¡Descarga Características de organismos celulares: Propiedades de microorganismos - Prof. Ramos Gasc y más Apuntes en PDF de Microbiología solo en Docsity!
TEMA 1. INTRODUCCIÓN A LA MICROBIOLOGÍA
Microbiología: ciencia que estudia los organismos microscópicos. Procariotas, eucariotas,
viroides y priones. Son muy numerosos y básicos para la vida.
Características de los organismos celulares
Los microorganismos como todas las células tienen 3 características comunes:
- Metabolismo : incorporan nutrientes del medio, los transforman y expulsan desechos. La célula es por tanto, un sistema abierto. Todos las células tienen dos metabolismos; Genético ( replicación, transcripción y traducción) y Catalítico ( energía y biosíntesis).
- Reproducción (crecimiento) : las sustancias del medio se transforman en nuevas células, bajo la dirección genética de célulasl preexistentes.
- (^) Evolucionan : evolucionan adquiriendo nuevas propiedades biológicas.
Además de estas características, también poseen otras que solo tienen algunas células;
- Diferenciación : algunas células pueden formar nuevas estructuras como esporas, normalmente como parte de un ciclo de vida celular.
- Comunicación : interactúan unas con otras a través de mensajeros químicos.
Intercambio genético : algunas células pueden intercambiar material genético mediante ciertos mecanismos.
- Movilidad: algunas células pueden propulsarse.
La microbiología es una ciencia básica que tiene su lugar en muchas ciencias
aplicadas.
Ciencia básica : como ciencia biológica básica, la microbiología proporciona y desarrolla herramientas para investigarlos procesos fundamentales de la vida. Se ha obtenido un amplio conocimiento de las bases químicas y físicas de la vida mediante el estudio de los microorganismos, porque las células microbianas comparten muchas propiedades con las células de los organismos pluricelulares. Además, las células microbianas pueden crecer en cultivos de laboratorio fácilmente, lo que las hace idóneas para nuestros estudios.
Estudiamos:
- Técnicas básicas de manejo
- Control y cultivo microbiano
- Morfología estructura y composición química de la célula
- Fisiología microbiana
- Genética microbiana
- Taxonomía.
Ciencia aplicada : la microbiología trata muchos problemas prácticos importantes en la medicina , agricultura y la industria. Por ejemplo, la mayoría de las enfermedades de animales y plantas están causadas por microorganismos. Tienen además gran papel en la fertilidad del suelo y producción de animales domésticos. En la industria, la producción de antibióticos y proteínas humanas se basa en la utilización de microorganismos.
- Medicina : la inmensa mayoría de seres vivos pluricelulares, no podrían vivir sin microorganismos, ya que vivimos en simbiosis con gran cantidad de ellos. Por ejemplo, en el estómago con un pH de 2, tenemos 10 4 células/g. En el intestino delgado con un pH 4-5, tenemos alrededor de 10^8 células/ g. Por último en el intestino grueso con un pH de 7, tenemos mayor cantidad, alrededor de 10 11 células/g. Estos organismos nos protegen de patógenos y nos aportan vitaminas. Viven en muchas más partes de nuestro cuerpo.
En el caso de microorganismos patógenos, la medicina también se encarga de ellos, buscando antibióticos para erradicarlos.
- Agricultura: importancia de los microorganismos en el ciclo del Nitrógeno, y otros ciclos químicos como el del C. Fijan el N 2 atmosférico para que pueda ser consumido por las plantas y otros seres vivos, transformándolo en NH 3 (ejemplo, microorganismos simbióticos en la raíz de la leguminosa, formando nódulos). Gran importancia también en el rumen de los rumiantes para ayudarles a digerir la celulosa. Además juegan un gran papel en la fertilidad del suelo.
calentaba hasta ebullición no se descomponía, si no contenia endosporas claro. Esterilizacion. Los defensores de la generación espontánea criticaban que el matraz estuviera cerrado totalmente ya que se necesitaba aire fresco, y que el aire caliente dentro del matraz no era capaz de permitir el proceso.
Por ello Pasteur construyó un matraz con forma de cuello de cisne, donde las soluciones nutritivas se podían calentar hasta ebullición esterilizándose y después cuando el matraz se enfriaba, el aire podía entrar de nuevo, pero la curvatura del cuello del matraz evitaba que el material particulado conteniendo microorganismos alcanzase el interior del matraz.
