Microbiología: Virus, Bacteriófagos y Priones, Apuntes de Biología

¡Descarga Microbiología: Virus, Bacteriófagos y Priones y más Apuntes en PDF de Biología solo en Docsity! AURORA APARICIO MANRIQUE BIOLOGÍA 2º BACH TEMA 18: MICROBIOLOGÍA 1. CONCEPTO Y TIPOS DE MICROORGANISMOS 2. VIRUS 2.1. Estructura 2.2. Fisiología 3. BACTERIAS 3.1. Estructura 3.2. Fisiología 4. MICROORGANISMOS EUCARIÓTICOS 4.1. Algas microscópicas 4.2. Protozoos 4.3. hongos microscópicos 5. MÉTODOS DE ESTUDIO DE LOS MICROORGANISMOS 5.1. Cultivos 5.2. Técnicas de esterilización y pasteurización 5.3. Aislamiento de microorganismos 5.4. Crecimiento microbiano 5.5. Observación de microorganismos 6. LOS MICROORGANISMOS COMO AGENTES BENEFICIOSOS Y PERJUDICIALES 6.1. Microorganismos simbióticos 6.2. Los microorganismos como agentes infectocontagiosos 6.3. Medidas frente a las enfermedades infecciosas 6.4. Los microorganismos en los ciclos biogeoquímicos TEMA 18. MICROBIOLOGÍA -1 AURORA APARICIO MANRIQUE BIOLOGÍA 2º BACH 1. CONCEPTO Y TIPOS DE MICROORGANISMOS La microbiología es la ciencia que estudia organismos que son muy heterogéneos desde el punto de vista de su organización y su fisiología: hay algunos pluricelulares y otros unicelulares. Los hay de organización procariótica y eucariótica. Algunos microorganismos son autótrofos fotosintéticos o quimiosintéticos y otros son heterótrofos. Pero que tienen en común tres características básicas:  Que son de tamaño microscópico.  Que cada célula es independiente, autónoma y capaz de realizar todas las funciones vitales por si misma.  Que tienen una metodología de estudio común (aislamiento, cultivo , etc,). Aparte de esto, los microorganismos presentan una gran diversidad. Los microorganismos se distribuyen en tres reinos:  Reino MONERAS: son las bacterias. Son de organización celular procariota  Reino PROTOCTISTAS: son los protozoos y las algas microscópicas. Presentan células eucarióticas.  Reino FUNGI: son los hongos microscópicos, concretamente los mohos y las levaduras. Como los anteriores, tienen también organización eucariótica. Tratamiento a parte requieren los VIRUS, que se incluyen como microorganismos, aunque no tienen una organización celular, ni son considerados seres vivos, ya que no pueden vivir de forma independiente fuera de otra célula. Se considera que su nivel de organización es acelular. También tienen organización acelular otras partículas infectivas, como los priones y los viroides. Los micoorganismos mantienen relaciones diversas con otros seres vivos y con el hombre. Algunos son simbióticos y tienen relaciones que benefician al otro ser vivo con el que se relacionan. Otros microorganismos son parásitos que provocan perjuicios, enfermedades o incluso la muerte del huésped. Los hongos suelen ser saprofitos que se alimentan de la materia orgánica en descomposición. Y muchos microorganismos juegan un papel fundamental en los ciclos biológicos como eslabones descomponedores y transformadores de la materia orgánica. TEMA 18. MICROBIOLOGÍA -2 AURORA APARICIO MANRIQUE BIOLOGÍA 2º BACH 1.- Fase de fijación o adsorción. Los virus toman contacto con la célula huésped. Hay una gran especificidad en el reconocimiento de los virus por sus células huésped. Frecuentemente el bacteriófago fija su cola a receptores específicos de la pared de la bacteria de forma que la fijación es primeramente química mediante enlaces químicos que se establecen entre los receptores de la bacteria y la proteína de la cola del virus. La fijación también es mecánica al clavar las espinas basales en la pared bacteriana. 2.- Fase de penetración. Las enzimas llamadas lisozimas, situadas en la placa basal del bacteriófago, perforan la pared celular de la bacteria. La vaina del virus es helicoidal o en forma de muelle, al contraerse provoca la inyección del contenido de la cabeza a través del eje tubular de la cola del fago: el ac. nucleico penetra en la célula. Queda fuera la cápsula y demás partes del mismo. En el caso de los virus vegetales, se cree que aprovechan roturas ocasionales en la pared celular de celulosa. 3.- Fase de síntesis. No se observan virus en el interior de la célula. Inicialmente el ac. nucleico vírico utilizando nucleótidos y las ARN-polimerasas del huésped, transcriben su ADN y se forma gran cantidad de ARN-m. A partir de los ARN-m, se sintetizan enzimas endonucleasas que destruyen el ADN bacteriano. A partir de este momento será el ac. nucleico del virus el que dicte las órdenes. Los genes víricos poseen la información necesaria para, utilizando los orgánulos y enzimas celulares, autorreplicarse y fabricar todos los componentes del virus como las proteínas de los capsómeros. 4.- Fase de ensamblaje. Los capsómeros se reúnen formando la cápsida. Con posterioridad el ac. nucleico se pliega y se introduce en ella. En algunos virus de animales y vegetales el ac. nucleico y la cápsida se unen a la vez que se forman. 