¡Descarga UNITAT 09. Microorganismes y más Apuntes en PDF de Biología solo en Docsity!
ELS MICROORGANISMES
1. Concepte i tipus de microorganismes:
Els microbis o microorganismes són éssers vius de mida microscòpica. Cada cèl·lula microbiana pot fer per si mateixa totes les funcions vitals, com el metabolisme, el creixement, la relació i la reproducció.
CARACTERÍSTIQUES PROCARIOTES EUCARIOTES Coberta o embolcall nuclear
Sense coberta. No tenen nucli i no fan la mitosi.
Amb embolcall. Tenen nucli i fan la mitosi. Orgànuls Només ribosomes i mesosomes.
Mitocondris, vacúols, plasts, ribosomes, etc. DNA Una sola molècula; no forma cromosomes.
Algunes o moltes molècules; formen cromosomes. Paret cel·lular Prima i de peptidoglicà. De cel·lulosa (algues), o quitina (fongs); no en tenen (protozous)
Els microorganismes es troben en 3 dominis; Archaea, Bacteria i Eukarya. Les unitats de mesura: Micròmetre, Nanòmetre i Àngstrom 1mm = 10 3 μm= 10 6 nm = 10 7 Å LUCA és l’últim avantpassat comú entre els 3 dominis.
DOMINI DELS ÉSSER VIUS
Característiques Bacteria Archaea Eukarya Cobertura o embolcall nuclear - - + Orgànuls membranosos - - + Peptidoglicans paret cel·lular + - - aa iniciador síntesi proteïnes Fromilmetionina Metionina Metionina Histones associades DNA - + + Cromosoma circular + + - Capacitat créixer > 100ºC NO Algunes NO
2. Els eubacteris:
4 tipus morfològics de bacteris:
Tipus morfològics de bacteris Bacil Coc Espiril Vibrió
Bastó Esfèric Bastó cargolat Coma ortogràfica
Els bacils poden formar cadenes lineals , ja que el procés de divisió té lloc en 1 direcció. Els cocs poden dividir-se en diferents direccions.
Agrupacions dels cocs Diplococs Estreptococs Estafilococs Sarcines
Parelles Cadenes Raïms d’individus Associacions tridimensionals regulars
2.1. Estructura bacteriana Càpsula bacteriana, pot faltar. Paret bacteriana. Membrana plasmàtica. Citoplasma i morfoplasma. Cromosoma bacterià.
CÀPSULA BACTERIANA
o Capa mucosa de diferents polisacàrids que envolta la paret bacteriana. o Rígida, però si absorbeix H 2 O, augmenta de gruix i es torna mucilaginosa. o Molts bacteris patògens tenen càpsula; dificulta que els anticossos i les cèl·lules fagocítiques de l’hoste els reconeguin i els destrueixin. o FUNCIÓ : mecanisme de defensa davant la dessecació del medi.
PARET BACTERIANA
o Coberta rígida. o La diferent composició de la paret fa que els bacteris reaccionin de manera diferent quan es tracten amb els tinció de Gram , de la qual es distingeixen: bacteris grampositius (gram+^ ) , queden de color blau i gramnegatius (gram - ) , queden de color vermell. o En els 2 tipus la paret té una capa de mureïna , un peptidoglicà.
- Paret bacteris gram +^ : monoestratificada i formada per una capa gruixuda de peptidoglicans.
- Paret bacteris gram -^ : biestratificada, té una capa basal fina de peptidoglicans sobre la qual hi ha una membrana externa constituïda per una doble capa lipídica : conté un gran nombre de proteïnes , la majoria amb activitat enzimàtica, i lipopolisacàrids , que es projecten a l’exterior. Entre les 2 capes hi ha l’ espai periplasmàtic. o FUNCIÓ : mantenir la forma.
- Pèls d’unió o fímbries: curts, per adherir-se a la superfície de les cèl·lules.
2.2. Fisiologia bacteriana Cal estudiar-los al laboratori en cultius controlats i purs. Els medis de cultiu bacterians són dissolucions aquoses que tenen sals minerals i nutrients. Es preparen en medi líquid en tubs d’assaig o també s’utilitzen medis de cultiu en estat de gel , semisòlid, que obtenen quan s’afegeix una substància gelificant com l’ agar-agar.
FUNCIÓ DE NUTRICIÓ
o Els bacteris poden dur a terme tots els tipus de metabolisme.
FUNCIÓ DE RELACIÓ
o El desplaçament pot efectuar-se per mitjà de reptació , moviments de contracció i dilatació o per flagels. o Els que viuen al sòl, enfrontant-se a condicions adverses, entren en un període de metabolisme reduït i protegeixen el seu DNA al voltant del qual formen una coberta que dona lloc a l’ endòspora. Quan la resta de cèl·lula bacteriana es destrueix, les endòspores queden lliures al sòl = exòspores , poden sobreviure en condicions ambientals adverses; altes temperatures, sequeres, agents químics, etc.
