Download Microorganismos y sistemas de defensa

2 Unidad
Objetivos.
Comprender los mecanismos
(inmunidad innata y adaptativa) que el
organismos utiliza para defenderse de
agentes patógenos.

Identificar las características de
bacterias y virus, con énfasis en su
uso medico y biotecnológico.

Bacterias
Bacterias y células eucariontes
Las bacterias son procariontes porque no
posee núcleo celular, no contienen
cloroplastos, mitocondrias ni ningún otro
tipo de organelo.
Además, las bacterias son muy pequeñas,
entre 0,2 y 10 micrómetros de diámetro,
comparadas con eucariontes que están en el
rango de los 10 a los 100 micrómetros.
Un poco de historia….
y pasó el tiempo….
y por fin las bacterias tuvieron su
propio reino…
Los avances en biología molecular
permitieron conocer dos linajes de los
procariontes
Estructura de la bacteria
Formas de las bacterias


Cocos: células mas o menos esféricas
Bacilos: en forma de bastón,
alargados, que a su vez pueden tener
varios aspectos (curvos). Según los
tipos de extremos, pueden ser
redondeados, cuadrados, afilados
Formas de las bacterias
bacilos
Formas de las bacterias


Espirilos: al igual que los bacilos,
tienen un eje mas largo, pero dicho eje
no es recto, sino que sigue una forma
en espiral, con mas de una vuelta de
hélice.
Vibrios: proyectada su imagen sobre el
plano, tienen forma de coma.
Formas de las bacteria
espirilos
vibrios
Agrupaciones de bacterias
Agrupaciones de dos
células, dependiendo
si son de formas esféricas
o alargadas, serán
diplococos o diplobacilos.
Si existe mayor agrupación de unidades
encontramos estreptococos forma de
rosario) y estreptobacilos (cadenas)

Los estafilococos son una organización
que se caracteriza por grupos en forma
de racimos de uvas
Nutrición bacteriana
Según la materia que los organismos utilizan
como materia prima, estos se clasifican en
autótrofos (CO2 como fuente) y heterótrofos
(materia orgánica como fuente)
Según la fuente de energía los seres vivos
pueden ser fotótrofos y quimiótrofos
Modalidades de nutrición



Quimio autótrofos: utilizan compuestos
orgánicos reducidos como fuente de E y el
CO2 como fuente de materia.
Foto autótrofos: utilizan luz como fuente de
E y el CO2 como fuente de materia.
Foto heterótrofos: utilizan luz como fuente
de E y compuestos orgánicos como fuente de
materia.
Modalidades de nutrición

