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Tema 17. Biología de los Microorganismos

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Tema 17 de 2º de Bachillerato sobre los Microorganismos

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Tema 17. Biología de los Microorganismos

  1. 1. Los microorganismos TEMA 17
  2. 2. CELULARES ACELULARES VIRUS: Ác. Nucleícos y proteínas VIROIDES: moléculas de RNA PRIONES: proteínas infecciosas MICROORGANISMOS PROCARIOTAS EUCARIOTAS MICROORGANISMOS
  3. 3. DOMINIO EUCARYADOMINIO ARCHAEA REINO MONERAS MICROORGANISMOS CELULARES (según clasificación Woese 1990) PROCARIOTAS EUCARIOTAS REINO PROTOCTISTAS DOMINIO BACTERIA REINO HONGOS
  4. 4. MICROBIOLOGÍA • Se ocupa de los Microorganismos o microbios (Reinos Monera, Protoctista y Fúngico) • Organismos unicelulares • Procariotas (Reino Moneras): Bacterias, Cianobacterias, Micoplasmas (bacterias sin pared) y Arqueobacterias. • Eucariotas (Reino Protoctistas y Reino Fungi): Protozoos acuáticos y Algas unicelulares del fitoplancton y levaduras • Organismos pluricelulares: no forman tejidos • Reino Protoctistas : Grupo de los Mixomicetos (parásitos de plantas como mildius y royas blancas) • Reino Hongos : mohos → naranja, levaduras, micorrizas y parásitos de plantas (oidios) y de animales (tiñas piel) • Organismos acelulares: Virus
  5. 5. MICROORGANISMOS PROCARIOTAS Reino Moneras MICROORGANISMOS EUCARIOTAS Reino Protoctistas VIRUS Bacterias Virus Algas microscópicas Protozoos Arqueobacterias VIROIDES Y PRIONES Cianobacterias MICROORGANISMOS EUCARIOTAS Reino Hongos Hongos Levaduras
  6. 6. Los virus • Son parásitos intracelulares obligados, carecen de metabolismo propio. • Están formados por: • Un ácido nucleico, DNA o RNA (pero nunca los dos). • Una envoltura proteica : cápsida • Algunos presentan una envoltura membranosa. • La partícula viral perfectamente constituida que puede abandonar la célula infectada y transmitirse a otra se denomina virión.
  7. 7. Tamaño de los virus • Su sencilla estructura hace de ellos organismos de muy pequeño tamaño, del orden de los 10 a 100 nm, mientras que las bacterias tienen un tamaño medio entre 1 y 10 µm (es decir, 100 veces mayores).
  8. 8. Estructura virus ESTRUCTURA DE LOS VIRUS Genoma vírico Cubierta membranosaCápsida Cápsida icosaédrica Cápsida helicoidal Cápsida compleja ADN Glicoproteína Adenovirus ARN Virus del mosaico del tabaco Capsómeros
  9. 9. Clasificación de los virus • Según el tipo de célula a la que infectan: • Virus animales: gripe, sida… • Virus vegetales: mosaico del tabaco… • Fagos o bacteriofagos: T4 • Según el material hereditario: • Virus de DNA circular o lineal • Virus de RNA monocatenario o bicatenario • Según la forma de la cápside: • Virus icosaédricos como el virus de la polio • Virus helicoidales como el mosaico del tabaco • Virus complejos como los bacteriófagos • Virus con envoltura como el virus del sida
  10. 10. Clasificación de virus (según la cápsida)
  11. 11. Clasificación de virus (según la cápsida)
  12. 12. Clasificación de virus (según la cápsida)
  13. 13. Clasificación de virus (según la cápsida) Virus con envoltura • La mayoría de los virus animales, poseen una envoltura membranosa. • Esta bicapa lipídica posee glicoproteínas codificadas por el virus y dispuestas hacia el exterior, a modo de espículas. • Constituyen su sistema de anclaje a los receptores de membrana de las células hospedadoras . • Esta envoltura es muy importante desde el punto de vista inmunológico.
  14. 14. Ciclo vital de los virus • Fase extracelular, el virión está inactivo, es como una partícula inerte compuesta de proteínas y ácidos nucleicos. • Fase intracelular, el virus se autoreplica, aprovechando la materia prima de la célula infectada y su maquinaria para la síntesis de proteínas y ácidos nucleicos.
