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Asignatura: Microbiología, Profesor: micro I, Carrera: Biología, Universidad: UMA
Tipo: Apuntes
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Descargado en: patatabrava .com PIM MICROBIOLOGIA Y GENETICA (UMA) P.I.M MICROBIOLOGÍA PROF. 16-
La microbiología estudia microorganismos empleando metodología específica. (Micros – pequeño, bios – vida, logos – ciencia). Los microorganismos son seres microscópicos que tienen un diámetro igual o inferior a un nanómetro, por lo que para su visualización requiere del uso de un microscopio. Están dotados de individualidad y con organización biológica sencilla. Deben ser unicelulares, cenocíticos, coloniales o pluricelulares sin diferenciación en tejidos y órganos. Para su estudio: Esterilidad, ser capaz de obtener cultivos puros y la microscopía, saber manejar el microscopio. La microbiología estudia diversos aspectos de la biología de los microorganismos, las interacciones y la clasificación. Ramas de la microbiología son virología, bacteriología, micología, protistología y ficología y las disciplinas de la microbiología son clínica, industrial, ambiental, biotecnológica e inmunología. ETAPAS DEL DESARROLLO DE LA MICROBIOLOGÍA. 1º PERÍODO: Desde la antigüedad hasta la aparición del primer microscopio realizado por Antony Leeuwenhoek en el siglo XVII. Sus descubrimientos son considerados la base de la microbiología. Descubrió a través de observaciones con el microscopio “animáculos”, bacterias y protozoos. 2º PERÍODO: Se realizaron lentas observaciones. 3º PERÍODO: Este período tuvo lugar desde el siglo XVIII hasta finales del siglo XIX. Destaca por el desarrollo de las técnicas de cultivo y esterilización. En este período tuvo lugar el abandono de la generación espontánea, el origen microbiano de las fermentaciones, los cultivos puros y la teoría germinal de la enfermedad.
Fleming observó la inhibición del crecimiento bacteriano en placa contaminada por Penicillium notatum. También desarrolló un ensayo crudo para determinar la potencia de la sustancia en filtrados, siguió su producción en el tiempo y probó que no todas las bacterias son iguales de susceptibles. Florey y Chain purificaron y caracterizaron la penicilina, posibilitando su uso clínico. 4º PERÍODO: Se caracteriza por la aparición de disciplinas microbiologías especializadas.
En 1978, se solidificó la actual clasificación de los distintos tipos de reinos de mano de Margulis. Estas clasificaciones no reflejan necesariamene relaciones evolutivas sino que se basan fundamentalmente en semenjanzas estructurales. Un cronómetro evolutivo es un fragmento de ADN cuya secuencia se utiliza para medir la distantia evolutiva entre organismos. Debe ser un gen que se encuentre en todos y su tamaño no debe ser ni muy grande ni muy pequeño. Deben ser genes que a lo largo de la evolución hallan experimentado cambios. De todos los genes posiles, se tiliza el RNAr 16S en procariotas y el RNAr 18S en eucariotas. Ribosomas 70S procariotas. En el árbol universal filogenético tenemos 3 ramas las cuales se llaman dominio. Tenemos el dominio bacteria, archaea y eukarya, los cuales parten del mismo antecesor. El dominio Archaea está más próximo a Eukarya pero sin embargo Archaea es procariota y Eukarya eucariota. Con respecto a la diferencia de tamaña las eucariotas son de mayor tamaño que los procariotas pero siempre hay excepciones. Hay procariotas de gran tamaño.
Mientras mayor sea la relación superficie volumen, mayor será la velocidad para el intercambio de nutrientes, salida de desechos, tienen mayor velocidad para reproducirse y se adaptan mejor al medio. TIPOS DE ORGANIZACIÓN CELULAR: EUCARIOTAS Y PROCARIOTAS. Hay estructuras que pueden estar presentes en eucariotas y procariotas pero con distinta estructura y composición.
Cianoficina – Solo descrito en cianobacterias, es un polipéptido de Arginina y Aspártico en la mismo proporción y no se sintetiza en el ribosoma. Carboxisomas – Son poliedros de unos 100 nm de diámetro, tienen función de reserva en forma cristalizada de la principal enzima del ciclo de Calvin: ribulosa 1-5-bifosfato carboxilasa y se encuentra en algunos procariotas fotoautótrofos obligados, como cianobacterias. Gránulos de polifosfato - Es un polímero lineal de ortofosfatos unidos por enlaces éster. Tienen longitud varibale y su función es reserva de fosfato para la síntesis de ácidos nucleicos, lípidos y ATP en algunos casos. Vacuolas de gas – Se encuentran en cianobacterias y algunas bacterias rojas y verdes planctónicas. Son agregados de Vesículas de Gas. Las vesículas de gas son estructuras en forma de cilindro bicónico, rígidas y huecas rodeadas por una envuelta proteica permeable a gases pero no a agua o solutos.
