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¿QUÉ ES VIDA?
¿Qué es lo que queremos decir cuando hablamos de la “evolución de la vida” o “la vida en otros planetas” o “cuándo comenzó la vida”? En realidad, no hay una definición simple acerca de qué es la vida. La vida no existe en lo abstracto. No hay vida, sino seres vivos Mas aun, no hay una manera sencilla y única de trazar una línea demarcatoria entre lo vivo y lo no vivo.
A lo largo de la historia siempre se ha discutido qué significa “estar vivo”. Hasta hace unos 200 años, muchos biólogos prominentes creían que los sistemas vivos son esencialmente diferentes de los sistemas no vivos, y que los primeros contienen dentro de sí un “espíritu vital” que los capacita para desempeñar actividades que no pueden ser llevadas a cabo fuera de un organismo vivo. Este concepto se conoce como “vitalismo”, y a quienes lo proponían, como vitalistas.
En el siglo XVII, los vitalistas tuvieron oposición por parte de un grupo conocido como “mecanicistas”. Este grupo consideraba a la vida como algo muy especial, pero no fundamentalmente distinto de los sistemas del mundo inanimado. El filósofo francés René Descartes (1596-1650) fue un defensor de este punto de vista. Los mecanicistas comenzaron mostrando que el cuerpo trabaja esencialmente de la misma manera que una máquina; los brazos y las piernas se mueven como palancas, el corazón como una bomba, los pulmones como fuelles, etc. Estos modelos mecánicos simples eran de gran utilidad para la comprensión del funcionamiento del cuerpo animal.
En el siglo XIX, el debate se centro en si la química de los organismos vivos está gobernada o no por los mismos principios que la química realizada en el laboratorio. Los vitalistas sostenían que las operaciones químicas llevadas a cabo por los tejidos vivos no podrían desarrollarse experimentalmente en el laboratorio, y clasificaban a las reacciones químicas en “químicas” y “vitales”. Sus opositores, conocidos también como “ reduccionistas” (dado que creían que las operaciones complejas de los sistemas vivos podían reducirse a otras más simples y fácilmente comprensibles) lograron una victoria parcial cuando Wohler 81800-1882) convirtió una sustancia inorgánica, el cianato de amonio, en una sustancia presente en los seres vivos, la urea.
Entre los numerosos interrogantes que los científicos y pensadores se plantearon a lo largo de los siglos acerca de "la vida", la pregunta sobre el origen de los organismos que los rodeaban tuvo un papel central. Ante la ausencia de un mecanismo claro que explicara la permanente aparición de nuevos animales, muchos se volcaron hacia la llamada idea de la generación espontánea. Desde épocas muy antiguas, varias culturas creían que los seres vivos simples, tales como los gusanos, los insectos, las ranas y las salamandras podían originarse espontáneamente en el polvo o en el cieno; que los roedores se desarrollaban de los granos húmedos y que los pulgones de las plantas se condensaban a partir de una gota de rocío. Francisco Redi hizo los primeros experimentos para demostrar la falsedad de la generación espontánea. Logró demostrar que los gusanos que infestaban la carne eran larvas que provenían de los huevos depositados por las moscas en la carne. A fines del siglo XIX, el principal vitalista era Luis Pasteur, quien sostenía que los cambios que tenían lugar cuando el jugo de fruta se transformaba en vino eran “vitales” y que podían ser llevados a cabo solo por células vivas, las levaduras. En 1898, dos químicos alemanes mostraron que una sustancia extraída de las levaduras podía producir fermentación fuera de la célula viva. A esta sustancia se le dio el nombre de enzima o fermento. Así se demostró que una reacción “vital” era una reacción química, y el asunto fue dejado de lado. En la actualidad se acepta que los seres vivos “obedecen” a las leyes de la química y de la física, y los biólogos modernos ya no creen en un “principio vital”.
La Teoría Celular y su historia Estos son algunos datos históricos referidos a la célula
1608 Zacharias Jansen construye un microscopio con dos lentes convergentes. Robert Hoocke (1665) fue el primero en utilizar el término célula refiriéndose a las cavidades que encontró en sus estudios del corcho con el microscopio. En realidad lo que observaba eran espacios vacíos donde estaban las células en el tejido vivo rodeadas de la pared celular la cual se conserva a pesar de la desaparición del contenido , y por eso les puso células (celdas). El término actualmente se utiliza para mencionar el contenido de dichos espacios. Leewenhoeck (1674) fue el primero en observar lo que luego se conoció como bacterias, protozoarios y también descubrió los espermatozoides. Brown (1831) descubre el núcleo celular
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Purkinje denomino protoplasma a la materia viva. Schleiden (1838) Schwann (1839 ) enuncian la teoría celular
Los primero microscopios se construyeron a finales del siglo XVI.