5.- Fase de lisis o liberación. En una bacteria pueden formarse unos cien bacteriófagos que producen la lisozima, enzima que lisa la pared bacteriana. Debido a ello se produce la ruptura de la pared y la muerte de la célula. Los virus quedan libres para infectar nuevas células. TEMA 18. MICROBIOLOGÍA -5 AURORA APARICIO MANRIQUE BIOLOGÍA 2º BACH B) Ciclo lisogénico Algunos virus al infectar a una célula huésped no producen en ella la lisis inmediatamente sino que el ADN vírico se incorpora a la molécula de ADN bacteriano. La integración se produce por entrecruzamiento de dos regiones idénticas de ADN del fago y de la bacteria. A estos virus se les llama fagos atemperados o atenuados o profagos. Las bacterias capaces de establecer una relación con los fagos atemperados se les llama lisogénicas. El ADN del profago puede permanecer en forma latente durante varias generaciones hasta que un estímulo induzca a la separación del profago que reiniciará el ciclo lítico normal. Mientras la célula posea el profago, será inmune frente a nuevas infecciones del virus de la misma especie que el profago. Esta inmunidad se heredará de generación en generación ya que el profago se hereda junto con el ADN celular. A veces, cuando el fago se libera, no lo hace por el mismo punto por el que se había integrado y se lleva parte del material genético de la bacteria. Cuando este fago infecte una nueva bacteria con la que pueda establecer relaciones lisogénicas, le transferirá dicho fragmento de ADN bacteriano, convirtiendo a la bacteria receptora en diploide parcial para dicho fragmento. Este fenómeno (parasexual) se denomina transducción. No se conoce el origen de los virus, pero existen tres hipótesis: a) Los virus son organismos que han ido perdiendo las estructuras propias de la célula eucariótica debido a su existencia parásita llegando así al estado actual de simplificación estructural. Es la más aceptada en la actualidad. b) Los virus son formas simplificadas ya desde su origen. Es la teoría más admitida actualmente, aunque los detractores señalan que no había células sobre las que desarrollar su organismo si como dicen los que apoyan esta teoría, los virus fueron los primeros seres vivientes. No es improbable que los retrovirus sean el resultado de la eliminación de ciertos fragmentos de ácido nucleico originalmente presentes en el genoma de células eucarióticas c) Los virus se han originado por reunión de fragmentos desprendidos de otros elementos celulares. Es la hipótesis menos admitida actualmente. TEMA 18. MICROBIOLOGÍA -6 AURORA APARICIO MANRIQUE BIOLOGÍA 2º BACH C) VIH. Ciclo de un retrovirus Los virus que poseen como ácido nucleico ARN realizan un ciclo vital característico debido a que realizan un proceso denominado retrotranscripción o transcripción inversa. El proceso de infección se desarrolla de la siguiente manera: 1. Infección de un nuevo hospedador. El VIH penetra en el cuerpo de una persona sana procedente de otra ya infectada. El virus se localiza en la sangre y en otros fluidos orgánicos como el semen y las secreciones vaginales. Las principales vías de transmisión son a través de la sangre, por trasfusiones sanguíneas o por el uso de jeringuillas contaminadas. Durante relaciones sexuales en las que el semen o las secreciones vaginales entren en contacto con micro heridas. O en la gestación o el parto al entrar en contacto la sangre de la madre infectada con el feto. 2. Fase de fijación. Una vez que el virus alcanza el sistema circulatorio del nuevo hospedador se une a un tipo de células encargadas de la defensa del organismo llamadas linfocitos T. La unión se realiza por reconocimiento específico de forma que una proteína del la cubierta vírica (proteína gp120) encaja de forma tridimensional con una proteína receptora situada en la membrana de estos linfocitos (receptor CD4). 3. Fase de penetración. La envoltura del virus se fusiona con la membrana plasmática del linfocito y pasan al citoplasma de la célula, el ácido nucleico (ARN monocatenario) y las enzimas retrotranscriptasas o transcriptasas inversas. 4. Síntesis de ADN a partir del ARN vírico. Las enzimas retrotranscriptasas son capaces de leer las órdenes del ARN vírico y sintetizar ADN por complementariedad de bases. Es un proceso de transcripción inversa puesto que la información genética fluye desde el ARN hacia la formación de ADN y no al revés como ocurre en todos los seres vivos. Tras el proceso se forma ADN bicatenario. 5. Integración del ADN en un cromosoma celular. El ADN recién formado se integra en forma de profago en el ADN celular. De esta forma se transmite a las células hijas cada vez que el linfocito se divide. En esta etapa no se observan alteraciones en las células infectadas, aunque tengan una copia del virus en su propio genoma. 