¡Descarga micro temes 19-20 y más Apuntes en PDF de Microbiología solo en Docsity!
TEMA 19. ARCHAEA
La filogènia divideix a Archaea en 4 fílums:
- Euryarchaeota: (eurus = ampli, es refereix als nombrosos nínxols ecològics que ocupen, amb diversos patrons metabòlics. Archios = antic). El grup metabòlic dominant és el dels metanògens, però també hi trobem als halòfils.
- Crenarchaeota: (crenar = manantial). Hàbitats de baixa i d'elevada temperatura (hipertermòfils). Metabolisme relacionat amb el S. Es pensa que s'assembla a l'organisme Arquea ancestral. La majoria no es poden cultivar.
- Nanoarchaeota: Nanoarchaeum. Molt petit (0,4 um). Hipertermòfil. Paràsit d'un Ignicoccus (un crenarchaeota). Forma de vida més primitiva.
- Korarchaeota: descobert recentment (seqüències rRNA). Termòfils extrems. No cultivat.
· Hàbitats: les Arquees es troben a tot arreu, fins i tot en ambients extrems (molt freds, molt calents, molt àcids, molt alcalins, molt reductors, d'elevada osmolaritat...).
Morfologia
Les Arquees mesuren de 0,1 a 15 micres de diàmetre. Presenten formes diverses: esferes, espirals, plats, filaments, cocs, bacils...
Poden presentar flagels (o no), però els flagels d'Arquees no són homòlegs amb els dels bacteris. Creixen per la base (no per la punta), són proteïcs, i no estan buits per dins. Convergència evolutiva. Funció locomotora.
Paret cel·lular
La paret cel·lular protegeix a la cèl·lula dels canvis de pressió osmòtica i li dóna una forma (bacil, coc... les esferes irregulars no tenen paret cel·lular).
Mai trobem membrana externa, de manera que la tinció de Gram no ens dóna la mateixa informació que en bacteris:
- Paret gruixuda: Gram + (paret cel·lular de pseudomureïna o un altre carbohidrat complex).
- Paret proteica: Gram - (paret cel·lular amb una capa fina de proteïnes o glicoproteïnes; sense membrana externa; sense paret cel·lular).
Les arquees no tenen peptidoglicà (ni àcid muràmic, ni D-aminoàcids). En canvi, estan formades per:
- Pseudopeptidoglicà
- Polisacàrids
- Glicoproteïnes
- Proteïnes
A més, les Arquees presenten làmina S, que dóna resistència a la cèl·lula. Són làmines de proteïnes o glicoproteïnes ben estructurades, comuns en les Arquees, on potser són la única estructura que presenten fora de la membrana plasmàtica.
Membrana citoplasmàtica
No tenen àcids grassos. Algunes presenten bicapa lipídica i altres, monocapa (menys fluidesa, més rígida i estable, estratègia contra les altes Tº), formada per diglicerol tetraèters. La molècula que s'enganxa amb el glicerol és una cadena policarbonada (cadena de repeticions d'isoprens).
Més eficient en elevades Tº i baixa acidesa.
Genètica
Presenten els mateixos cromosomes que els bacteris. Model semiconservatiu. Nucleosoma "light". La maquinària de replicació de DNA s'assembla més a Eukarya que a Bacteria.
Metabolisme
Molta variació entre els diferents grups. Trobem molts quimiolitòtrofs (obtenen energia a partir de compostos inorgànics), però també hi ha quimioorganòtrofs, autòtrofs, fotòtrofs, etc. Poden ser aerobis, facultatius o anaerobis estrictes.
Fixen el CO2 per les vies reductores de l'acetil-coA i del CAT. Tenen la capacitat d'obtenir energia de l'H2 i altres compostos inorgànics; i una habilitat exclusiva de sintetitzar metà (alguns). Estan relacionats amb compostos de sofre com acceptors o donadors d'electrons.
Hàbitats: ambients aquàtics hipersalins, salines, aliments salats...
Dependència absoluta de NaCl en concentracions elevades (mínima 1,5M - òptima 3-4M) per a mantenir l'estabilitat de la membrana. Concentració intracel·lular de K+ per a compensar la pressió osmòtica i la pèrdua d'H2O.
Presenten pigments (carotenoides) per protegir-se contra les radiacions. Color rosat, taronja, vermell... dels seus hàbitats per presència dels pigments protectors i de bacteriorodopsina. --> utilització d'energia lumínica sense clorofil·la a baixes concentracions d'O2 per formar una membrana purpúrea amb bacteriorodopsina.