El descubrimiento de la célula generalmente se acredita a Robert Hooke, microscopista inglés. La palabra célula significa celda pequeña un espacio vacío, y fue usada primeramente en sentido biológico hace 300 años. Usando un microscopio de su propia construcción se fijó que el corcho y otros tejidos vegetales estaban formados por cavidades pequeñas separadas por paredes. A estas cavidades las llamó células, sin embargo el término célula no tuvo su significado actual -como unidad elemental de los seres vivos - hasta más de 150 años después. Una de las muchas preguntas que se hacía Hooke fue porque los tapones de corcho eran tan adecuados para mantener el aire en una botella.
Entretanto, Antón van Leewenhoek, un holandés que se ganaba la vida vendiendo telas y botones, ocupaba sus ratos de ocio tallando lentes y construyendo microscopios. Fue el primero en observar células vivas, al descubrir a los protozoarios y bacterias (1670-80) A mediados del 1800, ya había una considerable información sobre organismos, tejidos y órganos en general, pero no se llegaba a comprender que existía una unidad en todos ellos. En 1838, muchos de estos trabajos cristalizaron en el pensamiento del científico Mathias Schleiden, un investigador alemán que, después de varios años de estudiar los vegetales, planteó sus hipótesis acerca de la célula, en su obra Sobre la filogénesis. Las palabras de Schleiden fueron: “Cada célula lleva una doble vida, una independiente, que pertenece sólo a su propio desarrollo; la otra, como parte integrante de la planta. El proceso vital de las células individuales representa la primera base fundamental e indispensable de la fisiología vegetal, - es decir, del funcionamiento de los vegetales-. De esta manera pues, el pro lema consiste en saber cuál es el origen de este pequeño organismo peculiar, la célula” Otro investigador, Theodor Schwan, luego de estudiar varios años los tejidos animales, al enterarse de los postulados de Schleiden sobre las células vegetales, se dio cuenta de que estos también podían ser aplicables a las células animales. De esta forma lo expresa en su obra Investigaciones microscópicas sobre la semejanza de estructura y crecimiento de los animales y las plantas, publicada en 1839.
Todos los seres vivos están compuestos de una o más células. La célula es la unidad estructural de la vida Las ideas de Schleiden y de Schwann acerca del origen de las células fueron menos profundas, ambos concluyeron que las células podrían originarse de materiales no celulares, algo que mas tarde fue demostrado como erróneo, y que los organismos tampoco se originan por generación espontánea. Para 1855, las ideas de que todos los seres vivos están formados por una o más células se amplía en un campo mayor cuando el patólogo Rudholf Virchow, patólogo alemán, generaliza que todas las células provienen de células preexistentes, "donde hay una célula, tiene que haber existido una célula anterior"
Las células sólo pueden originarse por división de una célula preexistente. En 1861, el investigador francés, Luis Pasteur, extendería la formulación de Virchow en la siguiente: “todos los seres vivos proceden de otro ser vivo”
- Desde la perspectiva que proporciona la teoría de la evolución de Darwin, que se publica al año siguiente, el concepto de Virchow adquiere un significado aun mayor: hay una continuidad inquebrantable entre las células modernas - y los organismos que las poseen - y las primeras células primitivas de la Tierra. 1865, Mendel, 1869: Miescher, 1876: Hewing y la fecundación, 1880 : Fleming y la división celular, 1898: Golgi 1930 microscopio electrónico.
Las reacciones químicas de los seres vivos incluyendo los procesos de obtención de energía y las reacciones de biosíntesis tienen lugar en el interior de la célula Todas las células guardan su información hereditaria en un mismo código químico lineal (DNA) y transfieren dicha información de las células madres a las células hijas.
Todas las células están cubiertas por una membrana externa, llamada membrana plasmática, que las separa de otras células y del medio circundante con el cual intercambian materia y energía. Este intercambio esta altamente regulado y es selectivo. De esta forma la membrana plasmática debe actuar no sólo como limite celular sino también como barrera selectiva. Por lo tanto la célula, mantiene una composición química muy ordenada y diferente a la del entorno.
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Así, si la superficie aumenta el doble, el volumen aumenta el cuádruplo. Si el proceso de crecimiento celular se hace continuo, se arriba a una instancia donde se alcanza un punto crítico donde la única forma de reestablecer el equilibrio metabólico es aumentando la superficie celular lo que las células consiguen dividiéndose, por ello como éste es uno de los factores desencadenantes de la mitosis o división celular, es esta relación establecida por Spencer se la conoce como factor mitógeno.
Forma: varía al igual que el tamaño. La interacción de múltiples factores contribuye a la forma celular:
Información hereditaria y función : la especialización funcional conlleva una adaptación de la forma celular a la función. Ej.: la forma alargada de las células musculares que permite el acortamiento longitudinal, las largas prolongaciones de las neuronas que les permite contactar con células lejanas.
El medio ambiente pericelular : condiciona la forma de la célula, ejemplos: los glóbulos blancos de la sangre, son esféricos redondeados, cuando se hallan en la circulación, en un medio líquido, y adoptan formas mas regulares cuando migran a los tejidos.
Rigidez de la membrana celular y los derivados de ella
Viscosidad del citoplasma y conformación del citoesqueleto.