6. Fase de explosión y muerte del linfocito. En cierto momento, el ADN de origen vírico se activa y sigue la vía lítica: se forma el ARN vírico y los componentes de la cápsida; se reordenan las nuevas moléculas formándose los virus y salen los virus hijos llevándose parte de la membrana plasmática de la célula huésped y destruyendo el linfocito T. Cuando existen menos de 150 linfocitos T4/mm3 de sangre, la deficiencia inmunitaria es grave (en persona sana hay 500/mm3) (El tiempo que transcurre desde el momento de la infección por el VIH hasta TEMA 18. MICROBIOLOGÍA -7 AURORA APARICIO MANRIQUE BIOLOGÍA 2º BACH En el hombre las encefalopatías espongiformes son poco frecuentes. Se conocía desde 1957 una enfermedad llamada “kuru” o “muerte de la risa” que afectaba a las tribus fore de Papúa Nueva Guinea. Los afectados sufrían demencia y descoordinación y finalmente morían. Se había comprobado que la enfermedad se contraía por la práctica de canibalismo ritual ya que se honraba a los muertos comiéndose sus sesos. La encefalopatía espongiforme más frecuente en el hombre es la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob que se distribuye por todo el mundo y afecta a 1/1.000.000 de personas. Otras patologías de este grupo son la enfermedad de Gerstmann-Straussler- Scheinker y el insomnio familiar letal. En 1972, Stanley B. Prusiner, bioquímico y neurólogo de la Universidad de California en San Francisco, empezó a interesarse por las encefalopatías espongiformes del hombre. Y en 1974 consiguió aislar el material infeccioso y analizar su composición química. Contradiciendo todo resultado esperado, Pruisner demostró que el agente infectivo no era un virus como se venía pensando, sino que era una proteína. Exclusivamente proteína que no iba unida a ADN ni a ARN. Pruisner acuñó el término de “prión” para referirse a este nuevo vector infectivo distinto de bacterias, virus, hongos u otros agentes patógenos conocidos. Comprobó que el prión del prurito lumbar estaba formado por una única proteína a la que llamó “proteína del prión” (PrP). Puesto que se trataba de una proteína, el siguiente paso fue localizar el gen que produce la proteína del prión. En 1988 se estableció la base genética de las encefalopatías espongiformes en el hombre. Se descubrió que las personas afectadas por este tipo de enfermedades sufrían mutaciones puntuales en el gen que tiene la información para la PrP. En total se han descubierto hasta 18 mutaciones en familias con enfermedades priónicas heredadas. La más frecuente es la que afecta al codon 102 que reemplaza la prolina por la leucina en la proteína PrP. Sin embargo, y a pesar de estos resultados, Pruisner demostró que en los ratones, las enfermedades priónicas pueden aparecer en individuos que no tienen antecedentes familiares, y que además muestran genes no mutados. En definitiva, evidenció que las enfermedades priónicas no sólo son genéticas sino también infecciosas y que el vector de transmisión no es un organismo vivo sino el prión. Estudiando la PrP normal y la PrP del prurito lumbar, los científicos se dieron cuenta que las secuencias eran prácticamente idénticas, tan sólo difieren en unos pocos aminoácidos. La diferencia fundamental es conformacional. La proteína normal está constituida por cuatro hélices alfa mientras que en la que ocasiona el prurito lumbar la conformación es de hoja plegada beta. Es muy posible que los pocos aa. diferentes jueguen un papel fundamental en la estabilidad de las hélices alfa y al estar cambiados se aumenta la probabilidad de que las secuencias no se puedan plegar en forma de hélice y adquieran la conformación de hoja beta. TEMA 18. MICROBIOLOGÍA -10 AURORA APARICIO MANRIQUE BIOLOGÍA 2º BACH Un sencillo experimento permitió llegar a nuevas conclusiones, realmente asombrosas: cuando en un tubo de ensayo se mezclan los dos tipos de proteínas, ocurre que la PrP celular se convierte en la PrP del prurito lumbar. Es decir, la proteína anormal es capaz de producir un cambio de conformación en la proteína normal de manera que ésta adopta la estructura propia del prurito lumbar. Esta experiencia permite llegar a la conclusión de que si en un organismo sano, no afectado por mutaciones en el gen de la PrP, entra una proteína del prión anómala, el individuo padecerá la enfermedad porque la proteína anormal provoca un cambio de conformación en las sanas. De esta manera, con el tiempo las proteínas del prión celulares, van adoptando la estructura de hoja plegada que conduce a la enfermedad. Este hecho es precisamente lo que permite explicar lo sucedido con el ganado bovino. La ingestión de restos de ovejas, que habían padecido el prurito lumbar, permitió la entrada de proteínas anómalas en organismos sanos. Con el tiempo, las proteínas celulares de la vaca fueron cambiando de conformación atacadas por las del