Destacan otros éxistos de Pasteur como el desarrollo de vacunas contra el carbunco, el cólera aviar y la rabia durante 1880-1890.
Robert Koch (1843-1910). La enfermedad infecciosa y la microbiología del cultivo puro. Tras el descubrimiento de los microorganismos se sospechaba que estos pudieran ser los responsables de enfermedades, pero faltaban las pruebas definitivas.
En su trabajo inicial Koch estudió el carbunco, enfermedad del ganado que en ocasiones afecta al hombre, causada por una bacteria formadora de endosporas Bacillus anthracis. Koch manifestó que la bacteria estaba siempre en la sangre de los animales infectados. Sin embargo, que la bactería se encontrara allí no significaba necesariamente que esta fuera la causa de la enfermedad.
Koch empleó ratones como animales experimentales. Usando los controles apropiados, demostró que cuando una pequeña cantidad de sangre de un ratón enfermo se inyectaba en uno sano, rápidamente en este aparecía el carbunco, y si la sangre de este mismo ratón se inyectaba en uno sano, este también era infectado. Además demostró que la bacteria podía ser cultivada fuera del animal en caldos nutritivos, y después de muchas resiembras esta seguía causando la enfermedad. Mediante experimentos de este tipo, llevo a cabo sus trabajos sobre el agente causante de la tuberculosis y formuló los Postulados de Koch ;
- El organismo causante de la enfermedad debe estar siempre presente en los animales que sufran la enfermedad y no en individuos sanos.
- El organismo debe cultivarse en cultivo axénico o puro fuera del cuerpo del animal.
- Cuando dicho cultivo se inocula a un animal susceptible, debe inicial en él los síntomas característicos de la enfermedad.
- El organismo debe aislarse nuevamente de estos animales experimentales y cultivarse de nuevo en el laboratorio, tras lo cual debe mostrar las mimas propiedades que el organismo originas.
Todos estos estudios los aplicó a la tuberculosis, aisló la bacteria causante, y por este trabajo en 1905 le dieron el Premio Nobel de fisiología y medicina.
Martinus Beijerink y la técnica de los cultivos de enriquecimiento. (1851-1931) Botánico holandés que llego a la microbiología a través del estudio de la microbiología de las plantas. Formuló la técnica del cultivo de enriquecimiento. Gracias a esta técnica los microorganismos se aíslan de muestras naturales de un modo muy selectivo mediante la manipulación de las condiciones nutricionales y de incubación. Su método se demostró cuando Winogradsky aisló la bacteria fijado de nitrógeno Azotobacter.
Sergei Winogradsky y el concepto de quimiolitotrofía. (1856-1953). Tenía intereses similares a Beijerink, y tenía particular interés en las bacterias del suelo implicadas en los ciclos del Nitrógeno y del Azufre, como las bacterias nitrificantes y las rojas del azufre. Demostró que existían determinadas bacterias relacionadas con las trasnformaciones biogeoquímicas específicas. A lo largo de su estudio sobre las bacterias oxidantes del azufre propuso el concepto de quimiolitotrofía ; la oxidación de compuestos inorgánicos acoplada a la obtención de energía utilizable. Además, estudiando el proceso de nitrificación, concluyó que las bacterias nitrificantes obtenían el carbono del CO 2 , y que las bacterías fototrofas eran autótrofas.
EL ORIGEN DE LA VIDA EN LA TIERRA
La edad de la Tierra es de unos 4.600 millones de años. Los científicos tienen evidencias de que la vida apareció hace 3.900-3.800 millones de años , y de que estos primeros organismos eran exclusivamente microbianos. De hecho, los microorganismos han sido la única forma de vida en la Tierra durante la mayor parte de su historia. Poco a poco, y a lo largo de enormes periodos de tiempo, aparecieron los organismos superiores.
Durante los 2 primeros miles de millones de años de su existencia, la atmósfera de la Tierra era anóxida ; no había O 2 , y estaban presentes el N 2 , el CO 2 , y otros cuantos gases. En estas condiciones, solamente pueden vivir microorganismos con metabolismos anaerobios, aunque estos estaban representados por muchos tipos celulares, entre los que se incluían los Metanógenos.