Presión de células vecinas.
COMPOSICION QUIMICA DE LOS SERES VIVOS
1-ELEMENTOS PRIMARIOS
Son los que se encuentran en mayor cantidad: C (carbono) H (hidrógeno) O (oxigeno) N (nitrógeno) En una cantidad algo menor se encuentran también otros elementos como el calcio y el fósforo. 2-ELEMENTOS SECUNDARIOS: Se encuentran en menor cantidad, pero en más del 1 % del peso corporal Ejemplos: Na – K - Cl 3-OLIGOELEMENTOS: se encuentran en menos del 1 % del peso del cuerpo, pero son indispensables para el funcionamiento de ese organismo. Ejemplos: Cu - Zn - Co – I Arquitectura celular Todas las células comparten dos características esenciales. La primera es la membrana externa, la membrana celular – o membrana plasmática- que la separa el citoplasma de la célula de su ambiente externo (segregación). La otra es el material genético – la información hereditaria – que dirige las actividades de la célula y le permite reproducirse y transmitir su característica a la progenie. Existen dos tipos fundamentales de célula, las PROCARIOTAS Y LAS EUCARIOTAS. Esta distinción fue señalada por Edourard Chatton en los años veinte, pero solamente comenzó a ser aceptada en los años
- ¿Cuál es la diferencia? A pesar de las semejanzas y diferencias entre las células y que todas cumplen con los postulados de la Teoría Celular, se distinguen dos grandes tipos de células:
PROCARIOTAS (sin núcleo verdadero) y EUCARIOTAS (con núcleo).
Tabla 1.3- Principales características comunes entre células eucariotas y procariotas
1- En ambos tipos celulares el ADN es el material genético.
2- Ambos tipos celulares poseen membranas plasmáticas como límite celular.
3- Poseen ribosomas para la síntesis proteica.
4- Poseen un metabolismo básico similar
5- Ambos tipos celulares son muy diversos en formas y estructuras.
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Los procariontes son organismos unicelulares, seres vivos cuyas células no poseen núcleo, los principales representantes son las Bacterias: son los organismos más sencillos que se encuentran en la mayoría de los hábitats naturales. Se trata de células esféricas o alargadas, generalmente de un diámetro de uno a 10 u. Por su parte los eucariontes son seres vivos cuyas células están dotadas de núcleo, pueden ser unicelulares (euglenas, paramecios, amebas, etc.) de un tamaño mayor que las bacterias (de 10 a 100 micras o más) o de organismos pluricelulares (plantas con flores, musgos, helechos, hongos, vertebrados e invertebrados)
Además de la presencia de un núcleo delimitado por una membrana las células eucariotas poseen en su citoplasma orgánulos como las mitocondrias. Se trata de pequeños corpúsculos donde se efectúan las reacciones químicas de la respiración celular que conducen a la producción de energía química necesaria para la vida de la célula. Por lo contrario nunca hay mitocondrias en los procariontes. En las bacterias aerobias, es decir, las que utilizan el oxígeno del aire para su respiración celular, las enzimas destinadas a ese proceso forman parte de la membrana citoplasmática.
Además en los eucariontes capaces de llevar a cabo la fotosíntesis, como plantas con flores, musgos helechos o las algas tienen células que contienen cloroplastos donde se encuentra la clorofila y donde se lleva a cabo la fotosíntesis. Por el contrario, los procariontes capaces de realizarla- cianobacterias- y
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Tabla 1.4- Características Diferenciales entre el Modelo Celular Procariótico y Eucariótico
Característica Célula Procariótica Célula Eucariótica
Núcleo No posee envoltura nuclear Posee envoltura nuclear
Cromosomas Un único cromosoma circular y desnudo
Posee uno o más cromosomas lineales unidos a proteínas (cromatina)
ADN extracromosómico Puede estar presente como plásmidos
Presente en organelas
Organelas citoplasmáticas No posee Mitocondrias y cloroplastos, (los cloroplastos presentes sólo en células vegetales)
Membrana plasmática Contiene las enzimas de la cadena respiratoria, también puede poseer los pigmentos fotosintéticos
Semipermeable, sin las funciones de la membrana procariótica
Sistema de endomembranas No posee Presenta REG, REL, Golgi, lisosomas, vacuolas y vesículas.
Pared celular Capa rígida de peptidoglucano (excepto micoplasmas)
No poseen pared de peptidoglucano. Pueden poseer una pared de celulosa o quitina
Citoesqueleto Ausente Presente. Formado por filamentos proteicos.