Quimio heterótrofos: utilizan un
compuesto orgánico como fuente de
materia y, a su vez, este es la fuente de
energía.
Ejemplo: bacterias cultivadas en
laboratorio y bacterias patógenas
Tipos nutricionales
tipo
fuente de fuente de
energía
carbono
ejemplos
Fotoautotrofas
Luz
CO2
Algas y
cianobacterias
Fotoheterotrofas
Luz
Compuestos
orgánicos
Algas y
bacterias
fotosintéticas
Quimioautotrofas o
Litotrofas
Química
Compuesto
Pocas bacterias
inorgánicos: H2,
NH3, NO2,
H2S, CO2
Quimioheterotrofas Química
o Heterotrofas
Compuesto
orgánicos:
glucosa
La mayoría de
bacterias
División celular bacteriana
La célula se divide en dos, a través del
proceso de fisión binaria, de tal manera que
una célula madre da origen a dos
prácticamente iguales.
En las células procariontes y eucariontes la
división es distinta, básicamente por la
simplicidad de las primeras y la complejidad
de las segundas.
Fisión binaria
A diferencia de la mitosis en la fisión binaria,
no hay centriolos ni fibras del huso.
Durante la fisión binaria, se duplica ADN
bacteriano, después empieza a crecer una
membrana entre el ADN duplicado y se
divide la pared celular para formar dos
bacterias.
Se puede completar la fisión binaria en tan solo
unos 20 minutos.
Fisión binaria
Crecimiento bacteriano
El tiempo de división de la mayoría de las
bacterias es generalmente menos de una hora
(duplicación en 20 min.)
Algunas como la tuberculosis y la lepra tienen
tiempos de generación muchos mas largos.
Ejemplo
Un cultivo que contiene 1000 bacterias/ml
con un tiempo de generación de 20 min. alcanza los
16.000 individuos en una hora.
Tiempo (min)
0
20
40
60
N° de individuos
1000
2000
4000
16000
Esta forma de crecimiento se conoce como
exponencial o logarítmica.
Etapas del crecimiento bacteriana
•FASE DE LATENCIA
El crecimiento de la población no inicia
inmediatamente, sino después de cierto periodo de
tiempo, el cual puede ser breve o largo, dependiendo
de varios factores.
FASE CRECIMIENTO EXPONENCIAL
Es la consecuencia del hecho de que cada célula
se divide en dos. Las bacterias se encuentran en
un estado óptimo.
Su velocidad esta influenciada por temperatura,
nutrientes.
FASE ESTACIONARIA
El medio de cultivo no se renueva, comienzan a acumularse
desechos tóxicos, se modifica el pH, los nutrientes se
agotan, la velocidad de multiplicación se retrasa y hay un
equilibrio entre bacterias vivas y muertas.
FASE DE MUERTE
En este periodo son mas las bacterias muertas que las
vivas, hasta que se termina con la muerte de todas.
Si son bacterias con capacidad de esporular, se produce la
esporulación en esta fase.
Esporulación
Algunas especies de bacterias (principalmente
de los géneros Bacillus, Clostridium, Sporosarcina y
Thermoactinomyces), disponen de una notable
estrategia adaptativa cuando se ven sometidas a
privación de nutrientes en su medio ambiente.
Entonces, la célula lleva a cabo complejos cambios
genéticos, metabólicos y estructurales que
conducen a la diferenciación, en el interior de la
célula original, de una célula durmiente.
La célula-madre (célula original que generó la
endospora) finalmente se autolisa, liberando la
espora, que es capaz de permanecer en estado
durmiente, durante varios años
Las esporas son fácilmente diseminadas por
el aire; cuando caen en medios ricos en
nutrientes, se desencadena su germinación,
se reinicia la actividad metabólica, de modo
que cada espora genera una nueva célula ve,
capaz de fisión binaria
Germinación
Temperatura
La temperatura es un factor ambiental importante
en el control de crecimiento microbiano.
Las bacterias pueden agruparse según los
márgenes de temperatura que requieren.
Se distinguen 4 grupos:
Psicrofilos
•
Mesófilos
•
Termofilos
Hipertermofilos
•
•
Rango de T°
Tipo
Rango de
Temperatura
(° C)
Temperatura
Optima (°C)
Ejemplo
Psicrofilo
0 - 20
15
Flavobacterium
Mesófilo
20 - 40
38
E. coli
Termofilo
40 - 70
60
Bacillus
stearothermophillus
Hipertermofilos
90 - 115
106
Thermus acuaticus
Transferencia del material
genético
La fisión binaria forma clones, sin embargo las
bacterias presentan una alta tasa de mutaciones lo
que permita la variabilidad.
Dicha característica se ve acentuada con procesos
de recombinación genética entre ellas.
Los procesos de intercambio genético son:
 Transformación
 Conjugación
 Transducción
Transformación
Proceso en el cual una bacteria absorve ADN
liberado por una bacteria muerta. El ADN es
atrapado e introducido por un complejo proteínico
capaz de unirse al ADN, presente en la superficie
de la bacteria.
Este proceso provoca un cambio genético en la
célula receptora.
Transformación
Conjugación
Las bacterias pueden transferir plásmidos
(ADN circulares), mediante conjugación, a través
del pili.
Se forma un puente entre dos células y por este
pasa una cadena del ADN plasmídico hacia la célula
receptora, regenerándose después la cadena doble
a partir de cada una de las simples.
Concluida la transferencia, las bacterias se separan.
Conjugación
Transducción
Es la transferencia de un fragmento genético de
una célula a otra por un virus.
Esto se realiza por medio de un bacteriófago
(virus que infecta bacterias) .
El ADN viral entra en la bacteria, el ADN de la
bacteria se rompe y parte de los fragmentos se unen
al ADN viral. Cuando se libera la partícula viral que
también contiene ADN bacteriano puede infectar mas
bacterias.
Transducción
El ADN viral introducido
también puede
recombinarse con el
bacteriano y generar la
variabilidad .
Transferencia del material genético
Resumen
Usos benéficos de las
bacterias.
Aplicación industrial del
metabolismo bacteriano
Ciclos biogeoquímicos

Las bacterias son
ecológicas activas,
ya que forman
parte de los ciclos
del carbono,
nitrógeno, azufre,
hierro, mercurio
Bacterias nitrificantes
Tratamiento de aguas


Están en los tratamientos de aguas residuales
Limpian los ríos del exceso de materia orgánica que
echan las fábricas e, incluso, hay bacterias que
descomponen el petróleo (y compuestos similares)
en sustancias que luego pueden utilizar otros
microorganismos
Insecticida natural

Otras bacterias se podrían emplear para
eliminar elementos tóxicos, como los
insecticidas
Industria minera
 En
la lixiviación microbiana:
utilización de bacterias para
conseguir metales puros desde
metales compuestos
Simbiosis con el ser humano
En el cuerpo humano se
encuentran bacterias muy
beneficiosas dentro del
intestino (Streptococus,
Bacteroides, Lactobacillus)
que, a cambio de comida y un
lugar donde vivir, sintetizan
para nosotros vitamina K,
vitamina B12, tiamina... que
son elementos esenciales para
la vida humana.
Industria farmacéutica
Producción
de Insulina
Producción de antibióticos
Un ejemplo son las bacterias del género
Streptomyces producen antibióticos naturales en
su metabolismo secundario.
Los productos finales del metabolismo secundario
pueden resultar tóxicos, y por eso la célula los
convierte en productos menos dañinos, como los
antibióticos.
*Antibiograma*