  15. 15. Ciclo vital de los virus
  16. 16. Ciclo vital de los virus • Etapa de fijación. La infección es específica. • Etapa de entrada: • Virus sin membrana lipoproteica. El virus puede inyectar el ácido nucleico (caso de los bacteriófagos), o introducir el virión completo mediante alguna enzima de la cápsida. • Virus con membrana lipoproteica: endocitosis. • Virus vegetales: por los poros de la pared celular. • Etapa de eclipse: el virus desaparece aparentemente. • Desensamblaje de la cápsida y liberación del ácido nucleico. • Síntesis del RNAm responsable de la síntesis de proteínas víricas. • Etapa de autoreplicación. Síntesis de proteínas víricas. • Etapa de autoensamblaje. Los capsómeros se ensamblan con el ác. nucleico vírico. • Etapa de liberación. Puede realizarse de dos formas: • Se liberan los virus tras la lisis y muerte celular. • Los nuevos virus arrastran una porción de la membrana celular (exocitosis)
  17. 17. Ciclo lítico de los bacteriófagos • Se denomina así porque la célula infectada muere por rotura (lisis en griego), al liberarse las nuevas copias virales.
  18. 18. Ciclo lisogénico de los bacteriófagos
  19. 19. Virus VIH Material genético en forma de dos hebras de ARN que contienen un total de 9 000 nucleótidos y que se encuentran ligadas, cada una de ellas, a la transcriptasa inversa. Nucleocápsida de forma Icosaédrica formada por la proteína P24 Envoltura esférica formada por una capa continua de proteína P17. Su tamaño es extremadamente pequeño (120 μm) y tiene forma esférica. Bicapa lipídica externa a la que se asocian diferentes proteínas, como las GP120 que se proyectan hacia fuera. Proteínas de tipo enzimático, como la integrasa y la proteasa. Proteína P41 que atraviesa la bicapa Transcriptasa inversa Proteínas GP120
  20. 20. Mecanismo de infección VIH 1. Unión de las proteínas víricas a los receptores CD4 del linfocito. 2. Fusión de la envoltura del virus con la membrana del linfocito y entrada de la nucleocápsida. 3. Liberación del ARN vírico y la transcriptasa inversa. 4. Acción de la transcriptasa inversa formando cadenas híbridas de ARN-ADN del virus. 5. Formación de dobles cadenas de ADN vírico. 6. Entrada de las dobles cadenas de ADN en el núcleo del linfocito. 7. Integración de las dobles cadenas de ADN vírico en el ADN del linfocito. 8. Formación del ARNm de la cápsida y ARN viral. 9. Migración de ARNm de la cápsida y del ARN viral al citoplasma. 10. Formación de las proteínas víricas por los ribosomas del linfocito. 11. Reorganización de las nuevas partículas víricas. 12. Liberación de los virus hijos al exterior. 1 2 3 4 5 67 8 9 10 11 12
  21. 21. Ciclo vital de los retrovirus
  22. 22. SIDA • Dado el papel decisivo de los linfocitos Th en la respuesta inmunitaria, los enfermos de SIDA tienen disminuidas tanto la respuesta humoral como la celular. • El VIH se integra en el genoma de la célula hospedadora, donde puede quedar latente durante un tiempo más o menos largo. • Desde las primeras etapas de la infección, los linfocitos B forman anticuerpos contra los antígenos del virus. • La presencia de dichos anticuerpos en la sangre de un individuo sirve para diagnosticar la enfermedad y se dice entonces que el individuo es seropositivo.
  23. 23. Transmisión del SIDA • La transmisión del VIH se realiza por contacto entre fluidos corporales: • a través de sangre, • en las relaciones sexuales: el semen o fluidos vaginales entran en contacto con la sangre a través de una herida, • a través de la sangre de una madre seropositiva a su hijo. El VIH puede atravesar la placenta o realizarse el contagio durante el nacimiento.
