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MICROORGANISMOS.
Todos ellos tienen las siguientes características:
Todos son de tamaño muy pequeño, por lo que sólo pueden ser visibles con el microscopio, algunos son tan pequeños
que sólo son visibles con el microscopio electrónico, (virus)
Algunos tienen organización celular, pudiendo ser procariotas como las bacterias o eucariotas como las levaduras;
otros por el contrario son acelulares como los virus.
Tienen un metabolismo muy rápido y muy diverso, algunos son autótrofos otros heterótrofos; algunos son
anaerobias otros aerobias, e incluso algunos carecen de metabolismo propio.
Se reproducen con gran rapidez, debido a su sencillez y a su rápido metabolismo.
Debido a la diversidad de sus metabolismos y formas de vida, se difunden con facilidad, por lo que se encuentran
diseminados por todas las partes.
Algunos de ellos son patógenos y producen alteraciones que afectan a los animales y a los vegetales, estas son las
enfermedades infecciosas. Otros no sólo no son patógenos sino que se utilizan en la industria para obtener
compuestos.
La ciencia que se encarga de estudiarlos se denomina microbiología, entre los científicos más destacados en este
campo cabe citar:
-Antón Van Leeuwenhoek, holandés fue el primero que los observo utilizando los microscopios rudimentarios que el
construía y los denomino “animanculos”.
-Louis Pasteur (1822-1895) químico y biólogo francés, realizo numerosas aportaciones a la microbiología destacando
las siguientes: descarto definitivamente la generación espontánea; probó que todas las fermentaciones eran debidas a la
acción de microorganismos específicos; descubrió la existencia de microorganismos anaerobios, e introdujo los términos
aeróbico y anaeróbico que designan respectivamente, la vida en presencia y en ausencia de oxígeno. Ideo el método de
la pasteurización que se usa para la conservación de leche y otros alimentos. Probó la participación de los
microorganismos en ciertas enfermedades. Obtuvo la primera vacuna a base de microorganismos atenuados. En 1885
obtuvo la vacuna contra la rabia.
-Robert Koch (1843-1910) médico alemán, estableció las bases de la teoría microbiana de la enfermedad infecciosa.
Descubrió el germen causante de la tuberculosis ( Mycobacterium tuberculosis) al que se llamo en su honor bacilo de
Koch e igualmente descubrió el microbio causante del cólera (Vibrio colerae).
Los microorganismos se incluyen en tres reinos:
Reino móneras, a este reino pertenecen las arqueobacterias y las bacterias.
Reino protoctistas, a este reino pertenecen las algas microscópicas y los protozoos.
Reino hongos, a este grupo pertenecen las levaduras y los mohos.
Además están los virus que no pertenecen a ninguno de los reinos.
VIRUS
Los virus son los organismos más sencillos que existen, se encuentran en la frontera entre lo vivo y lo inerte. Son acelulares,
es decir no tienen organización celular sino que son partículas supramoleculares que pueden replicarse cuando están
alojadas en células apropiadas (fase intracelular), cuando están fuera de las células (fase extracelular) son inertes, en esta
etapa se denominan viriones.
Carecen de metabolismo propio, la única función característica de los seres vivos que realizan es la reproducción, por eso
se les considera como seres vivos. Para poder reproducirse necesitan de la maquinaria metabólica de la célula a la que
parasitan, por eso se les considera como parásitos intracelulares obligados.
Debido al tamaño tan pequeño que tienen solo son visibles con el miscroscopio electrónico
ESTRUCTURA DE LOS VIRUS
En todos los virus se diferencian las siguientes partes:
Genoma vírico. Formado por una molécula de ácido nucleico, que puede ser ADN o ARN, nunca las dos a la vez. Tanto el
ADN como el ARN pueden ser mono o bicatenarios, lineales o circulares..
Cápside Envoltura proteica que rodea al ácido nucleico, está presente en todos los virus. Su función es la de proteger el
ácido nucleico y, en los virus sin envoltura membranosa reconocer los receptores de la membrana de las células a las que
parasita el virus.
La cápsida está formada por la unión de varias subunidades llamadas capsómeros, que son proteínas globulares.
