Microbiologia

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Microbiologia

  1. 1. SISTEMA NACIONAL DE EDUCACION SUPERIOR TECNOLOGICA INSTITUTO TECNOLOGICO DE LA REGION MIXE INGENIERIA EN DESARROLLO COMUNITARIO Compiló: M.C. Carlos Antonio Martinez Santa María Tlahuitoltepec, Mixe, Oaxaca. Agosto 2007 1 MICROBIOLOGIA
  2. 2. APORTACIÓN DE LA ASIGNATURA AL PERFIL DEL EGRESADO Permite adquirir conocimientos básicos relacionados con la organización de los microorganismos. OBJETIVO(S) GENERAL(ES) DEL CURSO El alumno conocerá la diversidad de los microorganismos y su aplicación como productores, transformadores y causantes de enfermedades. Utilizará técnicas específicas para su cultivo, aislamiento, purificación e identificación de los mismos. A fin de incrementar la producción agropecuaria, forestal e industrial: optimizando el uso de los recursos disponibles para ello, sin afectar el ambiente TEMARIO. Unidad 1. Introducción a la microbiología. 1.1. Antecedentes 1.2. Desarrollo histórico 1.3. Conceptos básicos 1.4. Relación con otras ciencias 1.5. Importancia 1.5.1. La distribución de los microorganismos en la naturaleza 1.5.2. Campos de aplicación de la microbiología. Unidad 2. Métodos microbiológicos. 2.1. Métodos de cultivo 2.1.1. Tipos 2.1.2. Clasificación de medios por uso 2.2. Preparación de medios 2.3. Técnicas de cultivo 2.3.1. Métodos para aislar cultivos puros. 2.3.2. Siembra en tubo 2.4. Preparaciones para microscopia 2.4.1. Tipos de microscopios 2.5. Características para la identificación 2.5.1. Morfológicas 2.5.2. Bioquímicas 2.5.3. Antigénicas 2 MICROBIOLOGIA
  3. 3. Unidad 3. Nomenclatura, taxonomía y características de los microorganismos 3.1. Virus 3.1.1. Propiedades generales 3.1.2. Criterios de clasificación 3.1.3. Nomenclatura y taxonomía 3.1.4. Estructura 3.1.5. Reproducción 3.1.6. Importancia 3.2. Bacterias 3.2.1. Propiedades generales 3.2.2. Criterios de clasificación 3.2.3. Nomenclatura y taxonomía 3.2.4. Estructura 3.2.5. Reproducción 3.2.6. Importancia 3.3. Algas 3.3.1. Propiedades generales 3.3.2. Criterios de clasificación 3.3.3. Nomenclatura y taxonomía 3.3.4. Estructura 3.3.5. Reproducción 3.3.6. Importancia 3.4. Protozoarios 3.4.1. Propiedades generales 3.4.2. Criterios de clasificación 3.4.3. Nomenclatura y taxonomía 3.4.4. Estructura 3.4.5. Reproducción 3.4.6. Importancia 3.5. Hongos 3.5.1. Propiedades generales 3.5.2. Criterios de clasificación 3.5.3. Nomenclatura y taxonomía 3.5.4. Estructura 3.5.5. Reproducción 3.5.6. Importancia 3.6. Nematodos 3.6.1. Propiedades generales 3.6.2. Criterios de clasificación 3.6.3. Estructura 3.6.4. Reproducción 3.6.5. Importancia Unidad 4. Factores Ambientales que afectan el crecimiento, desarrollo y reproducción de microorganismos. 3 MICROBIOLOGIA
  4. 4. 4.1. Factores de crecimiento 4.2. Presión Hidrostática 4.3. Temperatura 4.4. Potencial de Hidrógeno (pH) 4.5. Oxígeno 4.6. Nutrientes Unidad 5. Metabolismo Microbiano. 5.1. Origen de las cepas industriales 5.2. Propiedades de un microorganismo industrial 5.3. Productos industriales 5.3.1. Empleo de microorganismos en la elaboración de alimentos 5.4. Metabolitos microbianos 5.4.1. Primarios 5.4.2. Secundarios 5.5. Control del crecimiento microbiano en alimentos 5.5.1. Control químico 5.5.1.1. Actividad antimicrobiana 5.5.2. Control biológico 5.5.2.1. Antimicrobianos naturales FUENTES DE INFORMACIÓN 1. Alexander, M. 1980. Introducción a la microbiología del suelo. ed. GT. México. 2. Alexopoulos, C. J. 1979. Introduction to Mycology. De. John Wiley and Sons. USA. 3. ATLAS, R.M. 1988. Microbioly fundamentals and applications. ed. MacMillan Publishing Company. USA. 807 p. 4. Brock T.D., Smith, D.W. y Madigan, M.T. 1987. Microbiología. ed. Prentice-Hall. México. 906 p. 5. Carone, D.M. 1986. Micología. ed. Pueblo y Educación. México. 6. Carter G.R. M.M. Chengappa. 1998. Bacteriología y Micología Veterinaria. Aspectos esenciales. Ed. Manual Moderno S.A de C.V. 7. Frazier, W.C. y Westhoff, D.C. 1991. Microbiología de Alimentos. ed. Acribia, España. 522 p. 8. Freedman B.A. 1998. Microbiología de Burrows. Editorial Interamericana Mc Graw-Hill 9. I.P.N. 1991. Manual de prácticas de microbiología sanitaria. Departamento de microbiología de la ENCB. México. 250 p. 4 MICROBIOLOGIA
  5. 5. 10. Jay, J. M. 1986. Modern Food Microbiology. Third edition. Van Nostrand Rewinhold Company, New York. 11. Koneman, Allen, Dowell, Sommers, Winn. Diagnostico Microbiológico. Texto y Atlas de color Editorial Medica Panamericana S.A 12. Lorraine, A.S. 1985. Principles of Microbiology. Times Mirror/Mosby. College Publishing. Canadá. 929 p. 13. Madigan, T.M. et. al 1998. Biología de los Microorganismos. 8a. Edición. Prentice Hall Iberia, Madrid, España. 14. Pelczar, M.J. Jr., Reid, R. y Chan. E.C.S. 1983. Microbiología. ed. Mc Graw Hill. México. 826 p. 15. Richards, B.N. 1987. The Microbiology of terrestrial ecosystems. ed. Logman. England. 399 p. 16. Sceley, H.W. and Van Demark, P.J. 1987. Microbes in action: a laboratory manual of microbiology. ed. W.H. Freeman Company. USA. 17. Villee, A.C. 1996. Biología. 8a. Edición. McGraw Hill Editores. México, DF. VINCULOS DE UTILIDAD: 1. http://web.uct.ac.za/microbiology/manual/MolBiolManual.htm 2. http://www-micro.msb.le.ac.uk/210/bs210.html 3. http://www.slic2.wsu.edu:82/hurlbert/micro101/pages/101hmp g.html 4. http://www.umsl.edu/~microbes/links.html 5. http://www.bact.wisc.edu/microtextbook/ 5 MICROBIOLOGIA
  6. 6. Unidad 1. Introducción a la microbiología 1.1. Antecedentes El conocimiento humano sobre los efectos producidos por los microorganismos ha estado presente incluso desde antes de tener conciencia de su existencia; debido a procesos de fermentación provocados por levaduras se puede hacer pan, bebidas alcohólicas y productos derivados de la leche. En la antigüedad la causa de las enfermedades era atribuida a castigos divinos, fuerzas sobrenaturales o factores físicos (La 6 MICROBIOLOGIA
  7. 7. palabra malaria significa “mal aire”, se creía que era el aire viciado de los pantanos el que provocaba esta enfermedad). Durante este periodo previo al descubrimiento de los microorganismos, los naturalistas solo podían especular sobre el origen de las enfermedades. La microbiología es la ciencia encargada del estudio de los microorganismos, seres vivos pequeños (de mikros "pequeño", bios, "vida" y logos, "estudio"), también conocidos como microbios. Es la rama de la biología dedicada a estudiar los organismos que son solo visibles a través del microscopio (virus, procariontes y eucariontes simples). Son considerados microbios todos los seres vivos microscópicos consistentes en una sola célula, es decir unicelulares, así como aquellos que forman agregados celulares en los cuales todas las células son equivalentes (en los cuales no existe diferenciación celular). Los microorganismos pueden ser eucariotas (las células poseen núcleo), tales como los hongos y los protistas, o procariotas (células carentes de núcleo), como las bacterias y los virus (aunque los virus no son considerados seres vivos estrictamente hablando). Aunque los conocimientos microbiológicos de que se dispone en la actualidad son muy amplios, todavía es mucho lo que queda por conocer y constantemente se efectúan nuevos descubrimientos en este campo. Tanto es así que, según las estimaciones más habituales, sólo un 1% de los microbios existentes en la biosfera han sido estudiados hasta el momento. Por lo tanto, a pesar de que han pasado más de 300 años desde el descubrimiento de los microorganismos, la ciencia de la microbiología se halla todavía en su infancia en comparación con otras disciplinas biológicas tales como la zoología, la botánica o incluso la entomología. Al ser muchos de estos organismos patógenos, la microbiología se relaciona con ramas de la medicina como patología, inmunología y epidemiología. 1.2. Desarrollo histórico. En la historia evolutiva de la microbiología a permitido intervenir a varios científicos. La microbiología inicio cuando el hombre empezó a pulir el vidrio y a combinarla con el objeto de lograr amplificaciones de organismos muy pequeños (inicio con la aparición del microscopio). 7 MICROBIOLOGIA
  8. 8. En el siglo XIII Roger Bacon, postulo que las enfermedades son causadas por seres invisibles. En 1658 un monje llamados Kircher, hizo referencia de gusanos invisibles que intervenían en la descomposición de cuerpos orgánicos, en la carne, en la leche y en exudados diarreicos. Fue el primero en determinar que las bacterias y otros miembros producen enfermedades. En 1655 descubrió la célula en un pedazo de corcho. De 1632 a1723 el holandés Antonio Van Leeuwenhock fue el primero en hacer descripciones y dibujos precisos de bacterias y protozoarios que fueron observados por el microscopio. Su descubrimiento no fue apreciado. Louis Paster. Descubrió la participación de los microorganismos en la fermentación para la elaboración de vinos y cervezas. Demostró mediante experimentos que las bacterias son la causa de algunas enfermedades. Junto con Robert Koch comprobaron que el carbunco en los animales era producido por una bacteria. En 1880 aisló el germen causante del cólera aviar (gallinas), desarrollando la bacteria en cultivo puro. Trabajo con la vacuna contra la hidrofobia o rabia, aislando el germen en cultivo puro. Robert Koch. Aisló las bacterias que causan el carbunco en bovinos y ovinos, descubriendo los bacilos en las puntas angulosas en la sangre. Fue la primera vez que se comprobó que una bacteria causa enfermedad en los animales. Con este antecedente estableció unos postulados: (postulado de Koch), que indican los siguientes. 1. El organismo específico debe siempre estar asociado a la enfermedad. 2. El organismo debe ser aislado y obtenido a cultivo puro en laboratorio. 3. El cultivo puro inoculado a un animal susceptible, produce la enfermedad. 4. Debe recuperarse en cultivo puro el organismo en el animal infectado experimentalmente. 8 MICROBIOLOGIA
  9. 9. Aisló la bacteria que causa la tuberculosis. Estableció las reglas para indicar que las bacterias son las causantes de enfermedades. Observo que si se extiende las bacterias en una lamina de vidrio delgada agregándola colorantes se podrá observar mejor. En 1905 fue acreedor al premio novel por los descubrimientos realizados Con Louis Pasteur y Robert Koch se abrió una nueva era de conocimiento para la microbiología, a ellos asistieron varios científicos para ser asociados, para distribuir esos conocimientos en toda América y Europa. Joseph Lister en 1878 obtuvo por primera vez cultivos pares de bacterias por diluciones sereadas en medios lípidos. Busco una forma de apartar bacterias de las heridas y por las incisiones causadas por los cirujanos, utilizando el acido fenico y polvenizaciones de bicloruro de mercurio estableciendo la antiséptica quirúrgica y los principios de la técnica aséptica (sin intención) de hoy. Edwin Klebs y Frederick Leoffler descubrieron el bacilo de la difteria. Emil y Kitasado crearon la antitoxina para controlar el tétano, a demás de que ellos fueron seguidores de los descubrimientos de Pasteur y Koch que fueron aprovechados inmediatamente en el campo agropecuario y en la industria. A finales del siglo XIX el ruso Sergio winogradski, demostró que las bacterias adsorban nitrógeno de la atmósfera haciéndose indispensable para el alimento de las plantas y de los animales. En 1901 el microbiólogo holandés Beinbjerink descubrió el nitrógeno producida por las bacterias en el suelo. Indicando que éstas producen fertilidad en el suelo. El Danés Anes Emil Cristian Hansen, realizó estudios para uso industrial de las fermentaciones mediante el cultivo de bacterias en la producción de vinagre (acido acético). Conn, Cennicut y Weisman, en Alemania de 1890 a 1891 realizaron cultivos puros para la fabricación de mantequilla. 9 MICROBIOLOGIA