  24. 24. Tratamiento del SIDA • Actualmente, el SIDA no se puede curar, pero se trata con varios fármacos que hacen que la enfermedad avance lentamente. • inhibidores de la fusión del virus con la célula hospedadora, • inhibidores de la transcriptasa inversa • inhibidores de la integrasa • inhibidores de la proteasa. • Uno de los principales problemas de cara al tratamiento del SIDA es que el VIH muta con frecuencia.
  25. 25. Origen de los virus Existen dos hipótesis: • Son las primeras formas de vida. • Poco probable, puesto necesitan parasitar células para vivir, por lo que parece más probable que las primeras células fueran anteriores a la aparición de los virus. • Aparecen a partir de células primitivas especializándose para la vida parasitaria. • Esto es coherente con el modo de vida de las especies parásitas, que suelen perder estructuras innecesarias para su supervivencia en el interior de los organismos hospedadores.
  26. 26. Viroides • Pequeñas moléculas de ARN circular de cadena sencilla (unos pocos cientos de nucleótidos). • Su tamaño es una milésima parte del de los virus más pequeños. • Sólo detectados en plantas, en las que producen una gran variedad de enfermedades • Semejanzas entre la secuencia de los viroides y ciertas secuencias de intrones en el genoma de plantas sugieren que pudieron evolucionar a partir de estos.
  27. 27. Priones • Partículas infecciosas proteicas que provocan las encefalopatías espongiformes transmisibles. • Poseen la misma secuencia de aminoácidos de una proteína normal, pero presentan una estructura diferente. • Inducen, por un mecanismo hasta ahora desconocido, la transformación de proteínas normales en anómalas.
  28. 28. DOMINIO EUCARYADOMINIO ARCHAEA REINO MONERAS MICROORGANISMOS CELULARES (según clasificación Woese 1990) PROCARIOTAS EUCARIOTAS REINO PROTOCTISTAS DOMINIO BACTERIA REINO HONGOS
  29. 29. Morfologías bacterianas Bacilo Coco Espirilo Vibrio Diplococos Estreptococos Sarcinas Estafilococos
  30. 30. Morfología bacterias Flagelo Inclusión Fimbria Ribosoma Cloroxisoma Carboxisoma Vacuola de gas Membrana plasmática Cápsula Pared Plasmido Cromosoma bacteriano
  31. 31. Morfología bacterias
  32. 32. Morfología bacterias Membrana: Similar en estructura y composición a la de eucariotas. Presenta unos repliegues internos llamados mesosomas.
  33. 33. Morfología bacterias Pared: Formada por péptidoglucanos. Envoltura rígida que soporta las fuertes presiones osmóticas a las que está sometida la bacteria. Por su estructura se distinguen bacterias Gram+ y Gram-.
  34. 34. Pared bacteriana • Estructura rígida y resistente que aparece en la mayoría de las células bacterianas. • La tinción Gram permite distinguir dos tipos: Gram + • Bacterias con paredes anchas, formadas por gran cantidad de capas de peptidoglucanos unidos entre sí. Gram – • Bacterias con paredes estrechas, con una capa de peptidoglucanos, rodeada de una bicapa lipídica muy permeable. • Son más resistentes a los antibióticos.
  35. 35. Pared bacteriana PARED BACTERIAS GRAM + PARED BACTERIAS GRAM - • Algunas bacterias presentan por fuera de la pared bacteriana una CÁPSULA formada por polisacáridos.
  36. 36. Pared bacteriana Gram + Gram -
  37. 37. Morfología bacterias Cápsula Se presenta en muchas bacterias patógenas. Es una cápsula viscosa compuesta por sustancias glucídicas. Tiene función protectora de la desecación, de la fagocitosis o del ataque de anticuerpos.
  38. 38. Capsula bacteriana • Cápsula viscosa compuesta por polisacáridos. • Aparece en casi todas las bacterias patógenas: las protege de la desecación, de la fagocitosis y del ataque de los anticuerpos, lo que aumenta la virulencia de las bacterias encapsuladas. • Determinadas bacterias pueden o no formarla en función de los medios de cultivo.
  39. 39. Morfología bacterias Mesosomas: Repliegues de la membrana con importantes funciones. Contienen proteínas responsables del transporte de electrones, la fotosíntesis o la replicación del ADN.