La cápsida pueden tener distintas formas dependiendo de la disposición de los capsómeros, esto constituye uno de los
criterios para clasificar a los virus. Los principalmente tipos son:
-Icosaedrica: Cuando la cápsida tiene forma de icosaedro (poliedro de 20 caras triangulares). A este grupo pertenecen el
virus de la polio, el de la hepatitis etc.
-Helicoidales o cilindricas: Tiene forma cilíndrica. Los capsómeros se disponen helicoidalmente formando una estructura
tubular en cuyo interior se aloja el ácido nucleico. A este grupo pertenecen el virus de la rabia, el del mosaico del tabaco, el
de la gripe etc.
-Complejas: Es característica de los bacteriófagos, en ella se diferencian dos partes:
La cabeza que tiene forma icosaédrica, en su interior se aloja el ácido nucleico.
La cola formada por una vaina helicoidal, en cuyo interior hay un eje tubular, acaba en una placa basal provista de fibras
y espinas caudales que constituyen un sistema de anclaje. Sirve para fijarse a la célula huésped e inyectarle el ácido
nucleico.
Envoltura membranosa.
Algunos virus, entre ellos el de la gripe, el del SIDA etc, poseen una envoltura membranosa que rodea a la cápside. Esta
envoltura esta formada por una bicapa lipídica procedente de las células hospedadoras y glucoproteínas de origen vírico
que están incluidas en ella, estas glucoproteínas sobresalen de la bicapa y se disponen a modo de espículas constituyendo
el sistema de anclaje que les sirve para reconocer y fijarse a los receptores de la membrana de las células hospedadoras a
las que parasitan.
A los virus que tienen esta membrana se les denomina virus con envoltura, mientras que a los que carecen de ella se les
llama virus desnudos.
CICLO REPRODUCTIVO DE LOS VIRUS: CICLO LITICO Y LISOGENICO.
En los virus se diferencian dos ciclos reproductivos: el ciclo lítico y el ciclo lisogénico
Ciclo lítico del bacteriófago
Fase de fijación o de adsorción. En esta etapa el virus se pone en contacto y se fija a receptores específicos de la
membrana de la célula hospedadora
Los bacteriófagos se fijan a la pared bacteriana mediante las espinas y fibras caudales de la cola
Fase de penetración. En esta etapa se introduce el ácido nucleico del virus (genoma) dentro del citoplasma de la célula
hospedadora.
Los bacteriófagos una vez fijados, por acción de una enzima (lisinas) que hay en la placa basal perforan la pared bacteriana
y, a través de ese orificio al contraerse la vaina helicoidal inyectan el ác.nucleico de la cabeza dentro de la célula quedando la
cápsida vacía fuera.
Fase de multiplicación o de eclipse. Se denomina fase de eclipse porque no se observan virus en las células
hospedadoras parece que han desaparecido. En esta etapa el ác.nucleico vírico se apodera del metabolismo celular y lo
utiliza en su propio beneficio para reproducirse y fabricar nuevos virus.
Utilizando los mecanismos y materiales de la célula hospedadora, el ac.nucleico vírico dirige la síntesis de las proteínas
víricas: los capsómeros que forman la cápsida, enzimas que destruyen el ADN celular e impiden el normal funcionamiento
de la célula, enzimas que posteriormente destruirán la membrana celular, etc. Igualmente el ADN vírico se duplica muchas
veces.
Fase de ensamblaje. En esta etapa se ensamblan los distintos componentes del virus que se han sintetizado dentro de la
célula, dando lugar a nuevos virus.
Fase de lisis o de liberación. En esta etapa se produce la salida de los nuevos virus que se han formado en el interior de la
célula huésped, los cuales podrán invadir otras células repitiéndose el proceso.
En los bacteriófagos la membrana de la bacteria se rompe y la bacteria se destruye por acción de las enzimas que ella
misma fabrico dejando libres a los virus.
Ciclo lisogénico
Algunos virus, al infectar a la célula huésped, no la destruyen inmediatamente, sino que el ácido nucleico vírico se incorpora
al ADN celular. A estos virus se les denomina virus atenuados o atemperados, en el caso de los bacteriófagos se llaman
profagos, y a las células hospedadoras se las denomina lisogénicas.