prurito lumbar de las ovejas y ello provocó la encefalopatía. Todavía se desconoce el mecanismo por el cual la PrP del prurito lumbar produce la enfermedad. Parece ser que las mutaciones sobre el gen de esta proteína, la hacen susceptible de cambiar su conformación. Tiene que transcurrir un tiempo antes de que una molécula se transforme espontáneamente en la PrP patológica. Después estas proteínas se acumulan en las células nerviosas y las van lesionando hasta provocar su muerte quedando oquedades en el cerebro. Los priones quedan entonces libres y atacan a otras células. Fragmentos de PrP se acumulan en forma de placas dentro del cerebro, como ocurre en otras enfermedades neurodegenerativas, como el Alzheimer. TEMA 18. MICROBIOLOGÍA -11 AURORA APARICIO MANRIQUE BIOLOGÍA 2º BACH Otro tema que se plantea es el fenómeno de barrera de especie. Es evidente que los priones que afectan a las ovejas causándolas el prurito lumbar, también son patógenos en las vacas. Pero, ¿es posible que la enfermedad de las vacas locas afecte al hombre? Las investigaciones han permitido llegar a la conclusión de que cuanto más parecidas sean las secuencias de la PrP patológica y la del huésped, tanto mayor es la probabilidad de que el huésped adquiera la enfermedad priónica. Por ejemplo, la PrP bovina difiere de la ovina sólo en siete posiciones. Las diferencias entre la PrP humana y la bovina son mucho mayores, divergen en más de 30 posiciones lo que hace muy remota la posibilidad de transmisión. La incertidumbre no ha cesado a pesar de estos resultados porque los científicos creen que algunos segmentos de la molécula de PrP son más importantes que otros para romper la barrera de especie. Por ejemplo, la región central de la molécula parece ser muy importante y si esta región de la PrP de la vaca tiene gran parecido con la PrP humana, las probabilidades de riesgo de contagio podrían ser mayores. El descubrimiento de los priones ha abierto muchos nuevos campos de investigación: el diseño de fármacos para evitar el cambio de conformación de la proteína, o de otros que anulen la transcripción del gen. El estudio de si otras proteínas intervienen en afecciones neurodegenerativas de mayor trascendencia en el hombre, como la enfermedad de Alzheimer o la enfermedad de Parkinson. Etc. https://www.youtube.com/watch?v=13IsK_NFH0o https://www.youtube.com/watch?v=cmHzsSrkR-Y CUESTIONES: 1. ¿Por qué el Premio Nobel de Medicina del año 1997 ha sido considerado un hereje durante años? ¿Qué tiene su teoría de revolucionaria? 2. ¿Qué es un prión? 3. ¿Cómo se transforma en una proteína que produce enfermedades degenerativas? 4. ¿Cómo se infectaban los aborígenes de Papua Nueva Guinea de la enfermedad del kuru? 5. ¿Puede por mutación producirse un prión productor de una enfermedad? 6. ¿Cómo almacena información la proteína de los priones? 7. ¿Cómo es posible que haya habido personas afectadas por al enfermedad de las vacas locas? 8. Los priones han resultado ser nuevas entidades infectivas, ¿cuál es su vía de transmisión? 9. Si te encuentras al lado de una persona o de un animal afectado por una enfermedad causada por priones, ¿tienes peligro de contagio? 10.¿Podrías diseñar algún tipo de medicamento que evitara las enfermedades priónicas? TEMA 18. MICROBIOLOGÍA -12 AURORA APARICIO MANRIQUE BIOLOGÍA 2º BACH El esquema general de la estructura de una célula bacteriana es: Envueltas celulares: Cápsula bacteriana, pared bacteriana y membrana plasmática Citoplasma, incluye el ADN bacteriano.  Cápsula bacteriana. Es una estructura rígida, gruesa y muy viscosa que rodea completamente a la célula bacteriana. No está presenta en todas las bacterias, pero sí en aquellas que son patógenas. La cápsula no tiene una estructura definida y está constituida por sustancias glucídicas como mucopolisacáridos, principalmente derivados de la glucosa, ac. glucorónico, acetil glucosamina etc. Tiene dos funciones principales: - Resistencia a la desecación, pues puede acumular agua y otros nutrientes. - Resistencia al ataque de las células fagocitarias y anticuerpos del sistema inmune. Constituye una barrera defensiva que protege a la célula frente a los anticuerpos, las células fagocitarias, los antibióticos etc.  