FUNCIÓ DE REPRODUCCIÓ
o De tipus asexual, per mitjà de bipartició, per la qual cosa les colònies de bacteris entén formades per individus clònics. o Mecanismes parasexuals : mecanismes d’intercanvi d’info. genètica. Només es transmeten uns quants gens , NO tot el mat. genètic.
- Conjugació: un bacteri donador transmet DNA per mitjà d’un pèl sexual a un altre bacteri receptor. Els bacteris donadors tenen, a més del seu DNA, un plasmidi F o factor F , que conté els gens que informen de la producció de pèls sexuals. Els bacteris amb plasmidis F = F+^ i els que no = F-. Els plasmidis F s’ autodupliquen. En la transmissió del plasmidi només passa d’un bacteri a un altre una de les dues cadenes del plasmidi.
De vegades un plasmidi F s’intercala dins el DNA bacterià; el plasmidi s’anomena episoma. Aquests bacteris Hfr són capaços de donar DNA als bacteris F-. En la conjugació, un bacteri Hfr transmet part del seu plasmidi F i algun dels
gens adjacents del seu cromosoma, que es recombinen amb el DNA del bacteri receptor i hi queden integrats.
- Transducció: intercanvi genètic accidental a través d’un agent transmissor , generalment un virus, el qual transporta fragments de DNA procedents de l’últim bacteri parasitat.
- Transformació: un bacteri introdueix a dins seu fragments de DNA que estaven lliures en el medi i procedien de la lisi d’altres bacteris.
Aquests mecanismes d’intercanvi genètic expliquen la variabilitat genètica que poden presentar alguns bacteris en viure juntament amb espècies diferents.
2.3. Tipus d’eubacteris
BACTERIS PORPRATS I VERDS
o Bacteris fotosintètics i anaerobis.
CIANOBACTERIS
o També cianofícies o algues verdes blavoses. o Bacteris fotosintètics aerobis.
o Metanògens: viuen en condicions d’anaerobiosi i poden produir metà (CH 4 ). Són els responsables de la producció de metà als pantans , plantes depuradores d’aigües residuals i aparells digestius d’animals.
4. Microorganismes eucariotes:
ALGUES MIRCOOSCÒPIQUES
o Tenen cloroplasts on es duu a terme la fotosíntesi. o Viuen preferentment en medis aquàtics i al mar formen el fitoplàncton.
- Diatomes: tenen una paret cel·lular de sílice. Són els productors primaris + importants en medis aquàtics (mar i aigua dolça).
- Dinoflagel·lades: algunes espècies marines , per l’abundància de nutrients minerals , es reprodueixen molt ràpidament i poden tenyir de vermell les zones marines = marees roges. Algunes espècies del gènere Gonyaulax , produeixen neurotoxines, que s’acumulen sense produir efectes nocius en animals filtradors (mol·luscs); quan les toxines arriben a nivells tròfics de consumidors secundaris , poden produir greus efectes d’ enverinament.
PROTOZOUS
o Microorganismes unicel·lulars eucariotes heteròtrofs, sense paret cel·lular. o Presenten algunes característiques que tenen els animals ; capacitat de desplaçament, sensibilitat davant estímuls, etc. GRUP LOCOMOCIÓ Flagel·lats flagels Amebes pseudòpodes Esporozous contracció del cos Ciliats cilis o Reproducció asexual:
- Divisió binària: procés gairebé igual a la mitosi.
- Esporulació: divisió múltiple que consisteix en la formació de nombrosos protozous fills a partir d’1 sol. Els ciliats es duu a terme un fenomen de sexualitat anomenat conjugació ; consisteix en la fusió temporal de 2 individus on segueix un intercanvi d’una part del DNA, de manera que s’afavoreix la variabilitat genètica.
FONGS MIRCOOSCÒPICS
o Són eucariotes unicel·lulars o pluricel·lulars de nutrició heteròtrofa i digestió externa.
- Fongs saprofítics: sobre matèria vegetal morta.
- Fongs paràsits: s’alimenten a partir de matèria orgànica de plantes o animals vius.
o Fongs unicel·lulars més coneguts = llevats ; viuen en medis molt ensucrats. A causa dels processos fermentatius que desenvolupen, són utilitzats industrialment. Els del gènere Saccharomyces són utilitzats per obtenir vi , sidra i cervesa i pa. o Fongs pluricel·lulars destaquen les floridures ; fongs filamentosos constituïts per hifes (cadenes de cèl·lules del fong). Les espores de les floridures es formen a l’extrem de les hifes; conidis (esporangis) i conidiòspores (espores que s’hi formen).
5. Els virus:
Virus o agents infecciosos acel·lulars que no tenen metabolisme i només poden reproduir-se dins d’altres cèl·lules. 2 fases: o Extracel·lular: totalment inerts. Se’ls anomena virions. o Intracel·lular: s’adhereixen a la superfície de cèl·lules hostes, introdueixen els seus genomes i inicien el procés de replicació utilitzant el sistema enzimàtic de l’hoste. Segons l’hoste, els virus es classifiquen en virus bacterians o bacteriòfags , virus vegetals i virus animals.