En este caso el ADN vírico puede permanecer en forma latente durante mucho tiempo, se duplica pasivamente con el ADN
celular y pasa de unas células a otras cuando estas se dividen, llega un momento en el que, bien de forma espontánea, bien
inducido por algún estímulo el ADN vírico se separa del ADN celular y continúa el ciclo lítico en el interior de la célula. A este
proceso se le denomina ciclo lisogénico.
Mientras la célula posea el ADN vírico integrado en su ADN, será inmune frente a las infecciones producidas por virus de la
misma especie.
.
CICLO DEL VIRUS DEL SIDA.
El virus del SIDA o VIH (Virus de Inmunodeficiencia humana) fue aislado por primera vez en 1983 por Luc Montagnier. Esta
formado por:
-Una cápside
-El genoma vírico, como retrovirus que es, esta formado por ARN, concretamente por dos cadenas de ARN que se
encuentran ligadas cada una de ellas a una enzima, la transcriptasa inversa o retrotranscriptasa que cataliza la formación
de ADN a partir del ARN vírico-
-Una envoltura esférica que rodea a la cápsida, la cual esta formada por una capa interna de proteínas y una bicapa
lipídica externa a la que se asocian distintas proteínas que se proyectan hacia fuera.
Ciclo del El VIH
El VIH utiliza como célula hospedadora para reproducirse, sobre todo a los linfocitos T4.
1. Adsorción, fusión e internalización :El virus se fija mediante las proteínas de la envoltura a los receptores de los
linfocitos T4. a continuación se fusiona la envoltura del virus con la membrana del linfocito y se libera dentro del
mismo la cápsida vírica.Se desintegra la cápsida y queda libre el ARN vírico y las retrotranscriptasa.
2. Retrotranscripción e integración : Por acción de la transcriptasa inversa se sintetiza a partir de cada ARN vírico
una molécula de ADN bicatenario del genoma vírico. El proceso ocurre de la siguiente manera: primero utiliza como
patrón el ARN vírico y sintetiza una cadena de ADN formándose una molécula mixta de ADN-ARN y posteriormente
se degrada la cadena de ARN y se sintetiza la otra cadena del ADN formándose la molécula bicatenaria de ADN
vírico.
3. Latencia :Las moléculas bicatenarias de ADN vírico entran en el núcleo del linfocito y por acción de la integrasa, se
integran en el ADN del linfocito (provirus) permaneciendo en estado de inactividad o latencia.
4. Transcripción y traducción :Posteriormente debido a un estímulo se transcribe el ADN vírico formándose: ARN
vírico (genoma) y ARNm vírico que se traducirá en el citoplasma del linfocito dando las diferentes proteínas víricas.
5. Ensamblaje y liberación :Ensamblaje de los componentes víricos formándose nuevas partículas víricas, las cuales
se separan por gemación del linfocito, al hacerlo se rodean de una parte de la membrana que constituirá la envoltura
membranosa. Los linfocitos T4 terminan muriendo, produciéndose la inmunodeficiencia.
Test PCR: Detecta la presencia de genoma del virus. En este caso se busca la presencia de secuencias específicas del
material genético del virus y se amplifica. Esto hace que aunque exista el virus en muy pocas cantidades en la sangre, se
pueda detectar por amplificación. Este método se utiliza como rutina en la mayoría de los países del primer mundo,
debido a que se puede detectar la presencia del virus tempranamente. En España, se usa habitualmente para validar la
idoneidad de las donaciones de sangre y preventivo en las transfusiones sanguíneas.
VIRUS DE LA GRIPE
El virus de la gripe es un ribovirus, es decir, posee un ARN monocatenario. Es un virus envuelto que presenta en su
envoltura membranosa glucoproteínas de superficie que le confiere una alta virulencia. Los antibióticos atacan al
metabolismo de las células, y por eso no hacen nada contra los virus pues estos no tienen metabolismo propio.
En general todos los virus presentan una alta capacidad de mutación y eso va a dificultar la prevención. El virus de la
gripe cambia de un año para otro y las vacunas pierden eficacia.