  40. 40. Morfología bacterias Ribosomas: De menor tamaño que los de la célula eucariota. Intervienen en la síntesis de proteínas.
  41. 41. Morfología bacterias Cromosoma: Una sola molécula de ADN de doble hélice, circular y no asociado a histonas.
  42. 42. Morfología bacterias Plásmido: Moléculas de ADN extracromosómico también circular.
  43. 43. Morfología bacterias Flagelo: Estructuras filamentosas con función motriz, formados por fibrillas proteicas.
  44. 44. Flagelo bacteriano
  45. 45. Morfología bacterias Fimbrias o pilis: Filamentos proteicos largos y huecos con funciones relacionadas con el intercambio de material génico, el reconocimiento entre células y la adherencia a sustratos.
  46. 46. Formación de esporas Membrana plasmática ADNCondensación del ADN Invaginación de la membrana plasmática Formación del septo de la espora Crecimiento del tabique de la espora Formación de la preespora Formación del exosporio Formación del córtex Lisis de la célula Espora libre
  47. 47. Cianobacterias • Cianofíceas o algas verdeazuladas. • Organismos fotosintéticos que poseen además de clorofilas, ficocianina (pigmento azulado). • Durante más de 1500 m.a. fueron los organismos más abundantes del planeta por lo que se les considera responsables del enriquecimiento en O2 de la atmósfera. • Muchas especies pueden fijar también el N2 atmosférico en las proteínas.
  48. 48. Micoplasmas • Organismos PPLO (pleuroneumoniae like organism). • Son muy pequeños y carecen de pared celular. • la mayoría son parásitos de animales, que pueden provocar enfermedades de poca entidad (pleuroneumonía del ganado) o ser prácticamente inocuos, como en los humanos en los cuales se presentan como parásitos de la cavidad bucal y de los genitales.
  49. 49. Arqueobacterias • Adaptadas a vivir en condiciones extremófilas: aguas muy calientes o muy saladas, ….etc. • Presentan diferencias notables con las bacterias : • La pared celular es más rica en proteínas (en lugar de mureína). • La membrana plasmática posee hidrocarburos en vez de fosfolípidos. • El funcionamiento de sus genes es más similar a los eucariotas • Se les supone en la base del árbol genealógico de los seres vivos.
  50. 50. Metabolismo bacteriano Según la fuente de carbono: • Bacterias autótrofas, pueden fijar el CO2 en materia orgánica. • Fotosintéticas o fotoautótrofas: Utilizan la energía solar. Realizan la fotofosforilación bacteriana. • Quimiosintéticas o quimioautótrofas: utilizan la energía de oxidación de sustancias inorgánicas para la fijación del CO2 . • Bacterias heterótrofas o quimioheterótrofas, se nutren de materia orgánica.
  51. 51. Metabolismo bacteriano Producen materia orgánica a partir de la materia inorgánica ingerida: litótrofos Ingieren materia orgánica extrayendo parte de su energía química: quimiorganótrofos PROCARIOTAS HETERÓTROFOS SAPROFÍTICAS PARÁSITAS SIMBIÓTICAS Fotosíntesis oxigénica Fotosíntesis anoxigénica Cianobacterias o bacterias cianofíceas Sulfobacterias verdes y púrpuras Bacterias del suelo FOTOAUTÓTROFAS QUIMIOAUTÓTROFAS Bacterias de la flora intestinal Bacterias patógenas Bacterias descomponedoras AUTÓTROFOS QUIMIOHETEROTROFAS FOTOHETERÓTROFAS (bacterias purpúreas no sulfúreas)
  52. 52. Fotosíntesisen cianobacterias • Las cianobacterias o algas cianofíceas son los únicos procariotas que pueden realizar la fotosíntesis oxigénica (se desprende O2). • Poseen dos fotosistemas y el H2O es el dador de e-. • Presentan sacos membranosos aplastados, que no se continúan con la membrana citoplásmica.
