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Clasificación de
los
Microorganismos
M. PAZ
UMG-2011
Siglo XIX

Reino Plantae:
– algas (inmóviles y fotosintéticas)
– hongos (inmóviles y no fotosintéticos),

Reino Animalia
– Infusorios (microorganismos móviles)
 organismos perfectos: dotados de todos los
sistemas orgánicos presentes en seres superiores.
 Divididos en metazoos, protozoos y bacterias
Cambios históricos

Haeckel (1866): introdujo reino Protista
– Seres vivos sencillos, fotosintéticos y/o móviles
– Protozoos, algas, hongos y bacterias.

Copeland (1938): introdujo reino Monera
– Separa a las bacterias.
Margulis (1969): introdujo reino Fungi y reino
Protoctista (m.o. eucariotas y parientes
macroscópicos: mohos mucosos no hongos).
 Woese (1977): ARQUEOBACTERIAS Y
EUBACTERIAS

Taxonomía molecular
procariotas
Las bacterias forman el conjunto de los procariotas: ADN libre en el citoplasma y
no incluido en un núcleo. Reino Monera.
Los restantes organismos unicelulares se clasifican como eucariotas: genoma en
el núcleo:
Reino Protista: protozoos y algas unicelulares
Reino Hongos: microscópicos y macromicetos
Los virus constituyen un mundo aparte, ya que no pueden reproducirse por sí
mismos, sino que necesitan parasitar una célula viva para completar su ciclo
vital.
Procariotas
organización celular
 material genético (cromosoma circular de
ADN de doble hebra) inmerso en el
citoplasma
 Replicación: fisión binaria
 carecen de orgánulos rodeados de
membrana
 Ribosomas: coeficiente de sedimentación
de 70S
 Citoplasma envuelto por una membrana
celular
 Pared celular de peptidoglicano, excepto
las arqueas.

TAMAÑO: célula eucariota vrs célula procariota
Tamaños
FORMAS DE LAS BACTERIAS
cocos
bacilos
espiroquetas
Formas
1. Cocos: (células más o menos esféricas);
2. Bacilos: (en forma de bastón, alargados), que a su vez pueden tener
varios aspectos:
cilíndricos
fusiformes
en forma de maza, etc.
Según los tipos de extremos, éstos pueden ser:
redondeados (lo más frecuente), cuadrados, biselados, afilados.
3. Espirilos: al igual que los bacilos, tienen un eje más largo que otro,
pero dicho eje no es recto, sino que sigue una forma de espiral, con
una o más de una vuelta de hélice.
4. Vibrios: proyectada su imagen sobre el plano tienen forma de coma,
pero en el espacio suelen corresponder a una forma espiral con
menos de una vuelta de hélice.
Otros tipos de formas:
filamentos, ramificados o no anillos casi cerrados formas con
prolongaciones (con prostecas)
Formas
cocos
bacilos
vibrios
espiroquetas
filamentosas
Superficie vs. volumen
• la relación superficie/volumen (S/V) es muy alta.
• En una célula esférica: cuanto menor sea el radio (r) mayor será esta
relación, lo que significa que el pequeño tamaño de las bacterias
condiciona un mayor contacto directo con el medio ambiente
inmediato que las rodea
• reciben las influencias ambientales de forma inmediata.
• condiciona una alta tasa de crecimiento.
• La velocidad de entrada de nutrientes y la de salida de productos de
desecho es inversamente proporcional al tamaño de la célula, y a su
vez, estas tasas de transporte afectan directamente a la tasa
metabólica. Por lo tanto, en general, las bacterias crecen (se
multiplican) de forma rápida.
Superficie vs. volumen
Tamaño pequeño
intercambio más
eficiente, permite
mayor velocidad
metabólica
Agrupaciones
Las bacterias normalmente se multiplican por
fisión transversal binaria. En muchas especies,
las células hijas resultantes de un evento de
división por fisión tienden a dispersarse por
separado al medio, debido a la actuación de
fuerzas físicas (movimiento browniano).
 Esto hace que al observar al microscopio una
población de estas bacterias veamos
mayoritariamente células aisladas.
 Diplococos y diplobacilos

Agrupaciones

Si la tendencia a permanecer unidas es mayor y
por más tiempo, nos encontramos con varias
posibilidades, dependiendo del número de planos
de división y de la relación entre ellos:
– Estreptococos o estreptobacilos

Si existe más de un plano de división, en el caso
de cocos podemos encontrar tres posibilidades:
– dos planos perpendiculares: tétradas o múltiplos
– tres planos ortogonales: sarcinas (paquetes cúbicos)
– muchos planos de división: estafilococos (racimos
irregulares).