Pared celular bacteriana. La pared celular recubre a todas las bacterias. Es una estructura rígida y fuerte a modo de estuche que les da forma, rigidez y protección física. Debido a que las bacterias viven con frecuencia en medios hipotónicos, soportan elevadas presiones osmóticas, la pared evita la ruptura de la membrana. La ruptura de la pared celular supone siempre la muerte celular. Según la composición de la pared, las bacterias se clasifican en Gram positivas y Gram negativas, de acuerdo con el color que adquieren al teñirlas de gram, método de tinción diseñado por el bacteriólogo danés Hans Christiam Gram (1853-1938). La pared bacteriana de todas las bacterias está formada por mureína (peptidoglicano) que forma una red. Las funciones de la pared bacteriana son fundamentalmente: - Es responsable de la virulencia de muchas bacterias pues en ella residen la mayoría de los antígenos bacterianos. - Preserva a la bacteria de la acción de los antibióticos, cuando la pared celular se rompe la bacteria queda prácticamente destruida. - Mantiene la forma celular frente a las variaciones de presión osmótica. En las bacterias Gram+, la pared es monoestratificada y asociada a la mureína aparecen otras moléculas como proteínas y polisacáridos. Las bacterias Gram - tienen la pared biestratificada de manera que sobre el entramado de mureína aparece otra capa formada fundamentalmente por lípidos. TEMA 18. MICROBIOLOGÍA -15 3.1. Estructura AURORA APARICIO MANRIQUE BIOLOGÍA 2º BACH  Membrana plasmática. La membrana plasmática de las bacterias es de tipo unitario, es decir constituida por una estrecha lámina de 75 Amstrong de espesor. La única diferencia que presenta respecto a la de las células eucarióticas es que de trecho en trecho aparecen unos repliegues internos, unas invaginaciones que se llaman mesosomas. Pueden tener diversas morfologías, esféricos, laminares, tubulares dendríticos... Las funciones de la membrana plasmática en las células bacterianas son las mismas que en las eucarióticas: el intercambio de sustancias con el medio externo. Sin embargo la presencia de los mesosomas hace que la membrana cumpla aquí además otras funciones como la formación de las moléculas que provocan el crecimiento y regeneración de la membrana plasmática, la respiración celular, y la fotosíntesis (en las que son fotosintéticas) así como la fijación de nitrógeno en las bacterias quimiosintéticas.  Citoplasma. Es mucho más simple que en las células eucarióticas. No aparece RE, ni AG, ni mitocondrias, etc. Los únicos orgánulos presentes son los ribosomas, pero al no haber retículo, los ribosomas están libres en el citoplasma. Pueden estar aislados o formando parejas o polisomas. Están formados por dos subunidades, pero son de menor tamaño que los ribosomas eucarióticos. En el citoplasma bacteriano aparecen también inclusiones de diversa naturaleza, son gránulos de polisacáridos, lípidos, etc, que suponen sustancia de reserva nutritiva. Si se trata de bacterias fotosintéticas, poseen cromátoforos, formados por tilacoides con pigmentos, dispuestos en pilas o rodeados de vesículas. Muchas bacterias presentan flagelos, pero su estructura es mucho más sencilla que en los eucarióticos ya que constan de una o dos fibras helicoidales de una proteína elástica llamada flagelina. Su función es hacer posible el movimiento de la bacteria. En el citoplasma se encuentra también el cromosoma bacteriano. Está constituido por una sola molécula de ADN bicatenario y dispuesto de forma circular. Una diferencia fundamental es que este ADN esta asociado a proteínas no histónicas. Con frecuencia aparecen pequeñas moléculas de ADN circular, que se replican independientemente del cromosoma bacteriano, se llaman plásmidos o episomas. TEMA 18. MICROBIOLOGÍA -16 3.2. Fisiología AURORA APARICIO MANRIQUE BIOLOGÍA 2º BACH  Funciones de nutrición. Las bacterias son un grupo muy heterogéneo respecto a su forma de nutrición. Hay bacterias fotoautótrofas y quimioautótrofas. La gran mayoría de las bacterias son heterótrofas.  Funciones de relación. Las bacterias son sensibles a distintos estímulos del medio, tanto físicos como químicos (nutrientes, desecación, luz, temperatura...). Y pueden responder a estos estímulos con distintos tipos de respuestas. Muchas bacterias se mueven con sus flagelos o mediante contracción o reptación. Pueden originar formas de resistencia como quistes y esporas con las que resistir cuando las condiciones son desfavorables.  Funciones de reproducción. Las bacterias se dividen asexualmente por bipartición. No tienen reproducción sexual, pero mediante distintos procesos pueden intercambiar material genético. Estos procesos son: . Transformación. Se transfiere un fragmento de ADN libre desde la bacteria donadora hasta una bacteria receptora. No es necesario el contacto entre ambas células. TEMA 18. MICROBIOLOGÍA -17 AURORA APARICIO MANRIQUE BIOLOGÍA 2º BACH Plasmodium desarrolla un ciclo vital complejo en el que algunas fases se desarrollan en un mosquito y otras en el ser humano.  