Gránulos de azufre – Se encuentra en bacterias rojas del S y quimiolitótrofas del S. Son reservas de S reducido como donador de electrones en la fase luminosa de la fotosíntesis anoxigéncia, o como fuente de energía para bacterias quimiolitótrofas del S. Magnetosomas – Se encuentra en bacterias acuáticas. Es hierro en forma de magnetita y su forma varía de una especie a otra. Se disponen en cadenas en el interior celular. CITOESQUELETO. Es un complejo sistema tridimensional de fibras proteicas. Sus funciones son:
Las bacterias son clasificadas en Gram Positiva y Gram negativa. Estas bacterias son linajes evolutivos distintos, siendo mucho más amplio el grupo de las Gram negativas. El tamaña de las bacterias varían entre 0'2 nm y 720 nm. Cuanto mayor sea el tamaño de la célula hace que halla una mayor velocidad de entrada y salida de los nutrientes, es decir, condiciona algunas de sus propiedades biológicas.
Las bacterias pueden tener distintas formas: Dentro de las bacterias con apéndices nos podemos encontrar dos tipos: Celulares o prostecas y acelulares o pedúnculos. Las celulares son evaginaciones del citoplasma celular y las acelulares tienen una especie de cola pero no tienen citoplasma. Las funciones de las celulares son: Unirse al sustrato, multiplicación mediante gemación, a partir de un cuerpo o por hijas y Aumento de la superficie. Las funciones de los péndulos son adhesión a un sustrato. Las funciones de la PARED CELULAR son: Dar forma y proteger, proteger frente a sustancias tóxicas, lugar de acción de diversos antibióticos y en muchos patógenos tienen elementos que contribuyen a la patogenicidad. Hay bacterias que no poseen pared celular y son denominadas micoplasmas las cuales poseen membranas plasmáticas con esteroles y carotenoides, pleoformismo y presentan elasticidad. Para saber si una bacteria es Gram positiva o Gram negativa se realiza la Tinción de Gram. Primero se tiñen con colorante violeta y luego lo lavamos con abundante agua. Después le añadimos lugol para favorecer la retención del colorante y añadimos alcohol. Por ultimo añadimos safranina. La Gram positiva degrada el alcohol y no coge la safranina por lo que su color es violeta. La Gram negativa penetra el alcohol y el segundo colorante por lo que coge el color de la safranina, rojo. PARED CELULAR DE LA GRAM NEGATIVA: Solo el 10% de la pared es peptidoglicano (PG). El PG tiene menos enlaces intercatenarios y posee una membrana externa. El periplasma es un material gelatinoso situado entre la membrana externa y el citoplasma y que contiene proteínas de la captación e hidrólisis de nutrientes, enzimas de síntesis de peptidoglicano y enzimas detoxificantes.
1.- La fisión binaria es la forma de multiplicación más frecuente entre las bacterias y consiste en la formación de dos células idénticas a partir de una única célula. 2.- La gemación se produce en algunas bacterias Gram-negativas y es la formación de una célula de menor tamaño que la célula madre (yema) que debe sufrir un proceso de maduración. Hay dos tipos de gemación: A partir del cuerpo celular o por hifas. Algunas bacterias se multiplican por mecanismos distintos, como la fusión múltiple, o presentan ciclos de vida complejos, mixobacterias las cuales son muy comunes en el suelo y tienen un comportamiento microdepredador.