Bacilos: en empalizada, en V o L, “letras chinas”.
Estructura celular
Pared celular

Bacteria:
– Gram positivo
– Gram negativo
– Sin pared

Archaea:
– Diversas estructuras
– Sin pared
Funciones de la pared
Rigidez (mantener la forma, evitar la lisis).
 Comunicación con el medio exterior.
 Puede estar involucrada en patogenicidad
(LPS)
 Barrera para algunas moléculas.
 Espacio periplásmico (enzimas de
transporte, hidrolíticas, etc.)

Formación de protoplastos
Mediante procedimientos de laboratorio se
puede lograr eliminar total o parcialmente
la pared celular bacteriana.
 Se denominan protoplastos las células
bacterianas a las que se ha desprovisto
totalmente de pared celular, mientras que
esferoplastos son aquellas células
bacterianas que poseen restos de pared.

Formación de Protoplastos
Baja concentración
de solutos
Alta
concentración
de solutos
Lisozima -- proteína que rompe el enlace
glicosídico 1-4 en el peptidoglicano
Gram +
Bacteria
Gram-
Estructura del Peptidoglicano
Pared Celular Gram Positivo
Otros compuestos químicos
característicos de la pared de
Gram+

Ácidos Teicoicos
– Polímero de alcohol (ribitol
o glicerol)
Ácidos Teicurónicos
 Ácidos Lipoteicoicos

– Polímero de 16 a 40
unidades de glicerol unido
a un glicolípido

Ácidos Micólicos
Membrana Externa de Gram Negativos
Porinas - proteínas que permiten el pasaje de moléculas
pequeñas a través de la membrana
- específicas e inespecíficas
Lipopolisacárido (LPS)
•
•
•
•
•
Lípido A (NAG-P + grupos acilos)
Núcleo del polisacárido
– contiene KDO (cetodesoxioctonato) y otros carbohidratos
(ramnosa, ácido galacturónico)
– usualmente específico de especies
O-antígeno
– número de repeticiones variables
– también contiene carbohidratos
– específico de cepa
A menudo tóxico para animales - endotoxina
Crea superficies densamente hidrofílicas
Funciones del Periplasma
(E. coli)
•Proteínas de periplasma de E. coli
•Proteínas de unión para aminoácidos
• histadina, arginina
•Enzimas de biosíntesis
•Ensamblado de mureína
•Enzimas de degradación de polímeros
•proteasas
•Enzimas detoxificantes
•Beta-lactamasas: penicilinasa
Algunas bacterias no poseen pared
• Mycoplasma
• Membrana celular más gruesa
• pueden tener esteroles y lipoglicanos.
• Pleomórficos
Pared celular de Archaea
 No
contiene peptidoglicano
 Puede ser de
– pseudopeptidoglicano (pseudomureína) tiñe
G+
– pseudomureína cubierta de proteína, tiñe G+
– monocapa superficial de proteína o
glicoproteína, sin pseudomureína (halófilos,
metanogénicos y termoacidófilos) tiñe G -
 Existen
Archaea sin pared
Pseudopeptidoglicano de Archaea
Funciones de la pared





Rigidez y resistencia osmótica (mantener la
forma, evitar la lisis).
Comunicación con el medio exterior.
Puede estar involucrada en patogenicidad (LPS)
Barrera para algunas moléculas (porinas en
gram negativos).
Espacio periplásmico (enzimas de transporte,
hidrolíticas, etc.)
La membrana celular
Estructura:

Bicapa fosfolipídica con proteínas embebidas;
puede contener también hopanoides de
estructura similar al colesterol.

En Archaea, éteres de alcohol isoprenoide,
algunas forman monocapas.
Estructura de la Membrana
Citoplasmática
Membrana citoplásmica
Los lípidos en Bacteria y Archaea tienen
diferentes enlaces químicos
Ester - Bacteria
Isopreno
Eter - Archaea
Funciones de Membrana
Citoplasmática
Barrera de Permeabilidad
– sólo moléculas pequeñas, sin carga, hidrofóbicas,
pueden atravesar la membrana por difusión.
 Ancla de Proteínas
– transporte, generación de energía, quimiotaxis
 Generación de fuerza proton motriz
 En fotótrofas: Estructuras intracitoplasmáticas, soportan
el aparato fotosintético
(Vesículas y túbulos)
 Síntesis de pared y estructuras extracelulares.