Paramecium. Se alimenta ,sobre todo de bacterias. Tiene el cuerpo rodeado de cilios que arrastran el alimento hacia un surco oral, desde donde llega a la boca o citostoma,y se produce la fagocitosis. Los desechos salen por exocitosis por una zona especial de la membrana que funciona como poro anal. Posee unas vacuolas contráctiles que expulsan el exceso de agua(el Paramecio absorbe agua por ósmosis) a través de la membrana plasmática. Tiene un micronúcleo y un macronúcleo. Las algas son organismos eucarióticos con cloroplastos, orgánulos especializados en un tipo de metabolismo autótrofo y fotosintético. El pigmento principal es la clorofila. Son organismos acuáticos que forman parte del fitoplancton. También puede encontrárselas en suelos, rocas, troncos de árboles, etc. la mayoría son unicelulares La mayoría de las algas tienen pared celular, pero hay algunos grupos que carecen de ella. Incluso hay grupos que presentan flagelos y pueden desplazarse. Se reproducen asexualmente mediante bipartición, o por esporas o por fragmentación. Algunos grupos tienen además reproducción sexual. Ejemplos  Euglena viridis,  Diatomeas. Son algas unicelulares marinas, constituyentes del fitoplancton. Poseen una cubierta de sílice formada por dos valvas ornamentadas con relieves .  Chlorella,Es un alga verde unicelular que contiene clorofila a y b. Realiza fotosíntesis y presenta pared celular de celulosa. No tiene movilidad. Se considera un ancestro de las plantas verdes TEMA 18. MICROBIOLOGÍA -20 4.2. Algas microscópicas AURORA APARICIO MANRIQUE BIOLOGÍA 2º BACH Organismo Grupo Nutrición Cloroplastos Pared celular Locomoción Entamoeba hystolitica Plasmodium sp. Paramecium sp. Euglena viridis Chlorella sp. Saccharomyces cerevisiae Candida sp. TEMA 18. MICROBIOLOGÍA -21 AURORA APARICIO MANRIQUE BIOLOGÍA 2º BACH Las principales características de los hongos son:  Son organismos eucariotas, unicelulares o pluricelulares (talofíticos)  NUTRICIÓN , se alimentan por absorción de los nutrientes disueltos en el medio, son, por tanto, de nutrición heterótrofa. Su alimento es la materia orgánica en descomposición y la digestión es extracelular gracias a la secreción de enzimas. Una vez realizada la digestión el producto resultante es absorbido por la célula del hongo.  Se encuentran distribuidos en todo tipo de habitats, aunque la mayor parte vive en el suelo o en materia en descomposición (putrefacción).  Son básicos en la mineralización del carbono orgánico en la naturaleza y por tanto vitales en las cadenas de los ecosistemas.  Algunos hongos pueden ser parásitos (de plantas o de animales, por lo que tienen gran importancia agrícola y sanitaria), simbióticos (con insectos, con cianobacterias o con plantas) , y saprófitos .  Tienen gran importancia económica como responsables de muchas fermentaciones y de la producción de gran cantidad de antibióticos.  Las células de los hongos presentan pared celular constituida por quitina ,no por celulosa. Los principales hongos microscópicos son: * Los mohos. Son hongos pluricelulares que están formados por filamentos microscópicos denominados hifas. El conjunto de todas las hifas del hongo es el micelio. Son fácilmente observables sobre el pan, el queso o el embutido donde forman una fina capa de color verde, blanquecino o azulado. Se reproducen mediante esporas asexuales que se originan por mitosis en el extremo de hifas especializadas o en estructuras características (esporangios). * Las levaduras. Son hongos unicelulares. No forman hifas ni micelios. Se reproducen asexualmente por gemación. Desarrollan procesos fermentativos, fermentan la glucosa de diversos productos(harina,uva,malta) por lo que algunos géneros son muy utilizados en los procesos industriales. (por ejemplo, el Saccharomyces se utiliza en la fabricación del pan ,vino,cerveza…) TEMA 18. MICROBIOLOGÍA -22 4.3. Hongos microscópicos AURORA APARICIO MANRIQUE BIOLOGÍA 2º BACH Para cultivar los microorganismos se siembran sobre el medio de cultivo con un asa de platino o una aguja de siembra que previamente se habrán calentado hasta la incandescencia. Una vez cultivados, los microorganismos se incuban en una estufa, en las condiciones de temperatura, humedad, pH, etc más adecuadas para su crecimiento, habitualmente entre 24 y 48 horas. Los microorganismos crecen formando colonias que se pueden observar a simple vista sobre la superficie de un medio sólido. El aislamiento de microorganismos se realiza, en general, sobre un medio sólido y consiste en la separación de las células a partir del líquido inicial. Se puede realizar de cuatro formas distintas:  Aislamiento por estrías en superficie. Se basa en la reducción progresiva del número de microorganismos, para lo cual se realizan series de estrías en la superficie de un medio sólido preparado en una placa de Petri.  Aislamiento por agotamiento de asa en superficie. En este caso, el líquido se descarga sobre el medio sólido realizando estrías en zigzag con el asa desde un extremo a otro de la placa de Petri.  Aislamiento por dilución y siembra en profundidad. Consiste en diluir la muestra inicial en solución salina estéril y después se mezcla una muestra  en la que no se observa un aumento del número de células, ya que existe un equilibrio entre las que se reproducen y las que mueren.  