En este dominio hay dos grandes phyla, el Phylum Euryarchaeota y el Phylum Crenarchaeota, aunque existe un tercer grupo sin categoría taxonómica llamado Korarchaeota. En general este dominio: Ausencia de peptidoglicano, suelen aparecer en ambientes extremos, algunos tienen esteroles en la membrana, contienen lípidos de membrana distintos a los de las bacterias y eucariotas incluyendo la presencia de enlaces éter en lugar de éster y en general es un grupo muy diverso en cuento a tipo de multiplicación, tipo nutricional, requerimientos de O2 y morfología. PHYLUM EURYARCHAEOTA. 1.- METANÓGENOS. Estos organismos son anaerobias estrictas. Generan metano y son los únicos que tienen esta capacidad. Pueden ser autótrofos o heterótrofos. - CH4- - CO2 + H2O / CH3 – COO. Las condiciones perfectas para su crecimiento son lugares en ausencia de oxígeno y presencia de aquellos compuestos necesarios para producir metano. Los hábitats de los metanógenos son: Sedimentos tóxicos, rumen, fuentes geotermales (los termófilos) y algunos protozoos anaerobios. 2.- ARQUEAS HALÓFILAS ESTRICTAS. Requieren ambientes con altas concentraciones de sal para su crecimiento, al menos 9% de ClNa. Generalmente son halófilos extremos y halófilos estrictos. Son aerobios estrictos y suelen tener pigmentos de tipo carotenoide. En salinas y lagos salinos los podemos encontrar ya que tienen sal en saturación. Sus componentes celulares deben estar adaptados para vivir en grandes concentraciones de sal. 3.- ARQUEAS REDUCTORAS DE SULFATO. Son hipertermófilos, reducen el sulfato y producen pequeñas cantidades de CH4. Requieren altas temperaturas y una fuente de azufre.
Son hipertermófilos, anaerobios estrictos, metabolizadores de S y quimiorganótrofos. 5.- TERMOPLASTAS. Carecen de pared celular. Contienen membranas plasmáticas estabilizadas con tetraéteres de glicerol y monocapas lipídicas cuyo objetivo es aumentar la estabilidad. La membrana plasmática es más resistente ya que carecen de pared celular. Rango de pH = 0'06 – 4 y pH óptimo= 0'7 por lo que el pH es muy bajo. PHYLUM CRENARCHAEOTA. Son organismos termófilos o hipertermófilos obligados, la mayoría no se desarrollan a temperaturas inferiores a 70 ºC. Habitualmente son anaerobios estrictos. Se desarrollan en ausencia de O2, con concentraciones altas de S y con pH bajo. Existe un grupo descubierto recientemente de psicrófilos marinos, los cuales forman parte del plancton a profundidad media (10e4 células/ml), viven en aguas muy frías y estan presentes en todos los mares del mundo. Los termófilos y los hipertermófilos habitan en hábitats terrestres y oceánicos y los psicrófilos en hábitats oceánicos. PHYLUM KORARCHAEOTA. Son organismos que han sido descubiertos en un manantial caliente de Yellowstone (estanque Obsidiana). No tienen una categoría taxonómica oficial. No se han podido aislar en cultivos puros por lo que se a hecho un enriquecimiento. Se ha cogido una muestra baja en nutrientes y a permanecido 4 años en el laboratorio, la muestra se ha ido enriqueciendo. Son organismos hipertermófilos.
Los virus son agentes infecciosos acelulares de muy pequeño tamaño, por lo que se miden en nanómetros, que presentan un solo tipo de ácido nucleico (ADN o ARN) y proteínas y que se replican en el interior de una célula viva. Son parasitismos estrictos y a nivel genético. Requieren de la maquinaria de una célula para multiplicar su genoma y formar sus proteínas. El material genético puede estar entero o en varios fragmentos. El virus de la gripe está compuesto por 8 fragmentos, debido a esto cada año es distinto por lo que las vacunas son diferentes. Diferencia entre virus y viron: Cuando hablamos de virus hacemos referencia tanto a la fase extracelular como a la intracelular. Al hablar de viron solo hacemos referencia a la fase extracelular. Composición de los viriones: Los viriones se componen de un material genético que puede estar segmentado o no y de proteínas, los cuales forman la nucleocápside que esta presente en todos los viriones. Hay algunos virus que son llamados envueltos y son los que poseen la envuelta lipídica. Los que carecen de esta son denominados desnudos. ARNmc (+) - Genoma y ARNm. ARNmc (-) - Genoma y NO ARNm. Funciones de la cápside: Protección del ácido nucleico vírico, presenta estructuras de unión a receptores de la célula hospedadora y desencadenan respuesta inmune.