Fototrofia basada en la bacteriorodopsina --> la bacteriorodopsina és el sistema fotosintètic més senzill que es coneix, degut a que genera un gradient electroquímic a partir d'energia de la llum (transportant protons a través de la membrana), que és aprofitat per la ATP sintasa per obtenir energia. La BR és una proteïna transmembrana de l'Arquea Heliobacterium salinarum , i està unida covalentment a una molècula de retinal, un cromòfor responsable de que, al ser activada per la llum, la BR bombegi protons des de l'interior a l'exterior de la cèl·lula. Aquest bombeig es realitza mitjançant un fotocicle, successió d'estats conformacionals i bioquímics anomenats intermediaris pels que passa la proteïna per dur a terme la translocació de protons. El gradient electroquímic de protons generat es aprofitat per les ATP sintases per a sintetitzar ATP, energia que és utilitzada per la bactèria en cas d'emergència quan hi ha una baixa disponibilitat d'oxigen en l'ambient.
- Sense paret Cèl·lules pleomòrfiques sense paret cel·lular. Termoacidòfiles i quimioorganòtrofes. Anaerobies facultatives. La membrana plasmàtica una glicoproteïna rica en manosa i un lipoglicà.
- Termòfils extrems Molts d'ells també són acidòfils. Comencen per "Thermo-" o "Pyro-". Termofilia obligada (55º - 110ºC). Metabolisme relacionat amb els compostos del sofre. Autòtrofs o heteròtrofs. Normalment són anaeròbics, però també poden ser aeròbics o facultatius. Hàbitats: aigües calentes i sulfatades.
· Quimioorganòtrofs: utilitzen el S com acceptor d'electrons (S -> H2S). 110 ºC màxim.
· Quimiolitòtrofs: utilitzen S / H2S com a donadors d'electrons -> SO
- H+ Acidifiquen el medi. 121 ºC màxim.
· Bioestabilitat a elevades temperatures :
- Plegament de les proteïnes -> més resistència a la desnaturalització
- Chaperonines que mantenen l'estructura i la funció de les proteïnes ("termosoma" de Pyrodictium ).
- Presència de DNA girasa inversa, una DNA topoisomerasa que introdueix enrotllament positiu al DNA.
- Proteïnes bàsiques tipus histones (homòlogues a eucariotes) compacten el DNA en "nucleosomes". --> Degut a la seva elevada termoestabilitat, els enzims de les termòfiles estan sent utilitzats en diferents aplicacions comercials: detergents amb proteases i lipases termoestables, DNA polimerases utilitzades en PCR, i altres tècniques moleculars que es desenvolupen a elevades temperatures.
--> Thermoproteus : anaerobi estricte. Termoacidòfil (Tº òptima 70- ºC; pH òptim 2,5-6,5). Quimioorganòtrof (oxidació de productes orgànics amb Sº com a acceptor final d'electrons) o quimiolitòtrof (H2 donador d'electrons / Sº acceptor), amb CO o CO2 com a font de carboni.
--> Pyrodictium : Tº òptima 105 ºC. Presenta les mateixes característiques fisiològiques que Thermoproteus. Autotrofia: producció primària de fonts hidrotermals submarines.
--> Thermoplasma : Termoacidòfil (Tº òptima 55-59 ºC; pH òptim 1-2). Sense paret. Membrana amb lipoglicà: monocapa de tetraèters amb manosa i glucosa, i glicoproteïnes. Hàbitat: piles de mines de carbó, riques en pirita de ferro (FeS2).
TEMA 20. BACTERIS FOTOSINTÈTICS
Antigament, només hi havia un fotosistema, anomenat PS 1,5 (fotosistema 1,5). Aquest es va duplicar, i va donar lloc, per divergència, al fotosistema I (PS1) i al fotosistema II (PS2). Més endavant, per transferència lateral, o per fusió de dues cèl·lules, van tornar a coincidir el PS1 i el PS2 en el mateix genoma, donant lloc a les cianobactèries.
d'e-. També trobem uns pigments anomenats ficobilisomes, i vesícules de gas per a flotar on la llum arriba.
Fixen CO2 mitjançant el cicle de Calvin, i fixen N2 atmosfèric gràcies a l'heterocist. La fixació de N2 és un procés pel qual el nitrogen s'obté en la forma inert de l'atmòsfera terrestre, i es converteix en compostos de nitrogen. Es necessita una gran quantitat d'energia en forma d'ATP i una gran quantitat de poder reductor (NADH). Gràcies a l'enzim nitrogenasa, en els heterocists es trenca el N2, combinant-lo amb H2, i formant NH4+.
- L'heterocist és una cèl·lula especialitzada per fixar N2 amb una paret gruixuda de glicoproteïna. Es comunica amb les cèl·lules veïnes per microplasmodesmes. No funciona el fotosistema II, de manera que no es desprèn oxigen. D'aquesta manera, poden protegir a l'enzim nitrogenasa contra l'oxigen, ja que la fixació de N2 és un procés completament anaeròbic.
ex: Anabaena , Oscillatoria , Nostoc ...