5.1. Estructura dels virus
GENOMA VÍRIC
o Una o diverses molècules de DNA o RNA. o Cadena oberta (lineal) o circular. o Monocatenària o bicatenària.
CÀPSIDA
o Coberta proteica que envolta el genoma víric. o Conjunt de genoma víric i càpsida = nucleocàpsida. o Formada per proteïnes globulars = capsòmers.
- Càpsida icosaèdrica : estructura polièdrica amb 20 cares triangulars. Ex: virus del refredat comú
- Càpsida helicoidal : formada per capsòmers disposats helicoïdalment. Ex: virus del mosaic del tabac
- Càpsida complexa de bacteriòfags : es compon del cap ; de tipus icosaèdric i que conté àcid nucleic, i cua ; adaptada per la injecció de l’àcid nucleic.
CICLE LISOGÈNIC
o Alguns virus, infecten una cèl·lula, no la destrueixen i els seu genoma passa a incorporar-se al DNA de la cèl·lula hoste. Virus = virus atenuats o pròfags i la cèl·lula receptora = cèl·lula lisogènica. o El DNA pròfag pot viure en forma latent durant diverses generacions de la cèl·lula hoste, fins que un estímul determinat indueixi la separació de DNA del pròfag del DNA de l’hoste; en aquest moment el DNA del pròfag iniciarà un cicle lític típic.
6. Biotecnologia microbiana:
Microbiologia industrial o biologia microbiana: processos industrials que utilitzen microorganismes per a obtenir productes.
6.1. Microorganismes i processos de fermentació
SUBSTRAT PRODUCTE MICROORGANISME PROCÉS
Glucosa (suc raïm) Etanol^ (vi, ...)^ Llevat^ Saccharomyces^ Ferm.^ alcohòlica Glucosa À.^ Làctic^ Bacteri^ Lactobacillus^ Ferm.^ Làctica Etanol (vi) À.^ Acètic^ (vinagre)^ Bacteris^ Acetobacter^ Respiració^ aeròbica (oxidació incompleta etanol)
6.2. Producció antibiòtics Els antibiòtics que es fan a la indústria són productes de síntesi, no de catabolisme. Es coneixen prop de 800 antibiòtics produïts per; fongs del gènere Penicillium o bacteris del gènere Bacillus. La producció industrial d’antibiòtics ha crescut. Són diverses les causes : o Descobriment d’espècies microbianes que tenen més capacitat de producció. o Tècnica de cultiu submergit en els fermentadors industrials. o Selecció de soques mutants, que tenen més capacitat de produir antibiòtics. o Millora del mètode de purificació de l’antibiòtic.
Espectre antibacterià: abans de procedir a la producció industrial de l’antibiòtic s’ha de determinar l’efecte i diferents concentracions sobre diversos bacteris.
6.3. Producció vitamines, aa i enzims
Vitamines:^ ex : vitamina^ B 12 , riboflavina. aa: els aminoàcids produïts s’utilitzen per potenciar el gust dels aliments, com edulcorants artificials , additius o antioxidants. Enzims extracel·lulars: són proteases, amilasa, ... Aquests enzims s’utilitzen en la fabricació del pa , pastisseria o farmàcia , entre altres.
6.4. Microorganismes i control de plagues d’insectes Microorganismes entomopatògens ; microorganismes que infecten els insectes adults o els estats larvaris , i els maten o bé són capaços de secretar diverses substàncies que actuen com a verí.
6.5. Microorganismes i la indústria alimentària Control microbiològic dels aliments, procés: o Observar els microbis per mitjà del microscopi òptic. o Determinar a quin grup pertanyen. o Esbrinar el tipus de metabolisme. o Recompte de microorganismes presents enl’aliment. o Determinar l’ espècie. Un cop s’estableix una abundància màxima de microorganismes permesa en els aliments, després del control, aquests es poden considerar aptes o no aptes per al consum. La preservació dels aliments; requereix pràctiques per evitar la proliferació de microbis com; manipulació asèptica, tractament amb calor o amb baixes temperatures, deshidratació, afegiment d’additius químics o bé el tractament dels aliments amb rajos UV.
6.6. Microorganismes i l’enginyeria genètica Els avenços en enginyeria genètica , han determinat que els microorganismes, fàcils de cultivar i de reproducció ràpida, tinguin un paper important com a productors de molècules d’importància en medicina. L’ enginyeria genètica consisteix a introduir el gen que s’encarrega de controlar la producció de la molècula, que procedeix d’una molècula de DNA donant , en el material genètic d’un bacteri , principalment en algun dels plasmidis. Després, s’ afegeixen a un medi de cultiu amb bacteris, que els incorporen per mitjà de la transformació. Procés complex: o S’han d’ aïllar els plasmidis que es volen modificar. o Tractant el DNA donant i les molècules dels plasmidis amb enzims de restricció , es produeixen trencaments semblants.