  10. 10. En 1889 el austriaco Avamert, creó cultivo puro para la fabricación de queso. A final del siglo XIX Barril, descubrió la enfermedad del tizón en la pera. En 1915 Smith y Bunquet descubrieron que los insectos son portadores de enfermedades virosas de planta infectadas a planta sana. En el año de 1900 la microbiología causó gran importancia por que se le incluyó como una rama de la biología 1.3. Conceptos básicos Desde el punto de vista general la microbiología: es la ciencia que trata sobre el estudio de microorganismos o microbios, sus característica y su influencia con su habitad (tiende a modificar su habitad). En puntos de vista mas amplio la microbiología estudia a los microorganismos y sus actividades, las formas, estructuras, metabolismo, fisiología, reproducción y crecimiento, identificación, distribución en la naturaleza. Su relación con otros seres, sus efectos perjudiciales y benéficos en humanos en plantas y animales, así como las alteraciones físicas y químicas que provocan en su medio. La microbiología estudia a los seres unicelulares. Todos los organismos vivos unicelulares están compuestos química y biológicamente de una misma forma, poseen hidratos de carbono, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos, están bien constituidos por el núcleo, membrana o pared celular. Todos los sistemas biológicos tienen en común las características de: 1. Capacidad de reproducirse. 2. Capacidad de asimilar e ingerir sustancias nutritivas y tienen la facultad de metabolizarla. Para producir energía y desarrollarse 3. Capacidad de excretar productos de desechos 4. Capacidad de reaccionar a los cambios de medio ambiente (irritabilidad). 10 MICROBIOLOGIA
  11. 11. 5. La susceptibilidad a mutación. 1.4. Relación con otras ciencias La biología Es el estudio de los diversos organismos vivientes, en otras palabras es el estudio de la vida. Para su comprensión y entendimiento se divide en dos grandes partes: 1). Unidad taxonómica: Contempla la botánica, zoología, microbiología. Botánica. Estudia diversas especies de plantas, se dividen en criptógamas: No poseen semillas y se reproducen sexualmente. Las fanerógamas: Dan frutos y flores, se divide en: • Angiosperma. Tiene el ovulo dentro del fruto y se divide en monocotiledóneas, dicotiledóneas. • Gimnosperma. Tienen el ovulo fuera del fruto y el ovulo fuera del ovario. Zoología. Estudia las diversas especies de animales se divide en: • Invertebrados. No tienen huesos, y se dividen en invertebrados inferiores, son los que tienen mas células como; moluscos, lombrices, los invertebrados superiores son las que pueden tener algo de dureza, los artrópodos por ejemplo, chicharras, chapulines. • Vertebrados. Tienen huesos y se encuentran los cordados inferiores que pueden ser es la mobranquias (tiburón, pez, espora, mantaraya), y los cordados superiores como; anfibios, reptiles, aves, mamíferos. Microbiología. Ciencia que trata sobre el estudio de microbios o microorganismos: bacterias, hongos, virus, protozoarios, algas, nematodos. 11 MICROBIOLOGIA
  12. 12. 2). Unidad básica: Corresponde al estudio de la interrelación de los diversos organismos y ciencias que la poseen. Organismos procarióticos y eucarióticas. 1). Los organismos procarióticos. Los constituyen las células incompletas, porque no tienen núcleo definido, el jugo nuclear esta en contacto directo con la membrana celular. 2). Organismos eucarióticos. Los constituyen las células completas. Están constituidas por organelos y microestructuras. Organeros. Tienen membrana propia y están en contacto directo con el citoplasma. Clasificación de los reinos para los seres vivos. Reino monera. Lo constituyen algunas bacterias y algas cianofitas, poseen células procarióticas. Reino protista. La conforman los protozoarios, algunas bacterias y algas (clorofíceas, rodofíceas, feofíceas). Están constituidas por células eucarióticas. Reino fungí. Lo integran los hongos, moho y levaduras. Poseen células eucarióticas. Reino vegetal. Integrado por planta criptógamas, fanerógamas, gimnosperma, angiosperma, monocotiledóneas, dicotiledóneas. Poseen células eucarióticas. Reino animal. Integrados por seres invertebrados y vertebrados poseen células eucarióticas. 1.5. Importancia de la microbiología. Los microbios son microorganismos ideales para investigación, porque utilizan menos espacios y tiempo para la observación y experimentación. Los microorganismos proporcionan conceptos básicos para la comprensión de la fisiología y genética y las reacciones físicas - químicas que son la base de la vida. 12 MICROBIOLOGIA
  13. 13. Proporcionan conocimiento sobre la reproducción y desarrollo de organismos, en una bacteria por ejemplo: en 24 horas. Se conoce el proceso metabólico de los microorganismos, que es igual a los organismos superiores. Es importante porque se observan los diferentes cambios que se presentan por alterar el medio que nos rodea. Los microorganismos poseen potencialidades mayores que otros organismos, en el aspecto fisiológico y bioquímico. Con la microbiología se conocen y describen nuevos microbios útiles y perjudiciales. Con el conocimiento de la microbiología, para los microbios benéficos, se utilizan, en la industria, alimento, agricultura, medicina y en la ciencia en general. Con los nuevos conocimientos en la química, física, matemáticas (bioestadística o biometría, ingeniería genética) se podrá aportar mayores características de la microbiología. Los microbiólogos han hecho contribuciones fundamentales a la biología y medicina, especialmente en los campos de la bioquímia, genética y biología celular. Los microbios tienen muchas características que los hacen organismos modelo ideales: • Son pequeños, por lo que no consumen muchos recursos. • Algunos tienen tiempos de generación muy cortos (el tiempo necesario para la división de una célula baterial en dos en condiciones óptimas; ~30 minutos para E. coli, pero de 12 a 24 h para Mycobacterium tuberculosis). • Las células pueden sobrevivir fácilmente separadas de otras células. • Los eucariontes unicelulares se reproducen por división mitótica y los procariontes mediante fisión binaria. Esto permite la propagación de poblaciones clónicas genéticamente iguales. • Pueden permanecer congelados por grandes períodos de tiempo. Aún y cuando el 90% de las células mueran en el proceso de congelación, existen millones de células en cada mililitro de líquido cultural. La extensiva caracterización de microbios ha permitido que éstos sean usados en la industria como herramientas experimentales en diferentes ramas de la biología. 13 MICROBIOLOGIA
  14. 14. 1.5.1. La distribución de los microorganismos en la naturaleza. Los microorganismos se encuentran en todas partes, son transportados por la corriente de aire desde la superficie de la tierra hasta el contacto con la atmósfera. Se localizan desde las partes mas profundas de los océanos hasta las partes más altas de las montañas. Se encuentran en los suelos fértiles (porque proporcionan nitrógeno (N) y transforman la materia orgánica). Son arrastrados por arroyos y ríos para ser depositados en algunos lugares como: lagos, lagunas, esteros. Se localizan en los desechos humanos, si estas son arrastrados por aguas se infectan y causan enfermedades. Abundan donde se encuentra mucho alimento, humedad y una temperatura propicia. Los microorganismos viven en las mismas condiciones ambientales que las personas por lo que estamos rodeados de microbios, por ejemplo en el aire, en el alimento, en la superficie de nuestros cuerpos, en las partes interna y orificios corporales, nariz, boca, esófago, oído, etc. Afortunadamente la gran mayoría de los microbios son inocuos para las partes sanas, a demás de poseer defensas contra ellos. 1.5.2. Campos de aplicación de la microbiología. Para su aplicación varios microbiólogos se especializan en cierto tipo de conocimiento específicos de microbios, existiendo: la bacteriología, la protozoología, la parasitología (estudio de los parásitos micro y macro, existentes), micología (trata el estudio de hongos, mohos y levaduras), la virologia, ficología (estudio de algas). Existen también otras disciplinas muchos más específicos como la genética bacteriana, la fisiología de las algas, la citología de los protozoarios. Hay muchos campos de aplicación de la microbiología tales como: la microbiología médica, industrial, de alimentos, de suelo, ambiental, acuática, agua, drenaje, aire, leche, de los insectos del espacio (exobiología) y los microorganismos y transformaciones bioquímicas 14 MICROBIOLOGIA
  15. 15. Unidad 2. Métodos microbiológicos. 2.1. Medio de cultivo Material nutritivo en el que se pueden recuperar, multiplicar y aislar los microorganismos, así como efectuar pruebas de susceptibilidad. Generalmente se presentan desecados en forma de polvo fino o granular, pero también pueden presentarse hidratados y preparados. Por su tamaño de los microbios solo se pueden distinguir a través del microscopio. Por lo que no se puede estudiar una sola célula en forma aislada. Por esta razón se estudia en grupos constituyendo los cultivos. En esta forma se estudia millones de microbios. El cultivo de microorganismos. Es el procedimiento que promueve el crecimiento y desarrollo de microorganismos en el laboratorio, proporcionándoles las condiciones ambientales 15 MICROBIOLOGIA
  16. 16. favorables como: nutrimentos, temperatura, pH y una a creación. Son también controlados otros factores como la concentración salina, presión osmática, la luz para organismos fotosintéticos. 2.1.1. Tipos de medios de cultivo Los tipos dependen de la cantidad, clase y lugar o medio donde se realicen los estudios de los microorganismos. 1. Cultivo axenico: Es aquel microorganismo, bacteria, hongo, alga, protozoo, etc., se cultiva en un medio libre, de otro tipo de microorganismo. 2. Cultivo Puro: Se realiza en microorganismos, protozoo, bacteria, hongo, que se cultivan en un medio artificial, y de laboratorio, obteniendo una generación en una sola célula para conservar sus características genéticas puras. Diferencias: En el cultivo axenico es un grupo de bacterias en cultivo, pero sin control, y en el cultivo puro, se lleva un control de reproducción para que conserve sus características genéticas puras. 3. Cultivos Mixtos: Se realiza cuando dos o mas especies de microorganismos, se desarrollan en su conjunto en un solo medio. Es común este tipo en la naturaleza. 2.1.2. Medios de cultivo Es el medio seleccionado para realizar una investigación dependiendo de la especie, en general, para establecer un medio o método de cultivo, se tienen las siguientes consideraciones: 1. Se puede levantar una cosecha de células que se tiene a la mano. 2. Determinar el tipo de organismo para investigación o realizar el cultivo. 3. Aislar un tipo de microorganismo de su fuente natural, para poder obtener lo anterior se requiere del medio de cultivo, como es el: a). Laboratorio: Es el espacio donde se realizan las actividades. 16 MICROBIOLOGIA