Exocitosis y Endocitosis Ausente Presente
Ribosomas 70 S en el citoplasma 80 S en el retículo endoplásmico y en el citosol
División Fisión Binaria (amitosis) Mitosis – Meiosis
Tamaño 0,2 a 10 um Siempre superior a 6 um
Aparecieron hace 3000 millones de años 1000 millones de años
Las células procariontes a menudo presentan una envoltura protectora resistente, denominada pared celular, por debajo de la cual una membrana plasmática rodea a un único compartimiento citoplasmático- esta pared celular es de composición química diferente a la pared de células eucariotas vegetales (celulosa) En la naturaleza las bacterias viven en una gran variedad de nichos ecológicos, se pueden reconocer dos grupos distintos: las Eubacteria que son las formas más habituales, y viven en el agua, en el suelo y los organismos vivos; y las Arquibacterias, que se encuentran en ambientes tan incómodos como ciénagas, profundidades marinas, aguas salobres y fuentes ácidas calientes La diversidad biológica está organizada jerárquicamente En la actualidad habitan en la Tierra tantas como 30 millones de especies de organismos. Si retrocedemos 4.000 millones de años en el tiempo, al comienzo de la vida se cree que todos los organismos descendieron de un único ancestro en común. Debido a que no contamos con evidencia fósil de las primeras formas de vida, la decisión de dividir a todos los organismos vivos en tres dominios principales se basa en evidencia molecular.
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Los organismos de los dominios Archaea y Bacteria son procariontes: células únicas que carecen de núcleo y de otros compartimientos internos encontrados en Eucarya. Archaea y Bacteria difieren tan fundamentalmente uno de otro en las reacciones químicas que les permiten funcionar y en los productos que producen que se cree que se separaron en linajes evolutivos distintos muy tempranamente durante la evolución de la vida. Los miembros del tercer dominio tienen células eucariontes que contienen núcleo y compartimientos celulares llamados organelas. Eucarya se divide en cuatro grupos: los protistas y los clásicos reinos Plantae, Fungi y Animalia. , Los protistas son en su mayoría organismos unicelulares. Los restantes tres reinos, cuyos miembros son multicelulares, se cree surgieron de protistas ancestrales. Los estudios genéticos condujeron a muchos biólogos a concluir que los tres Dominios tuvieron un ancestro en común unicelular y que todos los actuales Archaea comparten un ancestro en común más reciente con los Eucarya que con Bacteria. Algunas bacterias, algunos protistas y casi todos los miembros del Reino Plantae convierten la energía de la luz en energía química mediante la fotosíntesis. Las moléculas biológicas que producen son el alimento primario para todos los otros organismos vivos. Los hongos, que incluyen los mohos, las levaduras, las setas y otros, son heterótrofos. Necesitan una fuente alimenticia de moléculas ricas en energía sintetizadas por otros organismos. Los hongos absorben las sustancias alimenticias de sus alrededores y las degradan (digieren) dentro de sus células. Son importantes en la descomposición de los cuerpos muertos de otros organismos. Los miembros del reino Animal son también heterótrofos. Estos organismos ingieren su fuente de alimento, digieren la comida fuera de las células, y luego absorben sus productos. Los animales obtienen su materia prima y energía alimentándose de otras formas de vida.
CLASIFICACIÓN DE DE LOS REINOS DE SERES VIVOS (Whitaker 1959)
REINO EJEMPLOS CÉLULAS
MONERAS bacterias Procariontes
PROTISTAS Protozoarios eucariontes
FUNGI hongos eucariontes
PLANTAE vegetales eucariontes
ANIMALIA animales eucariontes
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Mamíferos.- cuerpo cubierto de pelo, presentan glándulas mamarias que en las hembras producen leche para alimentar a sus crías, es vivíparo, su respiración es pulmonar, sus extremidades: uña, pezuña, garra; su alimentación es variada, pueden ser acuáticos y terrestres y son los seres más evolucionados.
Métodos de Estudio de la Célula
El conocimiento de la célula se desarrollo gracias a la invención de instrumentos especializados que consiguen aumentar las imágenes y diferenciar como separados dos puntos aunque estos estén muy cerca. Este es el concepto del llamado límite de resolución, que es la mínima distancia que separa dos puntos para que estos se vean separados y no como uno sólo. Cuando menor el límite de resolución de un sistema de observación, mejor será su capacidad para estudiar las estructuras. Comparemos los límites de resolución de algunos sistemas de observación: MICROSCOPIO LÍMITE DE RESOLUCIÓN
ÓPTICO 0,25 u
ELECTRÓNICO 5 a 10 A
OJO HUMANO 100 u
Esto significa que, por ejemplo, el ojo humano ve dos puntos separados cuando la distancia que los separa es mayor de 100 micrones. Si los dos puntos están separados por una distancia menor, se verán como uno sólo. Como las células son menores de 100 u, no se ven con el ojo. Nótese que cuanto menor es el límite de resolución, mayor es la capacidad de estudio del sistema. Microscopio óptico y electrónico El microscopio óptico se basa en que el objeto, que se encuentra en un portaobjetos de vidrio, es atravesado por la luz proveniente de una lámpara o luz solar. Las imágenes se forman por que los rayos luminosos atraviesan lentes de vidrio, que debido a las leyes de la refracción, forman una imagen que es la que se observa directamente con el ojo. El microscopio electrónico se basa , en cambio , en que el objeto es atravesado por una rayo de electrones provenientes de una cañón de electrones , formado por un filamento emisor de los mismos , que puede ser de tungsteno , el cual es sometido a altos voltajes. El objeto debe estar en un tubo al vacío para poder ser atravesado por los electrones, y el portaobjeto en el que se encuentra no puede ser de vidrio, ya que este no es un material que los electrones puedan atravesar, por lo que debe ser de otros elementos, como los que se mencionan en el cuadro. Las imágenes se forman por la acción de bobinas electromagnéticas que modifican la trayectoria de los rayos de electrones y son proyectadas sobre una placa fotográfica o un tubo de rayos catódicos, similar a un televisor, ya que el ojo se destruiría si los electrones se dispararan sobre él.