Este mecanismo consiste en la fusión de las membranas y solo es posible en los virus envueltos. Los virus envueltos fusionan el peplos y la membrana celular, liberándose la nucleoproteína en el citoplasma. En este proceso el virus entra en una célula que se pueda replicar. La envoltura del virus se funde en la membrana por lo que la cápside se encontrará en el citoplasma y mediante fagocitosis, el material genético se liberará de la cápside. 2.- VIROPEXIS. Se da en los dos tipos de virus pero está mas estudiado en los virus envueltos. Este mecanismo consiste en la unión de receptores víricos y celulares y la posterior formación de una vesícula endocítica (endosoma). En este proceso los receptores víricos se unen con las células, formando un endosoma. La cápside se encarga de salir, y a su vez saldrá el material genético de él al citoplasma. En la gemación a través de la membrana plasmática, el virus modifica la membrana y la empuja. OTROS AGENTES ACELULARES.
Eukaria contiene el mayor rango de formas de vida. La distribución de eukaria es en el plancton (viven en suspensión en el agua), bentos (fondos ecosistemas acuáticos) y edafon (comunidad que habita los suelos). NUTRICIÓN: No tienen tubo digestivo. Autótrofos – Fotosíntesis. Heterótrofos – Ingensión (fagótrofos) ó absorción osmótica (osmótrofos). Mixótrofos – Son tanto autótrofos como heterótrofos. MORFOLOGÍA: Osmoregulación: Mantienen homeostasis mediante vacuolas contráctiles que bombean exceso de agua (la mayoría pero no todos). Forman quistes cuando el agua es escasa para protegerse. REPRODUCCIÓN: Asexual o sexual, con gametos y cigotos. No tienen embrión. Las algas pluricelulares presentan a menudo alternancia de generaciones. Estos microorganismos se dividen en dos grandes grupos, hongos y protistas los cuales se diferencian en la pared celular y su composición. Los hongos son eucariotas con pared celular rígida con quitina y/o celulosa y los protistas son protozoos, hongos mucosos y formas móviles de algas. 1.- HONGOS. Los hongos necesitan materia orgánica en descomposición y humedad. Contribuyen a la mineralización del carbono orgánico. Crecen en hábitats extremos con bajos pH o temperaturas entorno a 62 ºC. Son contaminantes de los alimentos. Gran número de hongos son patógenos de animales y plantas lo que es el principal problema en la agricultura. Diversidad – Los hongos patógenos. La diversidad es muy grande y es continua desde que existen. Conceptos - Poseen pared celular y esporas y son un grupo filogenéticamente coherente. 1.- Levaduras. 2.- Hongos filamentosos. 3.- Setas. Existen principalmente dos tipos de morfología microscópicas: 1.- Levadura. Unicelular, ovoideredonda, reproducción asexual (gemación o división transversal) o sexual (esporas). Exclusivo en levaduras – Pseudohifas, se dan cuando la célula madre va a separarse en dos hijas pero no se llega a separar. 2.- Filamentosos. Pluricelular, filamentos largos y mohos. Forman marañas de hifas, micela, micelio. Hay algunos dimórficas. Contienen pared celular y cicatrices polares por donde se produce la gemación. Ciclo: diploide – meiosis – esporas – gemación – haploide – fusión – fusión núcleo – diploide.
Características básicas: · Son eucariotas sencillos · Casi siempre son unicelulares, aunque pueden formar colonias. · Su estructura celular eucaristía es compartida con animales, plantas y hongos. Protozoos, hongos mucosos y algas. Generalidades: Protista · Tienen un tamaño variable, desde protozoos unicelulares hasta algas pardas gigantes. · Pueden ser autógrafos o heterótrofos. · La mayoría son acuáticos y viven en el océano o en cuerpos de agua dulce (plancton) · Reproducción sexual o asexual. 3.1.- PROTOZOOS. Es un ser vivo unicelular que pertenece a la familia de los protistas. Importancia: Son heterótrofos; se alimentan de bacterias y otros protistas. Son eslabones fundamentales de las cadenas traficas del suelo y del agua y participan en el reciclado de nutrientes. También limitan la población de bacterias. A su vez sirven de alimento a organismos mayores. Algunos causan enfermedades como la malaria, la disentería, la enfermedad del sueño.. No todos son patógenos pero los principales que se conocen si. Ejm: toxoplasma, no es demasiado agresivo, pero en mujeres embarazadas son peligrosos los anticuerpos contra ellos que pueden afectar al feto. (No entra la clasificación de los protistas) El termino ‘proto’ significa primario/primitivo, y ‘zoo’, animal. Clasificación según su movilidad: 1) Por cilios 2) Por pseudópodos 3) Por flagelos. Géneros clave:
Nutrición: Se alimentan por fagocitosis; ‘amebastomas’, a modo de boca, lugar por el que fagocitan las amebas.