  17. 17. b). Materiales de Laboratorio: Tubo de ensayo, matraces, capsula de petri, mechero de bunsen, etc. c). Sustancias: Productos químicos a utilizar, agar, agua deshidratada (purificada), reactivos (medir el PH), etc. e). Equipo: Estufas, autoclave, microscopios, balanzas, etc. 2.2. Preparación de medios de cultivo Para la preparación de los medios se debe tener a disposición la sustancia. Por ejemplo para el caso de bacterias en ocasiones se usa la leche entera semidescremada o descremada. Los materiales deben ser esterilizados a través de las autoclaves. Tener a disposición el agar (extracto polisacárido de las algas rojas rodofíceas es utilizado en microbiología como solidificante) o caldo nutritivo que será como base del medio para reproducción. Que se le agregará agua mediante se vaya requiriendo. Para la preparación de los medios de cultivo se debe de seguir los siguientes pasos: 1. Cada ingrediente, o el medio deshidratado completo se debe disolver en un volumen adecuado de agua destilada. 2. Se determinará el PH del medio y si es necesario se ajustara, el PH se determina por medio de indicadores o potenciómetro. Alcance del Indicador del PH Indicadores (Nombre común) Acido Neutro Alcalino ← → 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1 1 1 1 0 1 2 3 4 Azul de Timol Azul de Bromotenol Rojo de Metilo Azul de Bromatimol Rojo de Fexiol Rojo de Cresol 17 MICROBIOLOGIA
  18. 18. Fenolftaleína CAMBIO DE COLOR Acido Alcalino Rojo Amarillo Amarrillo Azul Rojo Amarrillo Amarrillo Azul Amarrillo Rojo Amarrillo Rojo Incoloro Rojo 3. El medio se pondrá en recipiente adecuado como tubos de ensayo, matraz, botellas, cuyas bocaduras se cerraran con tapones de algodón plásticos o cubiertas de metal. 4. Los medios se esterilizaran en autoclaves. 2.3. Técnicas de cultivo. 2.3.1. Métodos para aislar cultivos puros. 1). Siembra por estrías en placa y técnica de siembra por difusión en placa. En un asa bacteriológica, se pone una porción de la muestra a un medio de cultivo a base de agar, se siembra las bacterias por estrías o difusión.  Para realizar la siembra por lo general se utiliza una varilla de cristal estéril o el asa de platino, para dispersar la muestra.  Con la varilla se hace la dilución (adelgazamiento) de la muestra para que las bacterias queden separadas una de otras.  Cuando la muestra bacteriológica se distribuye uniformemente en el asa, es un tipo de siembra llamado difusión.  Cuando se ralla con la varita el medio de cultivo o el agar, es un tipo de siembra llamada por estrías. 18 MICROBIOLOGIA
  19. 19.  El propósito de rayar el agar de la muestra es para separar los grupos de bacterias, y no lleguen a mezclarse. Cada grupo obtendrá descendencia exclusiva, el cual será un cultivo puro.  El cultivo o siembra por difusión las bacterias no quedan sobre puestas, por lo que su descendencia es única y será un cultivo puro. Diferencia: en el cultivo por estrías habrá descendencia en grupo; por difusión, se obtiene descendencia en forma individual o sola.  Es la técnica de siembra más común en los laboratorios por su bajo costo y sin mucho recurso material. 2.3.2. Siembra en tubo 2). Técnica de placa vertida. Esta técnica consiste en hacer la dilución de la muestra en tubos de ensayo con agar fundido y enfriado. Para hacer las diluciones se requieren de más de dos tubos, para obtener colonias aisladas. El medio de cultivo se mantiene en estado líquido a 45 °C para permitir la mayor reproducción y distribución de la muestra. Una vez hecha la mezcla se coloca en caja de petri y se incuban. Se procede aislar bacterias, que es el principal objetivo de esta técnica aislar tipos de bacterias en forma cuantitativa y cualitativa. 3).Técnica de enriquecimiento de cultivo. El objetivo de esta técnica es la de crear un tipo de ambiente adecuado para cierta bacteria u otros microorganismos para su proliferación. Este tipo de ambiente será adecuado para una determinada bacteria específica, pero no para cualquier otra o en su caso la bacteria no deseada pueda desarrollarse con certitud en relación a la bacteria deseada. Por ejemplo se desea la reproducción y desarrollo de la bacteria azotobacter que es la generadora de nitrógeno en el suelo. Se toma una muestra del suelo, al observarla se encontrará en esa muestra varios tipos de bacterias. Para proliferar a la azotobacter exclusivamente se criará un medio de cultivo exclusivo para la azotobacter con el fin que pueda ser la única de reproducirse y desarrollarse en ese medio. 4). Técnica de aislamiento de una sola célula 19 MICROBIOLOGIA
  20. 20. Para obtener un solo microorganismo, para su estudio, se necesita de equipo especial como el micromanipulador (aparato que permite observar y manejar microorganismos muy pequeños). Este aparato permite al científico o investigador controlar los movimientos con una micropipeta o microcánula (agujas finas con canaletas). Al observando bacterias, si se desea investigar, a una en especial se utiliza la micropipeta para atrapar a la célula, a través de una cánula para ser depositada a un medio de cultivo. Esta técnica se utiliza en estudios especializados con operadores o investigadores especializados 2.4. Preparaciones para microscopia Un microscopio simple (de un lente o varios lentes), es un instrumento que amplifica una imagen y permite la observación de mayores detalles de los posibles a simple vista. El microscopio más simple es una lente de aumento o un par de anteojos. El poder de resolución del ojo humano es de 0,2 mm es decir que para ver dos objetos separados estos deben estar como mínimo a esa distancia. El poder de resolución del ojo humano es de 0,2 mm es decir que para ver dos objetos separados estos deben estar como mínimo a esa distancia. El microscopio aumenta la imagen hasta el nivel de la retina, para captar la información La resolución depende de la longitud de onda de la fuente luminosa, el espesor del espécimen, la calidad de la fijación y la intensidad de la coloración. Teóricamente la máxima resolución que se puede alcanzar es de 0,2 um dada por una luz con longitud de onda de 540 nm, la cual pasa por un filtro verde (muy sensible por el ojo humano) y con objetos condensadores adecuados. El ocular aumenta la imagen producida por el objetivo, pero no puede aumentar la resolución. Existen distintos microscopios ópticos generales y de investigación que se diferencian en factores tales como la longitud de onda de la iluminación del espécimen, la alteración física de la luz que incide en la muestra y procesos analíticos que se aplican a la imagen final 2.4.1. Tipos de microscopios 20 MICROBIOLOGIA
  21. 21. Microscopio de campo claro – Es descendiente de los disponibles a partir de 1800 Compuestos por: Fuente luminosa que ilumina la muestra Condensador que enfoca los rayos de luz sobre la muestra Platina sobre la cual se coloca la muestra Objetivo que recibe la luz que atravesó la muestra Ocular que recibe directamente la imagen formada por el objetivo La muestra a observar debe ser fina para que pueda ser atravesada por la luz. Con este tipo de microscopio se deben utilizar métodos de tinción porque el campo claro de este no produce un nivel útil de contraste. Microscopio de contraste de fase – Permite observar células sin colorear y resulta especialmente útil para células vivas Este aprovecha las pequeñas diferencias de los índices de refracción en las distintas partes de una célula y en distintas partes de una muestra de tejido. La luz que pasa por regiones de mayor índice de refracción experimenta una deflexión y queda fuera de fase con respecto al haz principal de ondas de luz que pasaron la muestra. Aparea otras longitudes de onda fuera de fase por medio de una serie de anillos ópticos del objetivo y del condensador, anula la amplitud de la porción fuera de fase inicial del haz de luz y produce un contraste útil sobre la imagen. Las partes oscuras de la imagen corresponden a las porciones densas del espécimen; las partes claras de la imagen corresponden a porciones menos densas. Por lo tanto estos microscopios se utilizan para observar células vivas, tejidos vivos y cortes semifinos no coloreados. Dos modificaciones del microscopio de fase son el microscopio de interferencia y el microscopio de interferencia diferencial. Microscopio de campo oscuro – El objetivo recibe la luz dispersa o refractada por las estructuras del espécimen. Para lograrlo, el microscopio de campo oscuro está equipado con un condensador especial que ilumina la muestra con luz fuerte indirecta. En consecuencia el campo visual se observa como un fondo oscuro sobre el cual aparecen pequeñas 21 MICROBIOLOGIA
  22. 22. partículas brillantes de la muestra que reflejan parte de la luz hacia el objetivo. El efecto es similar a las partículas de polvo que se ven en el haz de luz emanado de un proyector de diapositivas en una habitación oscura. La luz reflejada por las partículas de polvo llega hasta la retina del ojo y las hacen visibles. La resolución de este microscopio no puede ser mejor que la del microscopio de campo oscuro porque emplea la misma fuente de longitud de onda, sin embargo puede detectar partículas individuales más pequeñas en las imágenes de campo oscuro, debido al contraste creado. Es útil para observar autorradiografías, cristales en la orina y para detectar espiroquetas en particular el Treponema pallidum microorganismo causante de la sífilis. Microscopio de fluorescencia – Una molécula que fluorece emite luz de longitud de onda que se encuentra dentro del espectro visible, cuando es expuesta a una fuente de luz ultravioleta. Se usa para revelar moléculas fluorescentes naturales, como la vitamina A y algunos neurotransmisores. Al ser escasas las moléculas autofluorecentes su aplicación más difundida es para revelar una fluorescencia agregada, como en la detección de antígenos o anticuerpos en procedimientos de coloración inmunocitoquímica. También se puede inyectar moléculas fluorescentes específicas en un animal o directamente en células y usarlas como marcadores. Estos métodos sirvieron para estudiar uniones intercelulares, trayectorias de las fibras nerviosas en neurobiología y en detección de marcadores del crecimiento fluorescentes en tejidos mineralizados. Se insertan distintos filtros entre la fuente de luz ultravioleta y la muestra para producir luz monocromática o casi monocromática, o entre el espécimen y el objetivo permitiendo que la estrecha banda de longitudes de onda de fluorescencia llegue hasta el ojo o incida en una emulación fotográfica u otro procedimiento analítico. Microscopio de barrido confocal – Se usa para estudiar la estructura de los materiales biológicos. Emplea un sistema de iluminación con rayo láser que es muy convergente y, en consecuencia produce un punto de barrido muy poco profundo. La luz que emerge del punto es dirigida a un tubo fotomultiplicador, donde es analizada. Se utiliza un sistema de espejos para mover el rayo láser a través del espécimen, iluminando un solo punto por vez. Se registran los datos de 22 MICROBIOLOGIA