La aparición de los primero microorganismos fototrofos, ocurrió en los primeros mil millones de años de la historia terrestre. Los primeros fototrofos fueron relativamente sencillos, como las bacterias rojas y otras bacterias relacionadas con ellas que actualmente se encuentran en hábitats anóxidos. Casi 1.000 millones de años después, las cianobacterias evolucionaron a partir de estos fototrofos primitivos y comenzaron el largo y lento proceso de oxigenar la atmósfera. A continuación, inducidas por el aumento de oxígeno en la atmósfera, las formas multicelulares evolucionaron hasta culminar más tarde con las plantas y los animales que hoy conocemos.
La evolución es el proceso de cambio que ocurre en una línea de descendencia a lo largo del tiempo y que origina la aparición de nuevas variedades y especies de organismos. La evolución tiene lugar en cualquier sistema autorreplicativo en que surjan variaciones a causa de
A pesar de la mayor relación genética entre arqueas y eucariotas, los organismos de los dos dominios procariotas, Bacteria y Archaea comparten propiedades fundamentales que están ausentes en Eukarya.
Ambos tipos de procariotas, son microorganismos unicelulares, la mayoría se dividen por escisión binaria , y otros lo hacen por gemación. Ni las bacterias ni las arqueas tienen núcleo, ni orgánulos rodeados por membranas. Por lo tanto, comparten algunos rasgos como la transcripción y transducción acopladas. Ninguna de las dos tiene tampoco secuencias intercaladas ( intrones ). El crecimiento relativamente rápido como células individuales crea una presión sobre el genoma pequeño y compacto con poco DNA no codificante extra.
Ni las bacterias ni las arqueas poseen flagelos largos que utilizan ATP como fuente de energía. Tienen flagelos con bases rotantes que toman su energía de la fuerza protomotriz y cuyo eje es una hélice sencilla de subunidades proteicas.
Además comparten otras muchas características; poseen un solo cromosoma circular , y transcriben agrupaciones de genes controlado por una unidad (operón). Utilizan secuencias Shine-Dalgarno para indicar a los ribosomas donde iniciar la transcripción y carecen de la caperuza típica del RNAm de eucariotas.
La regulación de la transcripción en arqueas es ampliamente bacteriana, ya que descansa en las proteínas de unión al DNA, represoras y activadoras, que se unen a los sitios de la región promotora.
DIFERENCIAS ENTRE MICROORGANISMOS
Todas las células tienen bastantes características en común, y comparten muchos componentes. Todas poseen membrana citoplasmática que separa el interior celular, citoplasma , del medio externo. En el citoplasma encontramos pequeñas moléculas orgánicas, diversos iones inorgánicos y ribosomas. La pared celular proporciona rigidez estructural a la
célula. Relativamente permeable y situada por fuera de la membrana citoplasmática. Las células vegetales y las de la mayoría de los microorganismos presentan pared celular, sin embargo en células animales no las presentan (estas refuerzan la célula gracias al citoesqueleto).
PROCARIOTAS VS EUCARIOTAS
Los eucariotas tienen su DNA en un núcleo rodeado de membrana , y son por lo general más grandes y de estructura más compleja que los procariotas. En eucariotas la transcripción ocurre en el núcleo y la transducción en el citoplasma , ocurren en lugares diferentes. Además tienen estructuras llamadas orgánulos , que están limitados por membranas. Los orgánulos comprenden el núcleo, las mitocondrias y los cloroplastos. El núcleo alberga el genoma, y en él ocurre la transcripción. Las mitocondrias y los cloroplastos contienen su propio genoma más pequeño y desempeña funciones específicas en la generación de energía, respiración y fotosíntesis. Los microorganismos eucarióticos son algunas algas , hongos y protozoos.
Los procariotas tienen una estructura interna más simple, carecen de orgánulos rodeados de membrana. Presentan la transcripción y la transducción acoplada al citoplasma ya que no su DNA no está encerrado en el núcleo, no tienen núcleo. Sin embargo, en contraste con las eucariotas, las procariotas utilizan su membrana citoplásmica para generar energía y contienen genomas pequeños y compactos constituidos por DNA circular.
En cuanto al tamaño, los procariotas son mucho más pequeños, E.coli mide entre 1-3 μm de diámetro, y una levadura mide 8μm de diámetro (algunas eucariotas hasta cientos de μm).