MICROSCOPIO ÓPTICO ELECTRÓNICO MECANISMO dispersión de rayos de luz dispersión de electrones UTILIZA Lentes de vidrio bobinas electromagnéticas AUMENTOS 500 a 1.500 30 mil a 1 millón COLOR SI NO FIJACION FORMOL GLUTARALDEHIDO INCLUSION PARAFINA RESINAS CORTE MICROTOMO ULTRAMICROTOMO COLORACION SI CONTRASTANTES MONTAJE PORTAOBJETOS DE VIDRIO GRILLAS DE METAL O PLASTICO
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MÉTODOS DE ESTUDIO:
IN VIVO: la célula permanece viva IN SITU (VITAL): la célula se estudia sin ser sacada de su lugar IN VITRO (SUPRAVITAL): la célula se saca de su lugar natural POST MORTEM: se estudia la célula muerta.
TECNICA HISTOLOGICA Es el procedimiento por el cual se realizan las preparaciones para estudiar las células con el microscopio. Pasos de la Técnica histológica I. Fijación. II. Inclusión. III. Montaje. IV. Coloración. V. Montaje final. I.Fijación: Tiene por objeto producir la muerte de la célula y conservarla, buscando en lo posible no alterar su morfología. El fijador más común es el formol II.Inclusión. El objetivo es hacer un bloque sólido de material a estudiar. Antes de cortar la pieza se le debe dar consistencia, para que los cortes puedan hacerse lo más delgados que sea posible. El material de inclusión más común es la parafina III: CORTE Consiste en cortar la pieza en láminas delgadas y ponerla sobre un portaobjetos. El aparato con el que se corta se denomina micrótomo IV. Coloración:
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9-La membrana plasmática que rodea a las bacterias está plegada en forma compleja hacia el interior, formando pliegues llamados mesosomas, que contienen las enzimas respiratorias que se encuentran en las crestas mitocondriales de las células eucarióticas.
Existen bacterias fotosintéticas que tienen unos corpúsculos denominados cromatóforos, formados por tilacoides similares a los cloroplastos, conteniendo un pigmento especial, la bacterioclorofila. Algunas bacterias tienen pequeñas moléculas de ADN en el citoplasma, independientes del cromosoma, llamadas plásmidos o episomas. Estas moléculas de ADN tienen genes que dan a la bacteria propiedades como la resistencia a los antibióticos. El episoma se puede transferir a otra bacteria por lo cual le pasa la resistencia al antibiótico. Los episomas se utilizan en ingeniería genética por esa propiedad que tienen de ser transferidos de una célula a otra.
Espora bacteriana. Ciertas bacterias grampositivas pueden sintetizar un órgano de resistencia que les permite sobrevivir en condiciones más desfavorables, y se transforma de nuevo en una forma vegetativa cuando las condiciones del medio vuelven a ser favorables. Esta espora, bien estudiada gracias a la microscopia electrónica, contiene la información genética de la bacteria la cual está protegida mediante dos cubiertas impermeables. Se caracteriza por su marcado estado de deshidratación y por la considerable reducción de actividades metabólicas, lo que contrasta con su riqueza enzimática. La facultad de esporular está sometida a control genético y ciertos gérmenes pueden perderla. La germinación de las esporas es siempre espontánea. Da lugar al nacimiento de una bacteria idéntica al germen que había esporulado.
Las bacterias están rodeadas por dos membranas, separadas por el espacio periplasmático, donde se encuentra una red de proteoglicano. Algunas bacterias poseen pared celular delgada - es rígida y sirve de protección mecánica- p.e. Echerichia coli, y una poco común membrana externa (presenta unos poros formados por una proteína llamada porina por los cuales entran y salen las moléculas. Estas bacterias no se tiñen con Gram y por consiguiente se clasifican como Gram negativas. Otras bacterias tienen una pared celular más gruesa y carecen de membrana externa, sí se tiñen con Gram y por lo tanto se las clasifica como Gram +
La membrana interna - llamada membrana plasmática- es una estructura lipoproteica que sirve de barrera para los elementos presentes en el medio circundante, tales como la resistencia a los antibióticos.