  23. 23. cada punto de la muestra recorrida con este rayo móvil y se guardan en una computadora. Luego se puede llevar la imagen a un monitor de alta resolución. Este método tiene la ventaja de que se pueden tomar imágenes de la muestra en cortes muy finos. Las regiones fuera de foco se restan de la imagen mediante un programa para dar una definición máxima a la imagen Microscopio de polarización – Este microscopio es una simple modificación del microscopio óptico, contiene un filtro polarizante llamado polarizador entre la fuente de luz y la muestra y se ubica un segundo polarizador, denominado analizador entre el objetivo y el observador. Se puede rotar el polarizador y el analizador; la diferencia entre sus ángulos de rotación se usa para determinar el grado en que una estructura afecta el haz de luz polarizada. La capacidad que tiene un cristal o estructura cristalina de rotar el plano de la luz polarizada se denomina birrefringencia. Exhiben birrefringencia el músculo estriado o esquelético y las inclusiones cristaloides de las células intersticiales testiculares Microscopia electrónica. Dentro de los microscopios electrónicos tenemos el de barrido y el de transmisión. La ventaja de los microscopios electrónicos frente a los ópticos esta en que la longitud de onda del haz de luz es aproximadamente 1/200, lo cual aumenta la resolución. Microscopio electrónico de transmisión – La óptica es muy similar al óptico pero se diferencia en que usa un haz de electrones en vez de un haz de luz visible. Este microscopio se basa en los siguientes principios: - Una fuente, un filamento de tungsteno calentado que emite electrones (cátodo). - Un ánodo, hacia el cual son atraídos los electrones. - Una diferencia de potencial entre el cátodo y el ánodo imparte un voltaje de aceleración entre 20.000 y 200.000 voltios a los electrones, que crea el haz. El haz pasa por una serie de electroimanes que tienen las mismas funciones que las lentes de vidrio de un microscopio óptico 23 MICROBIOLOGIA
  24. 24. El haz que atraviesa la muestra se coloca en foco y se aumenta por medio de un objetivo y se aumenta aun más con una o más lentes proyectoras. La imagen final se visualiza sobre una planilla cubierta por fósforo. Las porciones de la muestra que han sido atravesadas por los electrones aparecen brillantes, las porciones que absorbieron o esparcieron los electrones por su densidad inherente o debido al agregado de metales pesados durante la preparación del espécimen aparecen oscuras. Se coloca una placa fotográfica o un detector de video por encima o por debajo de la pantalla del visor, con la finalidad de obtener un registro permanente de la imagen sobre la pantalla. Microscopio electrónico de barrido – Se asemeja más que al microscopio electrónico de transmisión a los tubos de televisión de donde deriva la microscopia electrónica. Para analizar la mayoría de los tejidos se deja la muestra, se deshidrata por desecación de punto crítico, se cubre con una película evaporada de oro-carbón, se monta en un taco de aluminio y se coloca en la cámara de muestras del microscopio. En los tejidos mineralizados es posible eliminar todos los tejidos blandos con una lejía y analizar las características estructurales del mineral. Se logra el barrido con el mismo tipo de rastreo que explora el haz de electrones a través de la superficie un tubo de televisión. Los electrones reflejados desde la superficie y los electrones forzados hacia el exterior de la superficie son captados por uno o más detectores y reprocesados para formar una imagen tridimensional en una televisión. Se pueden tomar fotografías para registrar los datos o la imagen en una cinta de video. Se pueden usar otros detectores para medir los rayos X emitidos desde la superficie, la catodoluminiscencia de las moléculas del tejido por debajo de la superficie y los electrones de Auger emitidos en la superficie. Muchos microscopios combinan las características de un microscopio electrónico de transmisión y de barrido, el cual permite microanálisis por rayos X con sonda electrónica. 2.5. Características para la identificación 2.5.1. Morfológicas Consiste en determinar forma, tamaño y color del microorganismo, en sí es la estructura externa. Para poder identificarlos se utilizan equipos como el microscopio. Por ser organismos unicelulares y su medida es en micras (µ). 24 MICROBIOLOGIA
  25. 25. Algunas bacterias particularmente tienen forma de bacilos (bastones), en ocasiones esos bacilos se unen en cadena, como en el caso del carbunco. Las bacterias esféricas al unirse en dos forman el gonococo, al agruparse en mas de dos o tres se llaman estreptococos, la agrupación en forma de racimos de uva se les llama estafilococos. Las algas por lo general, particularmente son ovoides o esféricas, al agruparse forman cenobios que son laminosos, filamentosos o globulosos, son inmóviles. Los hongos están formados por un soma vegetativo. El soma del hongo se denomina micelio, y las bifurcaciones individuales y filamentosas del micelio en su conjunto forman hifas, estas contiene esporas, las hifas tienen forma de bifurcaciones y filamentos, las esporas comúnmente son esféricas. Los virus tiene formas y tamaños distintos, son muy pequeños, se miden por amstrong, por lo común son de forma de varilla rígida o filamentos, ondulados con dimensiones de 15 a 300 miliamstrong (como el mosaico del tabaco que es e mas pequeño). 2.5.2. Bioquímicas En ocasiones no basta identificar a un microbio por su estructura externa, para asegurar su identificación, se requiere de estudios mas profundos sobre toda su constitución química y la forma de transformación de alimento. Existen también organismos parecidos unos a otros que a través de las características metabólicas se llegan a identificar. Por ejemplo, la Escherichia coli, organismo natural y común en nuestro intestino, es confundido con la Salmonella Typha causante de la fiebre tifoidea, para poder diferenciarlos e identificarlos se realiza en cada uno de ellos, medios de cultivos, y así ver sus reacciones metabólicas de cada uno, que enzimas intervienen, cuales son los productos intermedios y en si la reacción final de cada célula. 2.5.3. Antigénicas El estudio de la composición antigénica de los microorganismos nos revela un aspecto especial de la 25 MICROBIOLOGIA
  26. 26. composición química. La caracterización antigénica supone la inyección de microorganismos, o alguna parte del mismo, en un animal, con el fin de estudiar el suero sanguíneo de ese animal en busca de anticuerpos. Las reacciones antígeno – anticuerpo son muy específicas. Los microorganismos poseen muy deficientes clases de antígenos que por lo común se detectan con precisión extraordinaria. Unidad 3. Nomenclatura, taxonomía y características de los microorganismos 3.1. Virus 3.1.1. Propiedades generales Son organismos de grupo muy grandes heterogéneo. (diversos, o sea no tienen una característica igual para 26 MICROBIOLOGIA
  27. 27. todos). Son agentes infecciosos, son parásitos de las células y viven intracelularmente. Son muy pequeños, se permiten atravesar todo tipo de poros, hasta los de porcelana. Se propagan en el interior de la células, producen una gran variedad de enfermedades en plantas y animales; en animales y hombres producen enfermedades como, gripe, sida, evoca, poliomielitis, hidrofobias y varios tipos de tumores, en plantas producen enfermedades como el enanismo, mosaico (la hoja tiende a ser dura con varios colores, brillo), enrizamiento, manchas anulares foliares (tienen en las hojas formas de anillo), tristeza. La cantidad de virus que se conocen en la actualidad sobrepasan el millón y se podría decir que cada mes se descubren más. Los virus producen enfermedades en las células alterando su metabolismo produciendo sustancias anormales, que va a influir en las funciones y vidas de las células. 3.1.2. Criterios de clasificación La mayoría de los nombres de los virus derivan de las características clínicas, patológicas y epidemiológicas asociadas con las infecciones virales. Como ejemplos podemos citar el virus de la dermatitis postular contagiosa que pertenece al grupo de los poxvirus, y el virus de la degeneración vascular del frijol grueso. Algunos virus han sido nombrados de acuerdo con la localidad geográfica donde fueron aislados por primera vez: el virus de Sendai. Otros virus llevan el nombre de sus descubridores: virus de Epstein-Barr. Algunos virus son conocidos solamente en la versión abreviada de su nombre original; así, reovirus corresponde a respiratory enteric orphan virus, y arbovirus corresponde a arthropod-borne virus. El método más extendido y aceptado para clasificar los virus agrupa a estos agentes de acuerdo con el tipo de hospedero que infectan: bacterias, hongos, plantas, invertebrados (particularmente insectos), animales, humanos. Los virus pueden ser subdivididos de acuerdo con un particular nivel de interés sobre los mismos. En años recientes el uso de un sistema taxonómico racional basado en principios de estructura y formación molecular 27 MICROBIOLOGIA
  28. 28. ha sido promovido por el Comité Internacional de Taxonomía de los Virus; la figura XV1 es un esquema simplificado de este tipo de clasificación. Considerando lo anterior, podemos citar algunas de las múltiples definiciones de virus producidas a lo largo del tiempo. Por ejemplo, André Lwoff propuso en 1957 que un virus es: "una entidad estrictamente intracelular y potencialmente patógena que se caracteriza por tener una fase infecciosa, poseer solamente un tipo de ácido nucleico, multiplicarse en la misma forma que su material genético, incapaz de crecer o dividirse en forma binaria, carente de un sistema productor de energía metabólica". De acuerdo con esta definición, el virus es fundamentalmente de naturaleza no celular y es dependiente por completo del metabolismo de la célula hospedera, además de que en cierto estadio del ciclo replicativo el material viral se reduce exclusivamente al ácido nucleico. Otra definición muy conocida es la propuesta por Salvatore Luna en 1959: "los virus son elementos de material genético que pueden determinar en las células donde se reproducen la biosíntesis de un sistema que constituye un aparato específico para permitir la propia transferencia del virus hacia otras células". Los virus se han venido clasificando atendiendo al tipo de ácido nucleico que contienen, a las características de la envoltura del virión, cuando existe, a la posición taxonómica de sus huéspedes, a la patología que producen, etc. Dada su falta de autonomía para el desarrollo y su probable carácter polifilético, es muy difícil aplicarles de forma consistente los criterios de clasificación y nomenclatura que sirven tan bien para la clasificación de los organismos celulares, o 28 MICROBIOLOGIA
  29. 29. verdaderos organismos. Combinando caracteres como los enumerados, y por ese orden de importancia, se han reconocido unos 30 grupos de virus internamente bien definidos. En este artículo consideraremos tres grupos según el tipo de células que infecten, y en cada grupo se citarán los ejemplos más destacados y sus otras características definitorias. Virus del Nilo oeste: produce enfermedades en aves y mamíferos, incluidos humanos. Se transmite a través de los mosquitos. El primer virus descrito fue el de la fiebre aftosa (Loeffler y Frosch, finales del siglo XIX). La mayoría de ellos tienen envoltura lipoproteica: Entre los virus con ARN monocatenario se pueden citar los de la rabia, el sarampión, la gripe y la rubéola. Los retrovirus contienen ARN monocatenario y la enzima transcriptasa inversa. Al infectar la célula, transcriben el ARN en una molécula de ADN bicatenario que se une al ADN celular. Pertenecen a este grupo el virus del SIDA y algunos virus oncogénicos. Entre los virus con ADN bicatenario se puede citar el grupo de los herpesvíridos como los del herpes, y de la hepatitis. Hay también virus de células animales icosaédricos sin envoltura lipoproteica: El virus de la polio humana tiene ARN monocatenario. La mayor parte de los reovirus (con ARN bicatenario) infectan células animales. Los virus que contienen ADN bicatenario suelen ser poco virulentos, como los adenovirus (de los resfriados) y los virus de las verrugas (papovirus). Virus que infectan bacterias Fueron descubiertos independientemente en 1915 y 1917 por Frederick Twort, bacteriólogo británico y Felix D'Herelle en Canadá. La mayoría son virus complejos y contienen ADN bicatenario; pertenecen al grupo de los myovíridos. Hay también bacteriófagos que no responden al tipo común, como los corticovíridos, icosaédricos, o los levivíridos, con ARN monocatenario, o los bacteriófagos con envoltura lipoproteica. 29 MICROBIOLOGIA