Fases del ciclo vital:
1. Adsorción,fusión e internalización : igual al VIH
2. Replicación y transcripción : su ARN es monocatenario y de signo (-) .Este inicia su replicación con la
ayuda de la ARN-polimerasa ,la cadena (+) que fabrica se va a traducir a proteínas y servirá de molde para
fabricar nuevas cadenas víricas (-).
3. Ensamblaje y liberación : semejante al VIH
Ataca a las células de la mucosa respiratoria.
.OTRAS FORMAS ACELULARES INFECCIOSAS.
.Viroides. Son los agentes infecciosos más pequeños que se conocen. Son parásitos exclusivos de plantas superiores a las
que causan enfermedades. Están formados por pequeñas moléculas de ARN monocatenario y circular, carecen de
recubrimiento proteico.
Priones. Los priones fueron descubiertos en 1982 por Prusiner. Son pequeñas partículas proteicas infecciosas, formadas
por la modificación de una proteína normal. Las células normales fabrican una proteína que se llama proteína priónica celular,
que se encuentra en la superficie celular de las neuronas. Algunos individuos tiene mutado el gen que sintetiza esta proteína,
produciendo pequeñas cantidades de la forma anormal o mutada, llamada proteína priónica del scrapie. La mutación afecta a
un solo codon que cambia una prolina por una leucina y esto provoca un cambio en la estructura de la proteína, que convierte
regiones de hélice α en lámina β. El mecanismo de propagación se explica porque la forma anormal se asocia a una
proteína normal y le provoca un cambio en la estructura, transformándola en anormal y así sucesivamente.
.Producen unas enfermedades neurodegenerativas que afectan a los mamíferos entre ellos al hombre y que suelen ser
mortales, se denominan de forma general encefalopatías subagudas espongiformes transmisibles, entre ellas destacan:
enfermedad de las vacas locas, tembladera ovina y enfermedad de Creutzfeldt-Jakob, scrapie o prurito lumbar en las
ovejas
LAS BACTERIAS
Las bacterias o eubacterias son organismos unicelulares procariotas,
ESTRUCTURA DE LA CELULA BACTERIANA
En las células bacterianas se diferencian las siguientes estructuras:
Membrana plasmática
Es una envoltura que rodea al citoplasma bacteriano. Tiene una estructura similar a la membrana plasmática de las células eucariotas,
aunque en ella no hay colesterol. Presenta unos repliegues de formas diversas llamados mesosomas, que aumentan la superficie de la
membrana y donde se localizan enzimas que intervienen en diferentes procesos: respiración, replicación del ADN, fotosíntesis, etc.
Las principales funciones son:
-Regular el intercambio de sustancias con el exterior.
-La respiración celular que en las células eucariotas se produce en las mitocondrias.
-La duplicación del ADN bacteriano.
-La fase luminosa de la fotosíntesis en el caso de las bacterias fotosintéticas.
-Fijación del nitrógeno atmosférico.
Pared bacteriana
Es una envoltura rígida que rodea externamente a la membrana plasmática. Según la estructura de la pared celular se pueden o no teñir
con el método de tinción ideado por el bacteriólogo danés Gram, lo que nos permite diferenciar dos grupos: Gram + y Gram -. En ambas la
pared esta formada por mureína que es un peptidoglicano, es decir un heterosido formado por cadenas de polisacáridos, constituidas por
NAM y NAG que se suceden alternativamente, estas cadenas se disponen paralelas y se unen mediante cadenas peptídicas
Las Gram positivas, se tiñen con el método Gram. En ellas la pared es monoestratificada, esta formada por una capa gruesa de
peptidoglucanos (mureína) que tiene asociadas proteínas, polisacáridos y ácidos teicoicos.
Las Gram negativas: No se tiñen con el método de Gram. En ellas la pared
es biestratificada, esta formada por una capa de
peptidoglicanos y sobre ella hay otra capa de lipopolisacáridos y proteínas .
Función:
-La pared bacteriana da forma a la célula.
-La protege evitando su destrucción, ya que con frecuencia soportan una elevada presión osmótica debido a que las bacterias viven en
medios hipotónicos.
-En la pared reside la virulencia de muchas bacterias e igualmente en la pared se encuentran la mayoría de los antígenos bacterianos que
estimulan las defensas inmunitarias.