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Las bacterias son organismos que en algunos casos producen infecciones. Existen en la clínica fármacos que actúan sobre diferentes lugares de las bacterias, principalmente sobre los ribosomas bacterianos y sobre su pared celular, evitando de esta forma la infección, estos fármacos reciben el nombre de antibióticos y su mecanismo de acción es bactericida: produciendo la muerte de la bacteria o un mecanismo bacteriostático: impidiendo la división celular o la síntesis proteica de la bacteria.
CLASIFICACIÓN DE LAS BACTERIAS DE ACUERDO A SU FORMA
1- BACILOS
2- COCOS
3- ESPIRILOS Y ESPIROQUETAS
1- BACILOS
Tienen forma de bastones, pudiendo estar aislados o formando largas cadenas, como el bacilo del Carbunco. Ejemplos de enfermedades transmitidas por bacilos Tuberculosis - lepra Difteria - tétanos 2-COCOS Tienen forma esférica. De acuerdo a la disposición que tengan se clasifican en
DISPOSICION NOMBRE EJEMPLO ENFERMEDAD
DE DOS diplococo gonococo gonorrea neumococo neumonía
FORMANDO CADENAS estreptococo fiebre reuma- tica/escarlatina FORMANDO RACIMOS estafilococo infecciones en piel 3- ESPIRILOS Y ESPIROQUETAS :
COMA o espirilos vibrio coma cólera POCAS ESPIRAS
MUCHAS espiroqueta treponema sífilis ESPIRAS pálido
Nutrición de las bacterias : a- Heterótrofa: La mayor parte son heterótrofas y deben utilizar alimento orgánico sintetizado por otros organismos, ya que no son capaces de sintetizarlo por si mismas. La obtención de dicho alimento puede hacerse por varios mecanismos: 1- saprofitas: viven sobre materia orgánica muerta. Tienen vida libre. 2- comensalismo
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Existen tres formas de transmisión parasexual :
1- la transformación: Frederick Griffith (1928) estaba estudiando la posibilidad de desarrollar vacunas contra Streptococcus neumoniae. En aquellos días, antes de los antibióticos, era una enfermedad grave. Como sabía G. esta bacteria poseía formas virulentas y no virulentas o inocuas. Las virulentas estaban encapsuladas y las no virulentas no, la presencia de la cápsula interfería con el proceso de fagocitosis que efectúan los glóbulos blancos del hospedador. La producción de la cápsula está determinada genéticamente. G. se preguntó ¿habían revivido? O algo había sido transferido? En años siguientes se demostró en laboratorio que el factor transformante era el ADN. Fragmentos de ADN de una bacteria, libre el medio, podían atravesar la m.p de otra bacteria y sustituir fragmentos homólogos de su cromosoma, cambiando la información genética de la bacteria “aceptora”. De esta manera, si se extrae ADN de una bacteria virulenta, con cápsula, y se lo mezcla con bacterias no virulentas, sin cápsula, algún fragmento de ADN con los genes de la virulencia, pueden atravesar la m de la bacteria no virulenta, insertarse en el cromosoma de ella y transformarla en virulenta. 2- la conjugación unidireccional : Es un proceso por el cual una bacteria , llamada "dadora" transmite una réplica de su material genético a otra bacteria que lo recibe , llamada "aceptora". La característica que confiere a las bacterias la capacidad de ser dadoras es la presencia del llamado factor F, una molécula de ADN de 100.000 nucleótidos que se encuentra libre en el citoplasma (bacterias F+), o integrado al cromosoma (bacterias Hfr). La bacteria que no tiene el factor F (F-) es receptora. El factor F , cuando está suelto en el citoplasma es un plásmido o episoma. La bacteria que tiene factor F tiene unos filamentos llamados pelos sexuales , que le permiten hacer un puente con otra bacteria que no los tenga , por el que puede pasar ADN. Si una bacteria Hfr se une con una F- le pasa el factor F y algo de ADN de su cromosoma , ya que está todo junto , transformando a la bacteria en dadora y al mismo tiempo , dándole genes que pueden sustituir los de la bacteria que los recibe , cambiando sus características genéticas. Si una bacteria F+ se une con una F- , sólo le pasa el factor F , transformándola en dadora o F+. Hay otros plásmidos de importancia , como los factores R , que confieren a la bacteria resistencia a ciertos antibióticos , la cual puede pasar de una bacteria a otra que no lo tenga. 3- la transducción: es la transferencia de ADN de una célula hospedadora a otra por medio de un virus. Durante el ciclo lítico de muchos virus, el DNA del hospedador se fragmenta, cuando estos virus abandonan la célula algunos pueden contener fragmentos del ADN hospedador. Dado que la cantidad de ADN que puede incorporar o empaquetarse dentro de la cubierta proteica es limitada, este virus pierde parte de su información genética propia y aunque son capaces de infectar a nuevas células hospedadoras no son capaces de completar el ciclo lítico sin embargo los genes que llevan pueden incorporarse al nuevo hospedador. En caso de virus atenuados, cuando los profagos se separan del cromosoma del hospedador para iniciar un ciclo lítico pueden llevar un fragmento del cromosoma del hospedador.