  30. 30. Virus que infectan células vegetales Son los primeros que se descubrieron (virus del mosaico del tabaco, Ivanovski, 1892). La mayor parte de ellos contienen ARN monocatenario y cápsida helicoidal, y carecen de envoltura lipoproteica. El virus del mosaico del tabaco es un ejemplo. Algunos reovirus (virus con RNA bicatenario, icosaédricos y sin envoltura lipoproteica) producen tumores en las heridas de las plantas. En este grupo hay también virus con ADN y cápsida icosaédrica, como el del estriado del maíz o el del mosaico de la coliflor. Clasificaciones alternativas El esfuerzo por alcanzar una necesaria clasificación natural, ha producido distintos resultados, de los que consideramos aquí dos, la clasificación de Baltimore y la del International Committee for Taxonomy of Viruses (ICTV). Clasificación de Baltimore La clasificación de Baltimore distribuye los virus en siete grupos fundamentales basados en la base química del genoma: Grupo I: Virus ADN bicatenario (doble cadena). Los virus de ADN de dos cadenas entran en la célula (independientemente del mecanismo de infección) y las ARN polimerasas no distinguen el genoma celular del genoma vírico, forman ARNm, que se traduce en los ribosomas y da lugar a las proteínas de la cápsida, y a veces a enzimas replicativos. Son los virus más simples. Ejemplo: los fagos de la serie T par, fueron los primeros que se descubrieron. Grupo II: Virus ADN monocatenario (de carácter positivo). Su material genético es ADN de una cadena. Ya que es de polaridad positiva, necesita una cadena negativa para poder transcribir; así, al entrar a la célula la ADN polimerasa (enzima de reparación o alargamiento) hace un ADN bicatenario que sirve para sintetizar (a partir de la hebra negativa) un ARNm que lleva la información necesaria para fabricar capsómeros y enzimas replicativos. 30 MICROBIOLOGIA
  31. 31. Grupo III: Virus ARN bicatenario. Son virus de ARN bicatenario. Llevan como parte del virión una transcriptasa viral que es una ARN polimerasa ARN dependiente que utiliza para, a partir de la hebra negativa del ARN bicatenario, fabricar el ARNm. Además de ser una enzima es una proteína estructural, ya que forma parte de la cápsida, por ello sólo se replica si a la célula entra la cápsida junto al genoma vírico. Grupo IV: Virus ARN monocatenario positivo. Son virus de ARN monocatenario cuyo genoma tiene naturaleza de ARNm. Son virus simples. Grupo V: Virus ARN monocatenario negativo. Son virus de ARN monocatenario con polaridad de antimensajero. Poseen una ARN polimerasa dependiente de ARN de una cadena. Así, dentro de la célula infectada forman el ARN complementario a su genoma y que actúa de ARNm. Grupo VI: Virus ARN monocatenario retrotranscrito. Son virus de ARN cuyo genoma podría actuar como mensajero pero “in vivo” no lo hace. Poseen una transcriptasa inversa que de un genoma ARN transcribe una molécula de ADN, primero de una cadena y luego de dos. Posteriormente y usando los enzimas celulares se elabora un mensajero. Estos virus son capaces de alcanzar el núcleo de las células, se insertan a los cromosomas de las células que infectan, son los retrovirus Grupo VII: Virus ADN bicatenario retrotranscrito. Es el grupo más recientemente descubierto y descrito. Tiene un genoma de ADN bicateario, que se expresa formando un mensajero, que se traduce como el grupo I. No obstante, en el momento de la encapsidación, es el mensajero el que se encapsida. Éste, por retrotranscripción a partir de una Transcriptasa inversa, en el interior del virión, forma de nuevo una molécula de ADN, primero mono y después dicatenaria, que se convierte en el genoma del virus. Son ejemplos claros de estas rarezas, las familias Herpesviridae y Caulimoviridae. Clasificación del ICTV 31 MICROBIOLOGIA
  32. 32. El ICTV (International Committee on Taxonomy of Viruses) intenta conseguir una clasificación universal que pueda funcionar como el necesario estándar de clasificación de los virus, regulando la descripción formal de las nuevas cepas y ordenando su ubicación dentro del esquema clasificatorio. Intenta que las reglas de nomenclatura y clasificación se asemejen lo más posible al estándar tradicional de la clasificación de los organismos utilizando algunas de sus categorías, sufijos que indican el rango taxonómico y aplicando cursiva a los nombres de los taxones: Orden (-virales) Familia (-viridae) Subfamilia (-virinae) Género (-virus) Especie (-virus) Los nombres de los taxones de categoría superior se escriben en cursiva, como en el Código Internacional de Nomenclatura Botánica (pero no en el Zoológico). Los nombres de especie siguen una regla sistemática, nombrándose en la lengua vernácula con el nombre de la enfermedad y la palabra que significa virus. Por ejemplo, virus de la inmunodeficiencia humana. El reconocimiento de órdenes se ha producido tardíamente y se usan con parsimonia, habiéndose designado hasta ahora sólo tres, de manera que la mayoría de las 80 familias todavía no han sido adscritas a ninguno. La lista de ICTV contiene unas 4.000 especies. 3.1.3. Nomenclatura y taxonomía La séptima comunicación del International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV) describe estos organismos como biosistemas elementales que poseen algunas de las propiedades de los seres vivos (genoma) y que se adaptan a las condiciones del ambiente. Los virus pertenecen a la biología porque tienen genes, se replican, evolucionan y se adaptan a los huéspedes y distintos nichos ecológicos. Virus es un término general que denota varias propiedades relacionadas (huésped, vector, capacidad infecciosa). Estas características -propiedades emergentes- son típicas del biosistema viral en conjunto y no están presentes en los elementos constitutivos individuales. Cuando un virus inicia el ciclo de vida adopta diversas formas y estadios, por ejemplo como ácido nucleico en replicación en la célula huésped o en el vector. Un estadio en este ciclo es la partícula viral o virión 32 MICROBIOLOGIA
  33. 33. que se caracteriza por propiedades intrínsecas como tamaño, masa, composición química, secuencia de nucléotidos en el genoma y secuencia de aminoácidos en las subunidades proteicas. Los viriones pueden ser completamente descritos según sus propiedades físicas y químicas intrínsecas, pero la definición no se vincula con las propiedades que pertenecen al virus. Nomenclatura binaria propuesta para especies de virus. Abreviaturas de los nombres de virus Durante años los grupos que estudian virus de plantas utilizaron un sistema de dos nombres no oficial para referirse a la especie viral. Según este sistema, la palabra virus que aparece en cursiva al final del nombre oficial de la especie se reemplaza por el nombre de género que también finaliza en virus. De esta forma Bluetongue virus se transforma en Bluetongue orbivirus y Measles virus en Measles morbillivirus. La ventaja de este modelo de denominación es que la inclusión de un nombre de género en el nombre de la especie indica la relación existente con otros virus y, por lo tanto, brinda información adicional acerca de las propiedades de los miembros de las especies. Debido a que este modelo parece ser preferido por una amplia mayoría de virólogos, el ICTV decidirá si deben introducirse los nombres binarios de especies de virus 3.1.4. Estructura Externa: Los virus tienen una variedad de forma y tamaño, pero por lo general son en forma de varilla rígida, filamentos ondulados, esféricas o de bacilos. En el saso de varilla rígida la tiene el parasito de mosaico de tabaco y llegan a medir de 15 x 300 nm (nanómetro) hasta los 200 nm. Las de formas de bacilos, casos del enanismo amarillo de la papas, llegan a medir de 75 x 350 nm. Los esféricos, caso de necrosis del tabaco, llegan a tener un diámetro de 75 nm, algunos tumores de heridas, tienen hasta 60 nm de diámetro. Interna: 33 MICROBIOLOGIA
  34. 34. Un virus por lo menos debe tener en su constitución química en acido nucleico, que le da su capacidad infectante y tiene proteína que le da especifidad. El acido nucleico lo tiene en proporción de 5 a 40 % en su constitución corporal y de proteínas de 95 a 60%. El acido nucleico está cubierta por una membrana CAPSIDA, constituidos por subunidades de proteínas llamadas CAPSOMEROS. La partícula viral de un virus se llama virion y las partes completas del virus o unidades completas se llama viriones, los viriones tienen lípidos y lipoproteínas. Los ácidos nucleico y proteínas tienen residuos de carbohidratos, lípidos, metales, algunos contiene vitaminas. Los virus se diferencian por su contenido de DNA o RNA. Un virion contiene 4 posibles asidos nucleicos, se ha visto que los virus de las plantas, contienen solo RNA de una o doble cadena. Los virus en animales contienen en todos los tipos de acido nucleico excepto DNA de doble cadena. Además de la estructura de cada nucleico, en la partícula viral es lineal o particular. Estructura de un virus 3.1.5. Reproducción 34 MICROBIOLOGIA
  35. 35. Los virus no son células, no constan de ellas, son parásitos de células y producen una infinidad de enfermedades en seres vivientes. Los virus no se dividen ni producen una estructura reproductora especializada, pero si inducen a las células hospederas a producir más virus Los virus se producen dentro de las células animal y vegetal, así como de otros seres; no tienen capacidad de metabolismo, tampoco movilidad dependiente. Se reproducen por replicación, en donde sus dos partes constitutivas los ácidos nucleicos y proteínas se incrementan dentro de las células huésped, cuando la célula se infecta con el acido nucleico, se sintetiza partículas virales completas. Existen varios tipos de virus en la naturaleza, con estructuras complejas diferentes, y que utilizan varios lugares para la reproducción, algunos lo realizan en el citoplasma, otros en el núcleo, por lo tanto hay diferentes lugares para la replicación de virus. Reproducción de un virus 3.1.6. Importancia Los virus han representado históricamente un problema muy grave para la salud de los humanos. Después del reconocimiento de estos agentes como causantes de enfermedad, la virología ha evolucionado muy rápido, incluso los virus fueron de los primeros modelos para el estudio del funcionamiento del genoma, conocimiento indispensable hoy en día para el trabajo de investigación en ciencias biológicas. 35 MICROBIOLOGIA