  53. 53. Fotosíntesis anoxigénica • Los pigmentos bacterianos, bacterioclorofilas, forman un único fotosistema (equivalente al FS I). • El H2O no es el donador de e- y por tanto no se desprende O2 (fotosíntesis anoxigénica). • Los e- para regenerar el PS I proceden generalmente del H2S • Se producen precipitados de S (bacterias purpúreas y verdes del S). • Forma más sencilla y antigua de fotosíntesis
  54. 54. Quimiosíntesis Bacteriana Bacterias quimiosintéticas: • Fuente de Carbono: CO2 • Fuente de energía: oxidación de compuestos inorgánicos Bacterias nitrificantes Bacterias sulfatizantes Ferrobacterias Bacterias metanotróficas
  55. 55. Bacterias nitrificantes  Producen reacciones de nitrificación  Viven en el suelo donde abundan las sales amonicales.  Tienen un papel importantísimo en el ciclo del Nitrógeno • Género Nitrosomonas, transforman el NH3 en nitrito. • Género Nitrobacter, oxidan el nitrito que pasa a nitrato. ATP NADH Formación de moléculas orgánicas (proceso similar a fase oscura de fotosíntesis)ATP NADH
  56. 56. Bacterias nitrificantes
  57. 57. VEGETALES CONSUMIDORES Restos orgánicos DESCOMPONEDORESNO3 - (Nitratos) NH4 + (Amonio) Amonificación (Bact. Quimiorganotrofas) NO2 - (Nitritos) Nitrosación (Nitrosomonas sp.) LEGUMINOSAS (Rhizobium sp.) Fijación simbiótica Desnitrificación (hongosyPseudomonas…) Vulcanismo Nitrógeno atmosférico
  58. 58. Bacterias sulfatizantes  Viven en aguas ricas en H2S o en simbiosis en la branquias de invertebrados marinos. • Se llaman también sulfobacterias incoloras • No confundir con las sulfobacterias verdes o purpúreas, que son fotosintéticas: utilizan también el H2S, pero como último dador de e- (en vez del H2O) en la fotosíntesis bacteriana. ATP NADH Formación de moléculas orgánicas (proceso similar a fase oscura de fotosíntesis)
  59. 59. Ferrobacterias Viven en aguas ricas en sales ferrosas. • El género Lepthotrix acumula el hidróxido férrico en vainas alrededor de las bacterias. ATP NADH Formación de moléculas orgánicas (proceso similar a fase oscura de fotosíntesis)
  60. 60. Bacterias metanotróficas  Viven junto a las emanaciones volcánicas hidrotermales de los fondos marinos . • Utilizan la oxidación del metano para obtener energía. ATP NADH Formación de moléculas orgánicas (proceso similar a fase oscura de fotosíntesis)
  61. 61. Metabolismo bacteriano Según la disponibilidad de oxígeno: • Aerobias • Anaerobias • Según el tipo de metabolismo: • Fermentadoras (producen ác. láctico, butírico y propiónico y gases como CO2 , CH4 y H2S) • Respiración anaerobia (el aceptor último de e- no es el O2). • Por la tolerancia al oxígeno: anaerobios estrictos, anaerobios aerotolerantes y anaerobios facultativos.
  62. 62. Reproducción • Por bipartición simple • La replicación del DNA se inicia en un mesosoma que alberga el complejo enzimático necesario. • Rápida: 20 minutos en condiciones favorables.
  63. 63. Recombinación genética • No existe en bacterias recombinación genética semejante a eucariotas, ya que no presentan reproducción sexual (no presentan meiosis ni entrecruzamiento cromosómico). • Existen fenómenos de recombinación genética de tipo horizontal: • Transformación • Conjugación • Transducción.
  64. 64. Transformación • Aunque es un fenómeno ocasional descubierto en cultivos "in vitro", hoy se sabe que se da espontáneamente en la naturaleza. • Este fenómeno puede ser la causa de la transmisión de la resistencia a los antibióticos.
  65. 65. Conjugación bacteriana • Los mecanismos de recombinación horizontal se dan entre dos individuos cualesquiera sin mediar parentesco. • La conjugación es un fenómeno común por el que se transmiten plásmidos de unas células a otras, y a veces, con ellos, fragmentos de la molécula principal de DNA.
  66. 66. Conjugación Fimbrias o pilis. Filamentos largos y huecos con funciones relacionadas con el intercambio de material génico y la adherencia a sustratos.
  67. 67. Transducción • Fenómeno ligado a la infección por bacteriófagos con ciclo lisogénico.

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