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RICKETTSIAS : Son microorganismos causantes de enfermedades humanas , con una estructura similar a la de las bacterias desde el punto de vista celular , pero con características que las asemejan a los virus , ya que son parásitos intracelulares obligatorios , no se pueden reproducir si no es dentro de células vivas. Tienen un tamaño intermedio entre bacterias y virus. Se ven con el microscopio óptico. Ejemplos de enfermedades transmitidas por rickettsias : el tifus , que es producido por una rickettsia y transmitido por la picadura de un piojo. La fiebre de las montanas rocosas (EEUU) es producida por una rickettsia y transmitida por la picadura de una garrapata. Ej: el tifus es producido por una rickettsia transmitida por el piojo, la fiebre de las montañas rocallosas (EEUU) es producida por una rickettsia transmitida por la picadura de la garrapata.
MICOPLASMAS: Son organismos que se asemejan a las bacterias , pero de menor tamaño y sin pared celular. El tamaño es similar al de los virus. Miden 0,1 a 0,2 micrones. Esto equivale a una masa mil veces menor a la de una bacteria y un millón de veces menor que una célula humana. Se consideran las formas de vida más simples que existen, ya que son del tamaño de los virus, pero son células y por lo tanto seres vivos. Parásitos intracelulares.
ORGANIZACIÓN DE LOS SISTEMAS VIVIENTES En el planeta donde vivimos existen numerosas formas de vida. Básicamente hay tres niveles de complejidad de los sistemas vivientes, con grandes diferencias entre ellos Virus, viroides y priones Procariontes o procariotes Eucariontes o eucariotes
Virus: nivel de agregados macromoleculares ¿Qué tienen en común, el SIDA, la rabia y el mosaico del tabaco? La respuesta es que todas estas enfermedades son causadas por virus, que se encuentran en el umbral entre los seres vivos y la materia inanimada, por lo que no se les considera verdadero organismos. Presentan unas pocas propiedades de la vida, como la reproducción, pero no metabolizan y son incapaces de reproducirse fuera de una célula huésped. Hacia fines del siglo pasado se formulo la teoría de que cada enfermedad era producida por un germen específico. Hasta ese momento los patólogos estaban convencidos de que para cada enfermedad sería posible encontrar el microorganismo responsable, utilizando las siguientes técnicas: a) observación del germen con la ayuda del microscopio, b) cultivo sobre un medio nutritivo y c) retención por filtros. Sin embargo, en 1892, Iwanowski (o Ivanovsky?) pudo demostrar que el agente productor de la enfermedad del mosaico de tabaco pasaba a través de los filtros para bacterias y no podía ni verse ni cultivarse. Luego en 1898 Beijerinck, determinó que la enfermedad del mosaico del tabaco era provocada por un nuevo agente infeccioso a los que denomino virus filtrables (virus: palabra de origen latino que significa veneno). Los virus están ampliamente distribuidos en la naturaleza y afectan a todo tipo de organismos, tanto del reino animal, vegetal o protista. A lo largo del siglo XX se descubrió a los virus como causantes de enfermedades infecciosas para las cuales no se había encontrado una bacteria, hongo o protozoario como agente responsable. Fue el desarrollo de nuevas técnicas como los cultivos celulares, el mejoramiento en microscopía y el advenimiento a fines del siglo XX de técnicas de Biología Molecular, que han permitido no sólo aislar e identificar agentes virales, sino además un avance extraordinario en el conocimiento a nivel molecular en detalle de la biología de los mismos
CARACTERISTICAS GENERALES Las primeras características diferenciales de los virus con otros agentes fueron: el tamaño estimado por su capacidad de atravesar filtros que retienen a las bacterias y la incapacidad para reproducirse en medios biológicos inertes (como medios de cultivos para bacterias), requiriendo para su propagación de animales o cultivos celulares. Hoy día se sabe que estas características no alcanzan para diferenciar a los virus de otros agentes biológicos, ya que existen bacterias cuyo tamaño puede ser similar al de los virus más grandes, y que otros agentes como Chlamydias y Rickettsias, también son parásitos intracelulares obligatorios
Los virus no son seres vivos Virión : partículas virales o virus potencialmente infecciosos.
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que significa caja) que resulta de la reunión de subunidades proteicas codificadas por el genoma viral que se ensamblan basados en principios geométricos y pueden determinar diferentes tipos de simetrías (icosaédricas o helicoidal, principalmente) Esta estructura básica de ácido nucleico y cápside recibe el nombre de nucleocápside y constituye en los virus desnudos la partícula viral completa o virus que se diferencia del término virión el cual es utilizado para aquellas partículas virales o virus potencialmente infecciosas. Cuando se observa al microscopio electrónico una cápside viral, pueden observarse estructuras morfológicas denominadas capsómeros que resultan de la unión por enlaces de las subunidades proteicas. La forma de distribución de los capsómeros así como el número de ellos depende de cada tipo de virus.