  36. 36. En general, la palabra virus inmediatamente refiere a enfermedad, y no es para menos: en 1918 una pandemia de gripe (influenza) ocasionó la muerte de más de 30 millones de personas alrededor del mundo, posteriormente este virus ha ocasionado epidemias de menor intensidad pero igualmente temidas. Entre 1957 y 1986 se estima que, sólo en Estados Unidos, los virus de la influenza ocasionaron más de 10 000 muertes. La fama de los virus es merecida en el caso del SIDA por ejemplo, actualmente una de las causas más importantes de mortalidad en el mundo, o bien, en el caso de la viruela, que en el pasado provocó miles de muertes. Los casos más recientes de enfermedades altamente contagiosas son los hemorrágicos y letales filovirus (Marburg y Ébola) y, por supuesto, el síndrome respiratorio agudo severo (SARS, por sus siglas en inglés). En el último cuarto del siglo XX, los virus cobraron una importancia médica inusitada por la aparición de enfermedades hasta entonces desconocidas como las anteriormente mencionadas, así como el resurgimiento con mayor virulencia de enfermedades ya conocidas, como el sarampión, el dengue o la influenza. En 1999 hubo una gran epidemia en Europa ocasionada por el virus de la influenza que ocasionó la hospitalización de miles de personas y la muerte de varias decenas de ellas; dos años antes, en Hong Kong se tuvieron que sacrificar casi diez millones de pollos por una epidemia de influenza aviar que ya amenazaba con expandirse a regiones vecinas. Durante esta última también se registraron muertes entre personas que tuvieron contacto con los animales infectados. En los últimos años se detectaron algunos virus nuevos, como el de Hendra y el de Nipah (ambos en Malasia, 1998), los cuales inicialmente ocasionaron problemas en ganado equino y porcino respectivamente. Sin embargo, personas que tuvieron contacto con los animales enfermos también fueron infectados, algunas de ellas incluso murieron. Estos casos hacen destacar la importancia del estudio de los virus que infectan animales, no sólo por cuestiones ecológicas o comerciales, sino también por su influencia sobre la salud humana. La otra cara de los virus El surgimiento y resurgimiento de los virus se deben en parte 36 MICROBIOLOGIA
  37. 37. a su relativo bajo nivel de complejidad, por lo que pequeños cambios en su información genética ocasionan grandes cambios en su estructura y funcionamiento general, lo cual permite evadir la respuesta inmunológica de los organismos, variar sus comportamientos dentro de las células hospederas y perder su sensibilidad a tratamientos comunes para esas enfermedades. Un caso típico son los virus de la inmunodeficiencia humana (causantes de SIDA) cuyos tratamientos son generalmente limitados porque los virus que infectan al paciente son sustancialmente diferentes de los que evolucionan en su organismo en un determinado intervalo de tiempo. Esta variabilidad de los virus, sin embargo, aparte de causarnos los problemas mencionados, se convierte en una herramienta muy útil en el estudio de la evolución de los organismos en el nivel molecular. El estudio de la variabilidad de los virus ha producido conocimientos en el ámbito de la evolución, lo cual puede ser aplicado hasta cierto punto y en diferentes formas a la generalidad de la biología. Actualmente se considera a los virus no sólo como causantes de enfermedades sino también como agentes muy importantes que colaboran en el mantenimiento del equilibrio ecológico. Los virus, además de producir la disminución de poblaciones animales o vegetales en un determinado hábitat, sirven como mediadores en el intercambio genético entre individuos de una misma o de diferentes especies, cooperando en la variabilidad de los organismos que son susceptibles de ser infectados. Este fenómeno ha sido bastante estudiado en las bacterias que pueden ser infectadas por los virus denominados bacteriófagos (o simplemente fagos) y de esta manera poder intercambiar información entre unas cepas bacterianas y otras, los fagos pueden contener información útil para que la célula bacteriana realice ciertas funciones que en otras condiciones no podría realizar. En los animales, de modo análogo, los retrovirus y los adenovirus, entre otros, pueden introducir información nueva a la célula infectada y posteriormente llevarse información a una célula diferente logrando así una comunicación genética entre diferentes poblaciones celulares o individuos. De esta manera, algunas especies de virus revisten hoy una importancia clave en la medicina porque pueden servir como 37 MICROBIOLOGIA
  38. 38. vehículo para introducir información a células con algún defecto genético o adquirido que les permita alcanzar un funcionamiento normal. Esta área de la biomedicina es actualmente una de las más apoyadas ya que representa una esperanza en la cura de enfermedades genéticas como la fibrosis quística y el cáncer. Es imposible dejar de ver a los virus como peligrosos agentes causales de enfermedad, pero a esto hay que agregar, por una lado, que también contribuyen al mantenimiento del equilibrio ecológico y, por otro, que en pocos años pueden ser de gran utilidad en el tratamiento de muchos problemas que aquejan a los humanos, incluyendo las enfermedades causadas por los virus mismos. 3.2. Bacterias 3.2.1. Propiedades generales Las bacterias son organismos microscópicos, se conocen aproximadamente 1600 especies. La mayoría son organismos estrictamente saprofitos, no causan daño al hombre, animales y plantas. También existen bacterias parásitos nocivas que producen enfermedades, en el hombre: tétano, cólera, gonorrea, tuberculosis, neumonía, fiebre tifoidea; en los animales: el carbunco, ántrax y brucelosis; en las plantas se producen enfermedades en los géneros: agrobacterium, erwinia (producen el tizón del fuego), seudomonas, xanthomonas y la streptomyces. Las bacterias de acuerdo a su constitución, algunos organismos son procarióticos y eucariótico. En ocasiones se juntan para formar colonias. Tiene variadas formas: * En dos baterías se llaman diptococos * Cundo son 4 se llaman tetrámeras * De tres a más se llaman estreptococo En forma de racimos de uvas estafilococos y cuando se forman en un plano ovoide se llama sarcinas. 3.2.2. Criterios de clasificación La identificación de las bacterias es tanto más precisa cuanto mayor es el número de criterios utilizados. Esta identificación 38 MICROBIOLOGIA
  39. 39. se realiza a base de modelos, agrupados en familias y especies en la clasificación bacteriológica. Las bacterias se reúnen en 11 órdenes. Las eubacteriales, esféricas o bacilares, que comprenden casi todas las bacterias patógenas y las formas fotótrofas. Las pseudomonadales, orden dividido en 10 familias entre las que cabe citar las Pseudomonae y las Spirillacae. Las espiroquetales (treponemas, leptospiras) Las actinomicetales (micobacterias, actinomicetes). Las rickettsiales Las micoplasmales Las clamidobacteriales Las hifomicrobiales Las beggiatoales Las cariofanales Las mixobacteriales Relaciones entre la bacteria y su huésped Ciertas bacterias viven independientes e otros seres vivos. Otras son parásitas. Pueden vivir en simbiosis con su huésped ayudándose mutuamente o como comensales (sin beneficio). Pueden ser patógenas, es decir, vivir de su huésped. La virulencia es la aptitud de un microorganismo para multiplicarse en los tejidos de su huésped (creando en ellos alteraciones). Esta virulencia puede estar atenuada (base del principio de la vacunación) o exaltada (paso de un sujeto a otro). La virulencia puede ser fijada por liofilización. Parece ser función del huésped (terreno) y del entorno (condiciones climáticas). La puerta de entrada de la infección tiene igualmente un papel considerable en la virulencia del germen. El poder patógeno es la capacidad de un germen de implantarse en un huésped y de crear en él trastornos. Está ligada a dos causas: La producción de lesiones en los tejidos mediante constituyentes de la bacteria, como pueden ser enzimas que ella excreta y que atacan tejidos vecinos o productos tóxicos provenientes del metabolismo bacteriano La producción de toxinas. Se puede tratar de toxinas proteicas (exotoxinas excretadas por la bacteria, transportadas a través de la sangre y que actúan a distancia sobre órganos sensibles) o de toxinas glucoproteicas (endotoxinas), estas 39 MICROBIOLOGIA
  40. 40. últimas actuando únicamente en el momento de la destrucción de la bacteria y pudiendo ser responsables de choques infecciosos en el curso de septicemias provocadas por gérmenes gramnegativos en el momento en que la toxina es brutalmente liberada A estas agresiones microbianas, el organismo opone reacciones defensivas ligadas a procesos de inmunidad, mientras que el conflicto huésped-bacteria se traduce por manifestaciones clínicas y biológicas de la enfermedad infecciosa 3.2.3. Nomenclatura y taxonomía Los procariotas son las células vivas más sencillas. Las procariotas constituyen el reino Monera. A los miembros reino Monera se les llama moneras. Las moneras están divididas en grupos principales: las bacterias azul-verdoso (llamadas antes algas: verdosas) y las demás bacterias. Las moneras existen como células individuales o como colonias. La colonia es un grupo de células parecidas que están pegadas unas a otra. Las bacterias incluyen muchas formas diferentes, la mayoría de las cuales son heterótrofas. Las bacterias son las moneras más numerosas, ellas pertenecen al fílum Schizomycetes Schizo (significa "partido") porque se refiere al proceso de división sencilla mediante el cual se multiplican. El sufijo mycete quiere decir "hongo", un término que viene de cuando las bacterias y los hongos pertenecían al mismo grupo. Casi siempre, la gente piensa en las bacterias como “gérmenes” que producen enfermedades. Esta creencia no es totalmente correcta. Las más de 1500 especies de bacterias, sólo unas 250 causan enfermedades. Las actividades de la mayoría de las bacterias son útiles y necesarias, la gente ha utilizado muchas bacterias en la producción de alimentos y medicinas. 3.2.4. Estructura Las bacterias pueden tener forma de vacilo, filamentosas, esteritas en forma de camas, elipsoidales, espirales. Los bacilos en su etapa joven son cilíndricos y pueden llegar a medir. 0.6 a 3.5 milimicra de longitud, y un diámetro de 0.5 a 40 MICROBIOLOGIA
  41. 41. 1.0 milimicra. Las bacterias en cultivos viejos, los filamentos son más grandes. Las bacterias están cubiertas por un material viscoso y gomoso llamada capa mucilaginosa (forma de baba); o puede también estar cubierta por una capa dura llamada cápsula. Algunas bacterias poseen un solo flagelo, y otros, dos o hasta un ramillete. El color de las bacterias pueden ser blanquizcos, blancos amarillentos, (cuando están en grupos) o translucidos. Las bacterias al formar colonias, estas presentan características morfológicas diferentes, varían en forma, tamaño, color, elevación, en bordes. Forma: Pueden ser circulares, ovoides e irregulares. Tamaño. Varían desde milímetro hasta centímetros. Color: Blanquizco, amarillento, negrusco y grisáceo. Elevación: Varían según su posición Bordes: Pueden ser rugosos, lisos, angulares, globulares. La célula bacteriana puede estar constituida por un capa mucilaginosas capsula, flagelos, pared o membrana celular citoplasma. Posen también encimas digestivas para nutrición y secreción o excreción. Las bacterias parasitas de plantas posen cloroplasto Todas las bacterias poseen o están constituidas por productos orgánicos; carbohidratos lípidos, proteínas, encimas, vitaminas, ácidos nucleicos. Contienen también sales minerales y sobre todo mucha agua 41 MICROBIOLOGIA