Fase de muerte. El número de células disminuye gradualmente, debido al agotamiento de las reservas intracelulares, a la falta de nutrientes y a la acumulación de productos tóxicos en el medio. Las preparaciones se pueden realizar en fresco o realizando tinciones:  Preparación en fresco. Los hongos y protistas se observan a microscopio a partir de una gota que se deposita en el porta y se tapa con el cubreobjetos. Pero para observar la movilidad de microorganismos se utilizan portaobjetos excavados en los que se echa una gota de muestra en el centro de un anillo de vaselina que servirá como sello.  Tinciones. Se emplean varias técnicas: TEMA 18. MICROBIOLOGÍA -25 5.5. Observación de microorganismos AURORA APARICIO MANRIQUE BIOLOGÍA 2º BACH  Tinción simple . Se utiliza un único colorante que servirá para aumentar el contraste. (azul de metileno, verde de metilo, etc)  Tinción específica . Además de acentuar el contraste, resaltan algunas estructuras. Por ejemplo la tinción negativa con tinta china permite observar la forma y agrupación de los microbios.  Tinción diferenciada . Se usan varios colorantes distintos. La más utilizada es la tinción de Gram que permite distinguir las bacterias Gram + que se tiñen de rojo-violeta de las Gram – que quedan de color rosado. TEMA 18. MICROBIOLOGÍA -26 AURORA APARICIO MANRIQUE BIOLOGÍA 2º BACH 6.LOS MICROORGANISMOS COMO AGENTES BENEFICIOSOS Y PERJUDICIALES Las superficies corporales ofrecen un ambiente propicio, rico en nutrientes, para el crecimiento de algunos microorganismos. La biota normal o microbiota se localiza principalmente en la piel, la cavidad oral, y los tractos respiratorio, intestinal y genitourinario. En condiciones normales, estos microorganismos no tienen efectos negativos y compiten con otras bacterias que sí pueden tener un efecto patógeno, evitando así su proliferación. Las bacterias que viven en el cuerpo humano se encuentran principalmente en:  La piel. La mayor parte de la superficie corporal no reúne las condiciones apropiadas para el crecimiento de microorganismos, pero proliferan en zonas de especial humedad, como las axilas, los genitales o el oído. La mayoría de los microorganismos que viven sobre la piel no produce perjuicios, pero algunas bacterias son responsables del mal olor corporal del sudor o de la aparición de acné. Una zona especialmente colonizada de bacterias del género Lactobacillus es la mucosa vaginal. Estas bacterias son responsables de producir un pH ácido que impide la proliferación de otros microorganismos; cuando el pH vaginal cambia, (a veces debido a la utilización de jabones que no tienen el pH adecuado) es fácil que se produzcan infecciones de bacterias y hongos. (El más frecuente es el hongo Candida albicans).  La cavidad bucal. La saliva contiene enzimas antimicrobianas como la lisozima que ejerce una labor permanente de desinfección, pero aún así la superficie dentaria, las encías, la lengua, etc son habitats adecuados para la proliferación de microorganismos. Algunos estreptococos cuando la higiene dental no es adecuada, crecen en exceso provocando la placa dental sobre la que a su vez crecen otras bacterias que provocan el proceso degenerativo de la caries dental.  El tracto intestinal. En el intestino viven gran cantidad de microorganismos, principalmente en el intestino grueso. La mayoría de las bacterias son anaerobias estrictas. Entre ellas, la más abundante es la Escherichia coli. Sin embargo, la composición de la mirobiota intestinal depende directamente del régimen alimenticio de cada persona. Los microorganismos intestinales tienen una función muy beneficiosa al contribuir en la digestión de los ácidos biliares y en la producción de vitaminas como la K y la B12. TEMA 18. MICROBIOLOGÍA -27 6.1. Microorganismos simbióticos AURORA APARICIO MANRIQUE BIOLOGÍA 2º BACH El progresivo control de las enfermedades infecciosas ha sido posible gracias a causas diversas: los avances en el conocimiento de la biología de los microorganismos y de los procesos de las enfermedades; a la mejora de las condiciones higiénicas y las campañas de prevención; y a el descubrimiento y utilización de los agentes antimicrobianos.  La prevención es un factor clave en la erradicación o control de las enfermedades infecciosas. Un buen conocimiento de las vías de transmisión evitan los riesgos potenciales de epidemias. La mejora en las condiciones de vida, como los hábitos de higiene, la cloración del agua y otros cuidados habituales en las sociedades desarrolladas, ha permitido el control de muchas enfermedades. La higiene y desinfección de objetos en los hospitales y quirófanos también ha contribuido al control de las enfermedades producidas por microbios. Se utilizan los desinfectantes como agentes antimicrobianos que eliminan los microbios de los objetos, mientras que los antisépticos se aplican sobre los tejidos de seres vivos. Un desinfectante, como el alcohol, puede ser también un antiséptico siempre que no dañe al organismo.  