2- Virus envueltos: La estructura de las partículas virales del grupo de virus denominados envueltos, está formada además de la nucleocápside por una envoltura que la rodea de origen celular ya que los virus envueltos la obtienen en el proceso de liberación por brotamiento. En dicha envoltura se insertan glicoproteínas de origen viral que reciben el nombre de espículas o glicoproteínas de superficie y que tienen un importante papel de reconocimiento de receptores específicos de la superficie celular en el paso inicial de relación con la célula huésped para la multiplicación viral.
Ácidos nucleicos: El ácido nucleico que lleva la información genética y que constituye el genoma viral puede tener varias formas. Como ya se mencionó, una partícula viral tiene en su estructura un solo tipo de ácido nucleico ADN o ARN, pero la forma de estos puede ser de doble o simple cadena, segmentado o no, circular, lineal, determinando pues, una gran diversidad, lo cual también es ampliamente utilizado en la taxonomía viral.
Entonces : Están compuestos por: 1- ácido nucleico : ADN o ARN, nunca los dos juntos. Puede tener una molécula simple o doble y, en el caso del ADN , esta puede ser además , circular. Ejemplos: Virus de ARN único : virus de la polio Virus de ARN doble: virus de la gastroenteritis del niño Virus de ADN único : infecciones en perros Virus de ADN único circular: bacteriófagos Virus de ADN doble : herpes Virus de ADN doble circular: verrugas
MULTIPLICACION VIRAL Una partícula viral puede encontrarse en dos estados: inactiva o activa. Para demostrar el estado inactivo, basta incluir una suspensión de virus en un medio de cultivo y observar que son incapaces de cumplir actividades metabólicas necesarias para su multiplicación. Se deduce de ello, que los virus carecen como ya se mencionó anteriormente de maquinaria enzimático que les permita autoreplicarse, aun cuando se les brinde nutrientes que serían adecuados para la propagación de las bacterias más exigentes. Pero si una partícula viral es incorporada a células vivas sensibles, se comporta en forma activa, y por lo tanto tomará el comando de la maquinaria enzimático de la célula huésped logrando así su replicación. La multiplicación de los virus animales, vegetales y bacteriófagos resulta similar en sus principios pero, cada una de ellas tiene particularidades; esto basado principalmente en las diferencias entre las células que infectan. El desarrollo del conocimiento sobre la multiplicación de los virus animales ha sido posible por la utilización en el laboratorio de varios sistemas de aislamiento de virus en los cuales se puede estudiar el proceso de multiplicación viral. En un principio fueron animales y huevos embrionados los sistemas más comúnmente usados, pero actualmente esto ha sido casi totalmente sustituido por cultivos celulares, que ha favorecido el conocimiento de las etapas de la multiplicación viral.
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INFECCION VIRAL
Los Bacteriófagos que infectan células huésped, pueden establecer dos tipos de procesos:
1- Ciclo Lítico: en este tipo de ciclo el virus produce inmediatamente gran cantidad de ácidos nucleicos virales y proteínas de la cápside. Estos se ensamblan produciendo nuevas partículas virales que son liberadas al medio al producirse la lisis celular.
2- Ciclo Lisogénico: en este ciclo la relación entre célula huésped y virus, puede prolongase por periodos variables de tiempo. El virus integra su genoma al cromosoma bacteriano, replicándose conjuntamente el ácido nucleico del parásito y el del huésped. Un virus bacteriano integrado al cromosoma se denomina profago. Por lo tanto el profago se replica junto con el ADN bacteriano. En determinadas circunstancias (por ejemplo
ruptura del ADN bacteriano por luz ultravioleta o agentes químicos), el profago se activa, y comienza la producción de ácido nucleico viral y proteínas virales, produciendo luego la lisis celular. Las bacterias que portan profagos se denominan lisogénicas. Los Bacteriófagos que pueden integrarse como profagos y que no lisan inmediatamente a las células se denominan fagos atenuados.
Las etapas fundamentales de la infección viral son:-
**1. Adsorción-
- Penetración-
- Denudación-
- Latencia-
- Replicación-
- Maduración-
- Liberación
- Adsorción** Intervienen varios factores. Hay una atracción por fuerzas iónicas. A pH 7 los virus y las células tiene cargas negativas de modo que es necesario la presencia de iones positivos, cumpliendo muy eficazmente este requerimiento los iones de Magnesio. Otro factor importante en esta etapa es la interacción de sitios específicos de la partícula viral con receptores celulares específicos. Esto determina la especificidad de algunos virus para crecer en células de origen específico, por ejemplo, el virus de polio sólo puede crecer en células de origen humano y de primates. Otros virus presentan estructuras especializadas en su superficie que les permiten cumplir con esta etapa de forma muy especializada. Estas estructuras son glicoproteínas las cuales reconocen receptores celulares específicos y se pueden aislar hoy día esos elementos en forma de complejos virus-célula. 2. Penetración La penetración de los virus una vez adsorbidos, puede realizarse de varias maneras