  42. 42. Estructura de una bacteria 3.2.5. Reproducción Las bacterias, realizan la reproducción asexual conocida como fusión binaria. Esta se realiza, por la invasión de la membrana citoplásmica hacia el centro de las células, formando un tabique membranoso transversal que divide a la bacteria en dos partes. Durante este proceso, se sintetizan o secretan dos capas de material de la pared celular, entre las dos capas de la membrana. Cuando se concluye la formación de las paredes celulares, las dos capas se separan dando como resultado a dos células hijas. Mientras la pared celular y el citoplasma están sufriendo fisión el material se organiza formando cromosomas, las cuales se autoduplican distribuyéndose en partes iguales en las dos células formadas. Las bacterias se reproducen a una velocidad muy rápida en condiciones favorables, las bacterias pueden dividirse cada 20 minutos, de aquí se duplica en 4, 8, 16 etc. A esta velocidad, una sola bacteria puede reproducir un millón de bacterias en 10 horas. Pero debido a la reducción de alimentos, espacio, a las condiciones desfavorables, la reproducción tiende a disminuir o hasta cesar. Pero en si, las bacterias alcanzan cantidades numerosas en corto tiempo, y efectúan cambios químicos en el medio que lo rodea. Estos cambios permiten alterar a la naturaleza, produciendo enfermedades, realizando descomposiciones de alimentos, en las industrias, realizan la fermentación y pudrición de desperdicios orgánicos. 42 MICROBIOLOGIA
  43. 43. Reproducción de una bacteria 3.2.6. Importancia Existen bacterias en todos los sitios. Hemos visto el interés de su estudio para la comprensión de la fisiológica celular, de la síntesis de proteínas y de la genética. Aunque las bacterias patógenas parecen ser las más preocupantes, su importancia en la naturaleza es ciertamente menor. El papel de las bacterias no patógenas es fundamental. Intervienen en el ciclo del nitrógeno y del carbono, así como en los metabolismos del azufre, del fósforo y del hierro. Las bacterias de los suelos y del las aguas son indispensables para el equilibrio biológico Por último, las bacterias pueden ser utilizadas en las industrias alimenticias y químicas: intervienen en la síntesis de vitaminas y de antibióticos Las bacterias tienen, por lo tanto, un papel fundamental en los fenómenos de la vida, y todas las áreas de la biología han podido ser mejor comprendidas gracias a su estudio 3.3. Algas 3.3.1. Propiedades generales En la naturaleza se localizan miles de tipos de algas. Abundan en lugares húmedos, aguas de océanos, lagunas, lagos, ríos. También se localizan en troncos paredes, rocas, piedras, 43 MICROBIOLOGIA
  44. 44. cortezas de árboles. Las algas sobre viven en un medio donde haya suficiente luz, humedad y suficientes alimentos simples. Las algas de vida acuática, viven en las partes de aguas profundas formando el plancton, que sirve de alimentos a algunos organismos (peces) incluyendo a las ballenas. Algunas especies se desarrollan en lugares elevados, sobre hielo, sobre el pico de montañas. Se desarrollan en aguas termales muy calidas que alcanzan hasta los 90 ºC, aunque su temperatura adecuada para estos lugares son de 50 a 54 ºC Las algas están adecuadas para la concentración de sales de mares, se ajustan a la desecación por periodos prolongados en tiempos críticos. En el hemisferio norte, se localizan algas en aguas a una profundidad no mayor de 50 a 60 metros, pero en lugares tropicales o calidos, con aguas cristalinas, se localizan a una profundidad de hasta 150 metros. Las algas que crecen sobre troncos, rocas y cortezas de árboles, al degradarse se descomponen químicamente y forma suelo fértil, es decir las algas son formadores de suelo orgánico. En algunos lugares como los balnearios, las algas crecen con exceso, que producen olores y sabores indeseables, no permiten la disolución del oxigeno y también obstaculizan la fotosíntesis de otras plantas que se localizan en las partes profundas del agua. Algunas algas son endofiticas, porque viven sobre protozoarios, sobre las hiedras, corales, esponjas. 3.3.2. Criterios de clasificación Las algas se pueden dividir en 8 subdivisiones que son las siguientes: 1. Cianófitos - Se trata de organismos unicelulares carentes de un núcleo verdadero y de plastidios, que se multiplican por división transversal. La mayoría de estas especies vive en el agua aunque algunas de estas tienen la habilidad de vivir en la tierra porque pueden fijar el nitrógeno atmosférico a ellas. 44 MICROBIOLOGIA
  45. 45. 2. Euglenófitos - Son algas de estructura muy sencilla cuya característica mas distintiva es la presencia de una mancha de pigmento fotosensible. Estas disponen de uno o de dos flagelos lo cual les permite cambiar su forma y estas se multiplican por división longitudinal. 3. Pirrófitos - Son algas en su mayoría unicelulares que tienen dos flagelos de longitud distinta. La célula se encuentra desnuda o va provista de una cubierta más o menos dura. Al igual que los Euglenófitos tienen un ocelo que junto con su forma de vida parasitaria o depredativa (en algunos casos) posibilita que en el pasado se les tomara como organismos animales. Esta especie también es marina excepto por algunas que son terrestres. a- Un ejemplo es: Noctuluca miliaris. 4. Crisófitos - Conocidos como algas amarillas, son organismos unicelulares o pluricelulares que se reúnen en colonias. Su principal característica es la presencia de cromatoforos con pigmentos de color amarillo que les confiere un aspecto dorado. Son de morfologías variable con flagelos y sin ellos y en algunos casos se mueven por rizópodos. Siempre se reproducen por reproducción vegetativa. 5. Clorófitas - Las clorófitas o algas verdes son en su mayoría de colores verdes, unicelulares o pluricelulares y de formas muy variables. La mayoría de las especies microscópicas son propias de agua dulce, aunque hay numerosos grupos marinos que alcanzan cierto tamaño, como la conocida lechuga de mar. Se multiplican por división celular, o sexualmente, o por la fusión de dos gametos de tamaños diferentes. Este grupo de algas se halla muy extendido en la naturaleza, ya que algunas de estas le dan color a los estanques o cubren la cubierta de los árboles. Esta especie se mantiene en grupos como muchas de las especies de la costa marina. 6. Carófitos - Son algas muy complejas cuya estructura se parece a veces a la de las fanerógamas. De color verde en su mayoría, son frecuentes en las orillas de los ríos y lagos y muy pocas especies están en la vida marina. Estas se reproducen sexualmente o por vía vegetativa. 7. Feófitos - Son algas que alcanzan mayor tamaño (hasta 100m). Aunque poseen clorofila los pigmentos marrones las esconden, por lo que presentan coloración marrón o parda. 45 MICROBIOLOGIA
  46. 46. Estas algas son típicas del agua salada pero muy pocas de ellas viven en agua dulce. 8. Rodófitas - A estas algas se le conoce como alga roja, comprenden especies típicas de aguas marinas de grandes profundidades en zonas donde otras especies no pueden sobrevivir por la falta de la luz. Son de color rojo aunque poseen así mismo clorofila. Se reproducen sexualmente y asexualmente y poseen complicados ciclos de alternancia de generaciones. 3.3.3. Nomenclatura y taxonomía La diversidad de seres vivos estudiados por la Botánica abarca desde las formas más simples unicelulares hasta los vegetales con flores con estructuras morfológicas más elaboradas, conectados por formas intermedias, que evidencian la evolución de la vida vegetal desde el medio acuático hasta la colonización del medio terrestre, no implicando este proceso la desaparición de las formas ya establecidas, sino una mayor adaptación a ocupar nuevos medios. La tendencia en esta evolución ha sido el paso: Poiquilohidria: Ausencia de regulación del contenido hídrico, dependencia directa del agua y desecación del vegetal en ausencia de ésta. Homeohidria: Regulación del contenido hídrico y minimización los efectos de la desecación. El mundo vegetal se separa en tres niveles morfológicos de organización según el grado de complejidad: PROT”FITOS TAL”FITOS CORM”FITOS Unicelulares o Pluricelulares, Pluricelulares, agregados, poiquilohidros, con homeohidros, con poliquilohidros, sin especialización especialización entre especialización entre las células las células y aparición entre las células (talo) de tejidos (cormo) Protófitos: 46 MICROBIOLOGIA
  47. 47. Incluyen los procariotas, muchas algas, y algunos hongos. Se puede alcanzar un elevado grado de especialización en los orgánulos citoplasmáticos. Básicamente son unicelulares pero también aparecen agregados simples de células. Tendencias evolutivas: - Movilidad, por la presencia de flagelos se pasa de formas inmóviles (cocales) a formas móviles (monadales) - Polaridad, por la distribución de orgánulos citoplásmicos - Aumento de tamaño - Retención de las células hijas formando agregados irregulares o con forma definida Los agregados de células pueden ser de tres tipos: Cenobios, todas las células descienden de una misma célula madre, puede aparecer un cierta especialización del trabajo de algunas células o incluso una polaridad, pero la duración de estas agrupaciones es sólo de una generación. Colonias, todas las células descienden de una misma célula madre, también puede haber cierta especialización y polaridad, pero la agrupación es más permanente y se suceden las generaciones. Consorcios de agregación, hay una reunión de células que al principio estaban separadas y eran independientes, en general en un número determinado Talófitos Incluye a la mayor parte de las algas, los hongos, y los líquenes. Son vegetales que presentan talo, esto es, un cuerpo vegetativo pluricelular sin vascularización (haces vasculares). Todas las células proceden de una célula madre y quedan unidas por existencia de una pared celular, celulosa o quitina. En general aparece una cierta especialización en funciones vegetativas y funciones reproductivas. Los talos experimentan crecimiento, reproducción y muerte, el mantenimiento se consigue a través de las células reproductoras. 47 MICROBIOLOGIA
  48. 48. En los talófitos más complejos pueden aparecer estructuras similares (análogos) a las del cormo (raíz, tallo y hojas), pero estructuralmente diferentes (rizoides, cauloides y filoides), resultado de fenómenos de convergencia evolutiva. El desarrollo del talo a partir de la célula inicial puede ser básicamente de dos tipos: Haplóstico, divisiones sólo transversales, se origina un filamento de una fila de células. Polístico, divisiones transversales y longitudinales, se origina un filamento de varias filas de células. Una mayor complejidad en el talo se consigue por: Ramificaciones, apicales o laterales. Crecimiento heterótrico, diferenciación en el talo de filamentos erectos y postrados. Paso de ejes simples o uniaxiles a ejes multiaxiales formando por varias filamentos. En el caso de que no se diferencien células en el talo tenemos talos sifonales o cenocíticos (plurinucleados), y si aparecen grandes compartimentos plurinucleados se denomina sifonocladal. En los talos más avanzados el crecimiento no se origina por la actividad de una única célula sino por un grupo de células especializado en el crecimiento, los meristemos, y se pueden llegar a forma tejidos medulares en el centro del talo y tejidos corticales en la periferia. En los hongos el talo está formado por filamentos o hifas, el micelio, que pueden aparecer entrelazados de forma postgénita formado plecténquimas o falsos tejidos miceliares. Briófitos Incluye los musgos y las hepáticas. Ocupan una situación intermedia entre talófitos y cormófitos. Su dependencia del agua es manifiesta, aunque no mueren si se desecan, ya que presentan una organización simple. 48 MICROBIOLOGIA