Bacteris fotosintètics anoxigènics
- No proteobacteris
- Bacteris verds no del sofre --> són del fílum Chloroflexi (ex: Chloroflexus ). Realitzen la fotosíntesi anoxigènica (700-800 nm) i tenen l'aparell fotosintètic en clorosomes. Són filamentosos i fixen el CO2 mitjançant el cicle de l'hidroxipropionat. Poden ser fotoheteròtrofs (donadors d'e-: compostos inorgànics) o fotoautòtrofs (donadors d'e-: H2S, H2). Són quimioorganòtrofs en condicions aeròbiques i foscor.
- Bacteris verds del sofre --> són del fílum Chlorobi (ex: Chlorobium ). Realitzen la fotosíntesi anoxigènica (700-800 nm) i tenen l'aparell fotosintètic en clorosomes. Presenten dipòsits de sofre fora del citoplasma,i fixen CO2 mitjançant el cicle reductor del CAT. Utilitzen l'H2S com a donador d'electrons (H2S -> Sº -> SO42-)
- Clorosomes: estructura proteica que conté els pigments antenta per a realitzar la fotosíntesi, i estan connectats amb la membrana citoplasmàtica.
- Proteobacteris
- Bacteris porpra no del sofre --> alfa-proteobacteris. Presenten l'aparell fotosintètic en invaginacions de membrana i realitzen la fotosíntesi anoxigènica (800-1000 nm). Viuen en ambients aquàtics i presenten morfologia variable. Poden ser fotoheteròtrofs o quimioorganòtrofs. Fixen CO2 mitjançant el cicle de Calvin, i utilitzen bàsicament compostos orgànics com a donadors d'electrons. ex: Rhodospirillum.
- Bacteris porpra del sofre --> gamma-proteobacteris. Són anaeròbies estrictes i realitzen la fotosíntesi anoxigènica (800-1000 nm). El seu aparell fotosintètic es troba en invaginacions de la membrana. Fixa CO2 mitjançant el cicle de Calvin, i presenta grànuls de sofre a l' interior del citoplasma. H2S actua com a donador d'electrons (H2S -
Sº -> SO42-) ex: Chromatium.
- No tenen clorosomes. Tenen l'aparell fotosintètic tot barrejat a la membrana (pigments antena, centres de reacció...) i el que fan per adquirir més energia és invaginar la membrana, per tenir més superfície.
- Heliobacteris
Gram +, fílum Firmicutes. Baix contingut en G+C. Viuen en hàbitats no aquàtics i són fixadores de N2. Són anaeròbies estrictes i realitzen la fotosíntesi anoxigènica (790 nm). Tenen el fotosistema tipus I, i presenten la bacterioclorofil·la g. No fixen CO2, són fotoheteròtrofs. Formen endospores. ex: Heliobacterium.
Altres Phylums
Phylum Chlamydiae
Són bacteris Gram-, cocoids o bacilars, immòbils, molt petits. Presenten unes capacitats biosintètiques molt limitades, de manera que són paràsits intracel·lulars obligats, ja que tenen una dependència biosintètica. No requereixen vector. El seu genoma és molt petit (1 Mpb) i són paràsits de mamífers i aus.
El seu cicle de desenvolupament es divideix en dos:
--> Borrelia : anaerobis o microaeròfils. Espècies patògenes causen febres recurrents ("Lyme Disease"). --> Leptospira : aerobi, de vida lliure o patògen de mamífers (per contacte o ingestió d'aigua contaminada amb excrements de rosegadors). --> Treponema : anaerobis o microaeròfils. Poden ser components de la flora normal o patògens, com T. pallidum (sífilis).
- Treponema pallidum : és l'agent causal de la sífilis. És microaerofílic (presenta un sistema de citocroms) i el seu metabolisme és depenent de l'hoste. És sensible a temperatures elevades i a l'estrés ambiental. S'instal·la a zones fredes i humides del cos (genitals: transmissió per contacte).
La sífilis és la més clàssica de les malaties venèries. Es caracteritza per l'aparició d'úlceres típiques -> xancre (xancre dur). La malaltia passa per diverses etapes al llarg dels anys: formació de xancres (llagues), transmissió pel cos, afectació al sistema nerviós... Es pot transmetre als nou nats (sífilis congènita).
Cal destacar que de gonorrea hi ha més casos que de sífilis, perquè en la primera fase passa inadvertida, sobretot en dones. Si no es tracta, es va propagant. Pugen els casos de gonorrea quan es comencen a utilitzar píldores anticonceptives, ja que d'aquesta manera no feien servir preservatiu. Però els casos tornen a baixar a partir dels anys 80 quan se sap que la SIDA és de transmissió sexual i es tornen a fer servir preservatius.