Cápsula
Es una envoltura gruesa y gelatinosa que rodea externamente a la pared de algunas bacterias. Esta formada por diversos glúcidos
complejos y en menor proporción proteínas. Suelen presentarla las bacterias patógenas.
Protege a las bacterias que la poseen de la desecación, de las células fagocitarias (leucocitos) y de los anticuerpos y facilitan su fijación a la
superficie de otras células.
Citoplasma
Presenta una gran simplificación estructural, en él se diferencian dos partes:
-Hialoplasma: Es un líquido acuoso en el que hay disueltas gran cantidad de biomoléculas.
-Morfoplasma: Son los orgánulos que hay en el citoplasma, las principales son:
Ribosomas: Son corpúsculos esféricos, similares a los de las células eucariotas aunque algo más pequeños. Al igual que en las células
eucariotas intervienen en la síntesis de proteínas.
Inclusiones: Son gránulos de diferentes sustancias que aparecen en el citoplasma bacteriano. Pueden ser sustancias de reserva que la
bacteria sintetiza en época de abundancia de alimentos o bien son desechos del metabolismo. Entre estas inclusiones caben destacar:
granos de volutina que son acúmulos de polifosfatos, gotas lipídicas, granos de azufre aparecen en sulfobacterias, granos de
polisacáridos (almidón y glucógeno) etc.
Nucleoide
Es la zona central del citoplasma donde se localiza el material genético de la bacteria, no esta separada del resto del citoplasma por una
membrana.
El material genético bacteriano esta formado por un único cromosoma que suele estar asociado a un mesosoma. Este cromosoma esta
formado por una molécula de ADN bicatenaria y circular, que no esta unida a proteínas histonas como en las células eucariotas por eso se
dice que esta "desnudo". Es muy larga puede llegar a tener 1 mm y por ello esta muy replegada.
Con frecuencia presentan además pequeñas moléculas de ADN circular extracromosomicos, que se replican independientemente del
cromosoma, llamadas plásmidos o episomas que son utilizados como vectores de clonación.
FlagelosSon prolongaciones filiformes más largas que la bacteria que sirven para la locomoción. No están presentes en todas las
bacterias
Pelos y fimbrias
Son filamentos proteicos, huecos, delgados y rectos que se sitúan por toda la superficie de algunas bacterias.
Las fimbrias son cortas y muy numerosas, permiten a las bacterias fijarse al sustrato, mientras que los pelos son largos y poco
numerosos, permiten el intercambio de fragmentos de ADN con otra bacteria .
FISIOLOGIA DE LAS BACTERIAS
Las bacterias como todos los seres vivos realizan las tres funciones características de estos: nutrición, relación y reproducción.
Función de nutrición
Las bacterias forman un grupo muy heterogéneo en cuanto a la nutrición pudiendo ser:
fotoautótrofos: Estas para sintetizar sus biomoléculas, utilizan como fuente de carbono el CO2 y como fuente de energía la luz solar.
fotoheterótrofas: Utilizan como fuente de carbono compuestos orgánicos, como fuente de energía la luz.
quimioautótrofas: Utilizan para sintetizar sus biomoléculas como fuente de carbono el CO2 y como fuente de energía la que se
desprende en reacciones químicas redox de compuestos inorgánicos.
quimioheterótrofas: Es el grupo más numeroso,
utilizan para sintetizar sus biomoléculas como fuente de carbono compuestos
orgánicos, y como fuente de energía la que se desprende en las reacciones redox de los compuestos orgánicos.
Estas no pueden sintetizar compuestos orgánicos a partir de los inorgánicos y tienen que tomarlos ya sintetizados por otros organismos.
Según como obtengan los compuestos orgánicos se diferencian varios grupos:
-Saprófitas: Obtienen los compuestos orgánicos de la materia orgánica muerta sobre la que viven, descomponiéndola mediante dos tipos
de procesos: putrefacciones (descomposición de los protidos) y fermentaciones (descomposición de glúcidos y lípidos).
-Simbióticas: Obtienen los compuestos orgánicos de otros seres animales o vegetales con los que se asocian y a los que a cambio
proporcionan algún beneficio.