Las vacunas consisten en el desarrollo de una infección atenuada en el huésped para estimular el sistema inmune. Solo hay desarrolladas unas 20 vacunas que permiten la defensa frente a otras tantas enfermedades. Las campañas de vacunación a niños ha permitido erradicar muchas enfermedades que hasta hace poco constituían epidemias.  Los agentes antimicrobianos son unos productos químicos que matan (microbicida) o inhiben el crecimiento (microbioestático) de los microorganismos.  Los agentes quimioterapeúticos son sustancias químicas que se utilizan en el tratamiento de las enfermedades producidas por microorganismos. Los principales son:  Las sulfamidas son agentes bacteriostáticos (que inhiben el crecimiento de los microorganismos) de origen sintético. Actualmente, apenas se utilizan en el tratamiento de infecciones bacterianas porque producen graves efectos secundarios sobre el TEMA 18. MICROBIOLOGÍA -30 6.3. Medidas frente a las enfermedades infecciosas AURORA APARICIO MANRIQUE BIOLOGÍA 2º BACH organismo así como alergias. Además se han desarrollado muchas cepas de bacterias resistentes.  Los antibióticos son de origen natural puesto que son sintetizados por otros microorganismos principalmente hongos. En general, son agentes antibacterianos, pero también hay algunos antibióticos que son antifúngicos. El mecanismo de acción de los antibióticos es variado: algunos inhiben la síntesis de proteínas, otros provocan la alteración de la permeabilidad selectiva de la membrana plasmática, otros inhiben la síntesis de la pared celular bacteriana, etc.  Otras sustancias tienen efectos sobre otros microorganismos: Por ejemplo, la azidotimidina (AZT) inhibe la transcripción inversa en los retrovirus, por lo que se utiliza para frenar el desarrollo de este tipo virus. Sin embargo, es muy complejo encontrar agentes quimioterapéuticos eficaces contra los virus, porque como utilizan la maquinaria celular del hospedador, es difícil atacarles sin ser nocivo para el organismo. El abuso de antibióticos ha llevado a la aparición de nuevas cepas de microbios resistentes, y ello a su vez, repercute en la necesidad de crear nuevos antibióticos de diseño sintético. Por otra parte, las enfermedades infecciosas constituyen todavía una de las principales causas de muerte en muchos países en desarrollo que no tienen fácil acceso a las medicinas. También hay que señalar que incluso en el mundo desarrollado, surgen nuevas amenazas desde el mundo de los microorganismos como el SIDA o las enfermedades provocadas por priones. TEMA 18. MICROBIOLOGÍA -31 AURORA APARICIO MANRIQUE BIOLOGÍA 2º BACH Los ciclos biogeoqímicos describen los procesos de transformación de la materia y explican los circuitos cíclicos que describen los elementos químicos al pasar de la materia orgánica que constituye a los seres vivos, a la materia inorgánica inerte, y de aquí nuevamente a los seres vivos. Los microorganismos juegan un papel muy importante en los ciclos biogeoquímicos. Muchos de ellos son autótrofos y por tanto pueden incorporar la materia inorgánica del medio a su propio organismo, formando materia orgánica. Pero el papel fundamental de los microorganismos es que son los descomponedores y transformadores de los ecosistemas. Los microorganismos descomponen la materia orgánica compleja que constituye los cadáveres y restos vegetales, en materia orgánica más sencilla que finalmente transforman en materia inorgánica que quedará a disposición, nuevamente de los organismos vegetales.  Ciclo del carbono Los microorganismos autótrofos y los vegetales pueden captar el CO2 atmosférico como fuente de carbono. Mediante la fotosíntesis incorporan este gas a moléculas orgánicas que a partir de entonces pueden ser utilizadas por el resto de los seres vivos heterótrofos. Pero tanto los seres autótrofos como los heterótrofos respiran y por tanto expulsan CO2 como resultado de su metabolismo celular. Este CO2 se incorporará nuevamente a la atmósfera. El carbono orgánico es utilizado por todos los seres vivos como fuente de carbono para elaborar sus propios compuestos orgánicos y como fuente de energía. La descomposición de los compuestos orgánicos presentes en los cadáveres y restos de seres vegetales la efectúan las bacterias mediante procesos de fermentación y también hongos que pudren la madera. Los productos de estas descomposiciones son CO2 y agua y, además, ácidos grasos y alcoholes se convertirán finalmente en gas metano por la acción de las bacterias metanógenas (arqueobacterias que viven en fangos, ciénagas y pantanos) y las metanotrofas, que oxidan el metano a CO2 que es devuelto a la atmósfera. TEMA 18. MICROBIOLOGÍA -32 6.4.Los microorganismos y los ciclos biogeoquímicos