  49. 49. Absorben agua directamente por todo el cuerpo vegetativo. El crecimiento se debe a una sola célula apical que puede originar ramificaciones. En las hepáticas puede aparecer una diferenciación en parénquima aerífero (clorofílico) y parénquima de asimilación, incluso puede aparecer un cutícula simple y unos poros para permitir la difusión de los gases, pero sin regulación alguna como en los estomas. En los más desarrollados aparecen estructuras parecidas (análogas) a raíces, tallos y hojas, pero muy simplificados, los tallitos (caulidios) más avanzados pueden presentar una diferenciación simple en tejidos conductores centrales y parenquimáticos periféricos. Cormófitos Incluye las plantas vasculares, helechos y plantas con semillas o espermatofitos. El aparato vegetativo o cormo esta formado por raíz, tallo y hojas, originados por meristemas. Son vegetales adaptados a la vida terrestre fuera del agua y presentan mecanismos para conservar y regular el agua de sus tejidos: Raíz para absorber el agua y los nutrientes. Tallo vascularizado para conducir el agua y con tejidos de sostén. Hojas con una epidermis con cutícula y estomas. 3.3.4. Estructura Las algas tienen variadas formas: esféricas vacilares, filamentosas o puntiagudas. Son unicelulares, algunas son multicelulares por que se forman en conglomeraciones o colonias de varias formas: filamentosas, ramificadas, membranosas. Algunas colonias se dividen, formando grapas de colonias idénticas. Estos grupos de algas o colonias, llegan a asemejarse a plantas superiores. 49 MICROBIOLOGIA
  50. 50. Las algas contienen células eucarióticas y otros procarióticas, las que pertenecen a las procarióticas se asemejan a las bacterias por su aspecto individual y su agrupación. Algunas algas y bacterias poseen pared celular rígida impregnada de sílice. Otras tienen envolturas celular flexible y gelatinoso. Con las algas eucarióticas a excepción de las verdiazuladas tienen incrustaciones de núcleo, vacuola, cloroplasto, e incrustaciones de productos orgánicos. Estructuras de las algas 3.3.5. Reproducción En las algas existen dos tipos de reproducción. Una de estas es la vegetativa y la otra es reproducción sexual. En la 50 MICROBIOLOGIA
  51. 51. reproducción vegetativa ocurre por una simple división de la célula en dos partes o bien por fragmentación. Reproducción sexual 3.3.6. Importancia Las algas tienen un alto contenido de carbohidratos, proteínas, vitaminas y especialmente minerales (hasta 30% por volumen). Comparadas con lácteos, las algas proveen hasta 10% más calcio y hierro y también contienen otras importantes trazas de minerales. En las civilizaciones orientales tradicionalmente se ha reconocido la importancia de este alimento para fortalecer la sangre, el corazón y el sistema circulatorio Estudios científicos recientes han descubierto también que las algas tienen efectos antibacteriales, antivirales y anticancerosos. Se ha descubierto también que el kombu, wakame, nori, hiziki y otras algas comunes reducen los niveles de colesterol en la sangre, previenen el desarrollo de la hipertensión y arteriosclerosis y mejoran el metabolismo de grasas. Se ha descubierto además que diversas variedades de algas contienen anticoagulantes sanguíneos similares a la heparina, el anticoagulante natural de la sangre que a menudo se da en forma intravenosa a los pacientes cardíacos para prevenir coágulos. En el Japón se ha demostrado que en las regiones donde los habitantes consumen mayor cantidad de algas la incidencia de longevidad es más elevada. En la agricultura, se ha comprobado su importancia como fuente de sustratos, abonos orgánicos, fertilizantes foliares, etc. Son un grupo de tal diversidad, que en un sentido amplio se les considera bajo esta denominación global, carente de valor sistemático y que reúne diversas divisiones. Estas recogen en la actualidad los diversos tipos de algas desde las microscópicas hasta las que pueden medir más de un pie. Las algas se definen como talofitas, es decir plantas cuyo cuerpo vegetativo no esta dividido en tallo y raíz, sino que su única unidad es el talo. Se diferencian de otros tipos de plantas por tener una menor complejidad comparativamente, y por poder llevar a cabo funciones clorofílica. 3.4. Protozoarios 3.4.1. Propiedades generales Los protozoarios, son protistas eucarióticas; son microscópicos unicelulares. La palabra proviene del vocablo griego, de la palabra protos =primero, zoon= animales. 51 MICROBIOLOGIA
  52. 52. Los protozoarios constituyen colonias, en las colonias, cada una de los protozoarios están unidos, por filamentos citoplásmicos. Los protozoarios por su estructura, tienen características en común, pero al parecer existen diferencias entre un protozoario semejante a animal, con uno semejante a vegetal. Los protozoarios, establecidos por colonias, cada uno tiene vida independiente. Se estima que existen aproximadamente 45,000 especies, de estos casi 2,000 son fósiles, 18,000 son de vida libre o saprofitas y unas 7,000 especies, son parásitos de plantas y animales Protozoarios: Gialia alombra, se encuentran en el duodeno que provoca enterocolitis o inflamación. Amibas: Causa la disentería, ataca al intestino delgado o grueso provoca amibiasis. 3.4.2. Criterios de clasificación La clasificación de Honigberg (1964), dominante en los textos de zoología, trata a los protozoos como un sólo filo dividido en cuatro clases basadas sobre todo en el modo de locomoción: Rizópodos (Rhizopoda). Estos protozoos, como las amebas, se desplazan por medio de pseudópodos, es decir, formando apéndices temporales desde su superficie, que además les sirven para captar el alimento. Los pseudópodos también son utilizados para capturar el alimento, que engloban en el interior, en un proceso llamado fagocitosis. Son muchos los grupos en los que existen especies que responden a este concepto. Ciliados (Ciliophora). Éste es el único de los grupos tradicionales que se identifica como grupo natural en las clasificaciones modernas, con la categoría de filo. Aparecen rodeados de cilios y presentan una estructura interna compleja. El paramecio (género Paramecium) es un representante muy popular del grupo. 52 MICROBIOLOGIA
  53. 53. Flagelados (Mastigophora). Se distinguen por la posesión de uno o más flagelos. Las formas unicelulares desnudas (sin pared celular), dotadas de dos flagelos, representan la forma original de la que derivan todos los eucariontes. Por eso son tantos y tan variados los protistas diferentes que encajan en este concepto. Algunas especies portan plastos y son por lo tanto autótrofas. Esporozoos (Sporozoa). Parásitos con una fase de esporulación (división múltiple). Hay por lo menos cuatro grupos distintos sin relación entre sí, y ni siquiera son todos protistas, sino que también hay animales y hongos. El ejemplo más conocido es el plasmodio (género Plasmodium), causante de la malaria. 3.4.3. Nomenclatura y taxonomía Georg A. Goldfuss propuso una clase Protozoa (protozoos) en 1820, dentro del reino Animales, en la cual englobaba a los infusorios (Ciliophora), a los Lithozoa, es decir, los corales, a los Phytozoa, las formas unicelulares pigmentadas y fotosintetizadoras, y los Medusinae, las medusas y sus parientes. Este concepto no tiene nada que ver con el de 1964 de Honigberg, porque sólo los ciliados son comunes a ambas definiciones. En 1845 Carl Theodor von Siebold utilizó el nombre para designar a un filo de animales dividido en dos clases, Infusoria, equivalentes al actual filo Ciliophora (Ciliados), y Rhizopoda, más o menos equivalentes a los de Honigberg. Von Siebold los describió como animales unicelulares, una definición que ha acompañado al grupo hasta su reciente abandono. Hay que tener en cuenta que en esos años estaba recibiendo su consagración la teoría celular. No todos, en las décadas siguientes, estuvieron de acuerdo con la interpretación de Von Siebold, viendo muchos a estos organismos como un caso de organización acelular. Fue necesario el desarrollo de la microscopía electrónica, a mediados del siglo XX, para que se viera confirmada de manera definitiva la homología entre el organismo protozoario entero y cada una de las células en que se basa la organización microscópica de los organismos complejos Al cambio del siglo el concepto de Haeckel, que no pretendió nunca ser más que un concepto pragmático, fue siendo visto como excesivamente polifilético, con autores, como Otto Butschli, que rechazaban el tercer reino, a la vez que se 53 MICROBIOLOGIA
  54. 54. recuperaba la noción de Protozoa como conjunto de organismos de tipo animal y nucleados. 3.4.4. Estructura Su tamaño, aspecto, estructura y características fisiológicas, varían notablemente. La movilidad o locomoción de los protozoarios, es un criterio importante para la clasificación. 1. Los que se movilizan por seudópodos ejemplo la amiba 2. Los que se movilizan por flagelos ejemplo giardia lamplia 3. Los que se movilizan por cilios ejemplo paramecio 4. Los que se movilizan por inercia ejemplo los esporozoarios Las amibas por ejemplo se mueven por seudópodos otros se desplazan a través de cabellos finos, pestañas cortas conocidas como cilio, otros se desplazan por flagelo, que son en forma de látigos para movilizarse en un medio liquido. Los esporozoos, se movilizan por flexión del cuerpo, ya que no tienen organelos de locomoción. Loxodes Paramecio 54 MICROBIOLOGIA
  55. 55. Estructuras de amibas 3.4.5. Reproducción Se reproducen asexualmente por división binaria, por gemación y por esporulación (fragmentación de la célula madre en esporas) del trofozoito o forma vegetativa del protozoo. Cuando sucede este último caso, pueden permanecer mucho tiempo enquistados en una cápsula. Otro tipo de reproducción asexual es la división múltiple característica de las amebas. En algunos grupos la reproducción asexual alterna con fases de reproducción sexual la cual esta condicionada a cambios desfavorables del medio. La reproducción sexual se inicia con la formación de gametos, macrogametos y microgametos, por diferenciación de las células del trofozoito. Su unión da lugar a la formación del cigoto seguido de meiosis. La fusión celular puede ser total, dando lugar a un cigoto (singamia), como sucede en los esporozoos o parcial, por conjugación, como sucede en algunos ciliados. Durante el apareamiento en la conjugación, el macronúcleo de un protozoario se degenera y el micronúcleo por meiosis da origen a cuatro micronúcleos con reducción de su material genético, uno de estos micronúcleos es transferido de un protozoo al otro para formar el cigoto, los otros tres micronúcleos degeneran. En este proceso se produce intercambio de información genética entre dos individuos. El cigoto por división múltiple da lugar a numerosas células denominadas esporozoitos. 55 MICROBIOLOGIA
  56. 56. Esporozoitos Fusión binaria Fusión múltiple Reproducción sexuada Reproducción por conjugación 3.4.6. Importancia Los protozoarios ocupan un lugar importante en la cadena alimenticia de las comunidades naturales y de vida libre. Sirven de alimento a ciertos organismos acuáticos, algunos son saprofitas y otros parásitos. Los protozoos tienen importancia en las cadenas alimentarias como componentes del plancton. 56 MICROBIOLOGIA

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