADN en l'hoste i

l'ARN polimerasa de la cèl·lula sintetitza l'ARN missatger (ARNm) víric que es tradueix i dóna lloc a les proteïnes de la càpsida. L'ADN es replica i es generen els nous virions.

• Virus amb ADN monocatenari. Tenen polaritat positiva això vol dir que necessiten sintetitzar una cadena complementaria a l'ADN monocatenari (motlle) per a la transcripció de l'ARNm.

• Virus d'ADN bicaternari retrotranscrit. El seu ADN es transcriu formant ARN missatger i es tradueix com el primer grup. No obstant, durant l'autoassemblatge i la formació dels nous virions, l'ARNm entra en la càpsida i és a l'interior del virió, on una transcriptasa inversa forma novament una molècula d'ADN, primer monocatenaria i després bicatenaria, que es converteix en el genoma del virus.

3. Els virus Classificació dels virus segons el tipus d'àcid nucleic B) Virus d'ARN • Són els més nombrosos, i els més complexes a l'hora de replicar-se. • Virus d'ARN bicatenari, aquests virus porten en el virió a més de l'ARN,

una transcriptasa vírica, que es una ARN polimerasa que l'utilitza per sintetitzar l'ARN.

• Virus amb ARN monocatenari positiu. El seu genoma actua com ARN missatger que es tradueix directament. Són virus molt simples.

• Virus amb ARN monocatenari negatiu. El seu ARN no actua com a ARN missatger. El virus té una ARN polimerasa dependent d'ARN de cadena senzilla, que actua dins la cèl·lula infectada sintetitzant l'ARN complementari del seu genoma, que és l'ARNm.

• Virus amb ARN monocatenri positiu retrotranscrit (retrovirus). L'ARN del virus es retrotranscrit a ADN de doble cadena utilitzant un enzim víric anomenat transcriptasa inversa. Posteriorment, i utilitzant enzims cel·lulars, se sintetitzen els ARN missatgers (per a la càpsida i la formació dels ARN vírics). Aquests virus són capaços d'arribar fins al nucli de les cèl·lules i inserir-se en els cromosomes de les cèl·lules que infecten, de manera que es comporta com l'ADN de la pròpia cèl·lula.

ex: Virus de la sida

3. Els virus

CICLE DELS VIRUS