-Parásitas: Obtienen los compuestos orgánicos de otros seres sobre los que viven y a los que producen alteraciones más o menos graves.
Estas constituyen las bacterias patógenas causantes de enfermedades.
Independientemente del tipo de nutrición que presenten, dentro de las bacterias podemos distinguir dos grupos según que necesiten o no
oxígeno para vivir:
-Aerobias: necesitan oxígeno
-Anaerobias: no necesitan oxígeno, dentro de ellas podemos diferenciar dos grupos:
-Anaerobias estrictas, no solo no necesitan oxígeno, sino que este les resulta toxico.
-Anaerobias facultativas: pueden vivir sin oxígeno si no lo hay, pero si existe lo utilizan.
Función de relación
Las bacterias son capaces de captar estímulos del medio y responder ante ellos de forma adecuada. Las respuestas más frecuentes suelen
ser: los movimientos y la formación de esporas.
-Movimientos: Las bacterias ante ciertos estímulos responden moviéndose, bien acercándose al estímulo si es favorable o alejándose de
él si es adverso. El movimiento puede ser: flagelar o por deslizamiento.
-Formación de esporas: Algunas bacterias cuando las condiciones del medio se hacen desfavorables (falta de agua, alimentos, Tª
elevada, etc) se defienden formando esporas; las esporas en las bacterias no son formas de reproducción asexual si no formas de
resistencia. Se denominan endosporas por ser intracelulares. Mediante ellas se protege el ADN bacteriano ya que entorno a él y, a partir
de los mesosomas se forma una gruesa membrana que lo rodea junto con una pequeña porción de citoplasma. Las esporas pueden
conservarse viables durante años y soportar condiciones muy adversas, cuando las condiciones se hacen favorables germinan dando
nuevamente una bacteria activa.
. Función de reproducción
Las bacterias se reproducen asexualmente por bipartición, el proceso ocurre de la siguiente manera:
El ADN (cromosoma bacteriano) que esta unido a un mesosoma, se duplica por acción de la ADN-polimerasa.
Las dos moléculas de ADN que se forman se separan, cada una de ellas se dirige a un polo de la célula.
La membrana plasmática se invagina formándose un tabique transversal, dando lugar a dos bacterias hijas que tendrán cada una de ellas
una replica exacta del cromosoma de la bacteria madre.
Mediante este tipo de reproducción las bacterias que se originan son idénticas, la única posibilidad que tienen de recibir nueva información
genética es mediante la mutación de su ADN.
Las bacterias además presentan fenómenos parasexuales, mediante los cuales pueden intercambiar fragmentos de ADN con otras
bacterias sean o no de la misma especie. Estos fragmentos pasan a formar parte del cromosoma bacteriano. Estos procesos aumentan la
variabilidad. Los fenómenos paraxesuales pueden ser de tres tipos:
Transformación. Proceso mediante el cual una bacteria incorpora fragmentos de ADN que se encuentran libres en el medio, y que
proceden de otra bacteria muerta, estos fragmentos se integra en el cromosoma de la bacteria receptora sustituyendo a un fragmento
homólogo de esta mediante un proceso llamado recombinación genética.
Conjugación. Es un proceso mediante el cual una bacteria donadora transfiere, a través de los pelos, un fragmento de su ADN a otra
bacteria receptora.
Transducción. Es el proceso mediante el cual se transfiere material genético entre dos bacterias, interviniendo como vehículo transmisor
un virus bacteriófago.
LAS ARQUEOBACTERIAS.
se las considera un grupo aparte debido a que presentan características muy diferentes.
Las características más destacadas son las siguientes:.
Las paredes celulares no tienen peptidoglicanos.
Las membranas celulares poseen lípidos que carecen de ácidos grasos,
El genoma de las arqueobacterias esta formado por una sola molécula de ADN circular, más pequeño que el de las bacterias.
Viven en medios extremos lo que permite diferenciar
tres grupos: especies halófilas, viven en medios hipersalinos; especies
termoacidófilas, viven en ambientes con temperaturas altas y muy ácidos; especies metanógenas viven en ambientes anaerobios y
producen metano.