Membrana citoplasmática
de E. coli
Estructura celular procariota - ADN

No tiene núcleo. El ADN está en el citoplasma
– “nucleoide”: zona que ocupa el ADN

Es haploide.
– Genoma es una única molécula de ADN de doble cadena,
circular.

El genoma contiene 1 - 6 x 106 pares de bases (bp)
– procariotas de vida libre: 1000-5000 genes

No contiene histonas (proteínas para empaquetamiento de
ADN).

Puede contener otros elementos genéticos no genómicos:
plásmidos y genomas fágicos.
Procariotas

No tienen
membrana
nuclear
ADN Cromosómico
–ADN circular
cerrado
–Superenrrollado.
–No hay procesamiento del
ARNm
–La transcripción está ligada
a la traducción.
Citoplasma
Proteínas (enzimas, complejos
enzimáticos, estructurales)
 Ribosomas (70S: 55 proteínas, rARN 5S, 16S,
23S)- polisomas
 mARN, tARN
 Otras macromoléculas, solutos
 Sin estructura visible al microscopio
 No tienen citoesqueleto.

Estructuras características
Estructuras con funciones específicas.
 No todos los microorganismos las tienen.
 Son características de género y especie
(taxonomía)
 Ejemplos:

– fimbrias, flagelo, pili, endospora, cápsula, inclusiones
citoplasmáticas
Fimbrias - Pili

Fimbria - filamento proteico corto,
involucrado en funciones de
adhesión a superficies.

Pelo sexual - unión a célula
receptora durante la conjugación.
Flagelos
Más de 40 genes involucrados
La energía la proporciona la fuerza protomotriz
Flagelos
Sólo detectados por técnicas de tinción específicas
Anaerobaculum mobile sp.
Flagelo insertado lateralmente
Barra 0,5 micras
Endosporas






Resistencia al calor, radiación, desecación.
Producidas principalmente por los géneros Bacillus y
Clostridium
Permite la supervivencia en ambientes desfavorables
ADN protegido por ácido dipicolínico y proteínas.
Luego de la activación por stress, la disponibilidad de
nutrientes dispara la germinación y el crecimiento
La localización de la espora en la célula puede ser usada
para su identificación
Estructura de la espora
Formación de esporas
A- el ADN se duplica y enrolla alrededor del eje central (filamento
axial)
B- Uno de los cromosomas se rodea de membrana plasmática.
C- el protoplasto es rodeado por la célula madre
D- se sintetizan las cubiertas de la espora.
E- se elimina agua, se forma estructura resistente al calor.
F- se libera la espora por lisis de la célula madre.
En B. subtilis 6-7 horas, 50 genes.
Inclusiones citoplasmáticas

Algunas bacterias tienen estructuras
internas
– gránulos de almacenamiento polifosfato,azufre, polihidroxibutirato
(PHBs)
– vesículas de gas – flotación
– Carboxisomas, clorosomas.
Gránulos de polihidroxibutirato (PHBs)
vesículas de gas
flotación
Cubiertas extracelulares

Glicocálix: Material externo a la pared celular
– Cápsulas - Material en la superficie celular
– Capas mucilaginosas - Material adherido, menos fuertemente
– Capa S: Subunidades proteicas o glicoproteicas.
 G+, G- y Archaea
 Pueden constituir la pared

Funciones
–
–
–
–
Protección contra defensas del huésped (fagocitosis)
Protección contra desecación
Protección contra virus, toxinas
Adhesión a superficies (células, objetos inanimados)
formación de biofilms.
Glicocálix
Tinción negativa
Microscopía
electrónica
El árbol filogenético universal
Diferencia entre la estructura celular de
Bacteria, Archaea y Eucarya
Propiedad
Bacteria
Eucarya
Membrana
NO
SI
nuclear
Organelos
NO
SI
Tamaño
70S
80S
ribosoma
Peptidoglicano
SI
NO
en la pared
Esteroles en
NO
SI
membrana
(hopanoides)
Lípidos de
Ester unidos Ester unido a
membrana
a glicerol
glicerol
Archaea
NO
NO
70S
NO
SI
Eter,
ramificados
¿Cómo se estudia?
Microscopía (óptica y electrónica)
 Análisis químicos y bioquímicos
 Estudios genéticos (mutaciones)

– BIOLOGÍA MOLECULAR
– BIOTECNOLOGÍA