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MICROBIOLOGÍA I
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Tema 14.- Microorganismos y formas acelulares.
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1.- Concepto de microorganismo.
2.- Bacterias, virus, viroides y priones.
3.- Características generales de los virus. Diferencias y similitudes entre virus y organismos
celulares.
4.- Composición y estructura de los virus. Criterios de clasificación de los virus en base
a su forma, tipo de ácido nucleico que poseen, presencia de cubierta/envoltura, y células
que parasitan.
5.- El ciclo vírico y sus fases (adsorción, penetración, eclipse/replicación, ensamblaje y
liberación). Descripción de los ciclos lítico y lisogénico de un bacteriófago y del ciclo de un
retrovirus (VIH).
6.- Los microorganismos y las enfermedades infecciosas humanas (pie de atleta,
salmonelosis, SIDA y enfermedad de Creutzfeldt-Jakob).
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Tema 15.- Aplicaciones de los microorganismos.
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7.- Concepto de microbiología industrial. Importancia social y económica.
8.- Aplicaciones de las fermentaciones: la fabricación del pan y del yogur como
ejemplos de la utilidad de los microorganismos en el proceso de transformación de
alimentos.
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IV. ORIENTACIONES
1.- Conocer el concepto de microorganismo y la diversidad de este grupo
biológico.
2.- Conceptos de bacteria, virus, viroide y prión.
3.- Comprender las diferencias entre la fase intracelular del virus y la fase
extracelular (virión).
4.- Describir la composición y estructura de los virus. Establecer los criterios
de clasificación de los virus en base a su forma, tipo de ácido nucleico que poseen,
presencia de cubierta/envoltura, y células que parasitan.
5.- Describir el ciclo lítico y el ciclo lisogénico de los virus bacterianos y
establecer las principales diferencias que existen entre ambos y cómo afectan a la
célula hospedadora.
6.- Conocer de forma concisa qué tipo de microorganismo es el causante de
algunas enfermedades infecciosas humanas y las características de la enfermedad
(pie de atleta, salmonelosis, SIDA y enfermedad de Creutzfeldt-Jakob).
7.- Reconocer la importancia de los microorganismos en numerosos procesos
industriales (fabricación del pan y del yogur).
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Tema 4
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1.- Componentes de la célula procariótica: envolturas celulares, estructuras
externas a la pared bacteriana, citoplasma y nucleoide.
2.- Envolturas celulares: composición, estructura y función de la membrana
plasmática (mesosomas), pared bacteriana (gram + y gram -) y cápsula bacteriana.
3.- Flagelos, pili bacterianos y fimbrias.
4.- Citoplasma: citosol/hialoplasma y morfoplasma (estructuras
citoplasmáticas: (ribosomas, inclusiones, vesículas y plásmidos).
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5.- Nucleoide
1. Concepto de microorganismo.
Son seres vivos de tamaño microscópico, por eso
para su observación es necesario utilizar el
microscopio óptico o el electrónico.
Unidades:
1mm= 103μm=106nm=107Ǻ
• Características de los microorganismos
 A medida que disminuye el tamaño,
aumenta la relación superficie/volumen.
Alteran en muy poco tiempo el medio en el
que viven, pues consumen los nutrientes y
lo inundan con productos de desecho.
 Debido a su elevada tasa metabólica, se
multiplican con rapidez.
2. Clasificación de los microorganismos
V I R U S
3. VIRUS
Son partículas microscópicas de estructura muy sencilla y de tamaño no
superior a los 2500 Ǻ. no tiene estructura celular ya que carecen de
citoplasma y de las enzimas necesarias para realizar un metabolismo.
Presentan algunas enzimas virales que actúan en el proceso infeccioso.
Formas acelulares que tan solo realizan la función de reproducción dentro
de células huésped.
Características:
- Producen enfermedades infecciosas llamadas virosis.
- Son parásitos obligados
- Están en el límite de lo vivo
- Parasitan bacterias, células animales y vegetales
-Pueden presentarse en dos fases:
-Extracelular: Inertes. Se les conoce como virión.
-Intracelular: Infectando células e induciendo la reproducción
del virus.
Características de los virus
• Tamaño: 10-300 nm
- Estructura: molecular, no celular. Ácido nucleico (ADN o ARN)
envuelto en una cubierta de proteínas.
- Autoperpetuación
dentro de células vivas. Son parásitos
intracelulares obligados, que utilizan la maquinaria celular del huésped.
Diferencias y similitudes entre virus y organismos celulares
3.1 Estructura viral
GENOMA VÍRICO
(ADN o ARN)
- NUCLEOCÁPSIDA
CÁPSIDA
Capsómeros
VIRIÓN
•
•
•
•
•
Ácido nucleico.
Contienen ADN o ARN, pero nunca ambos.
Monocatenario o bicatenario.
Moléculas circulares o lineales
Puede presentar genoma fragmentado
Bases no habituales en el ADN
Clasificación de los virus atendiendo a su genoma
• Cápsida. Estructura proteica que protege al ácido nucleico.
Formada por capsómeros: proteínas globulares colocados de
manera regular y simétrica.
3 tipos: icosaédrica, helicoidal
y
compleja.
•Envoltura o Cubierta.
Envoltura membranosa que rodea a la cápsida (doble
capa lipídica).
Sirve para reconocer a la célula hospedadora e
inducir la penetración del virión.
No está presente siempre.
CLASIFICACIÓN DE LOS VIRUS:
Los virus se clasifican según los siguientes criterios:
- Tipo de ácido nucleico que contiene.
- Células que infecta.
- Según su simetría. Tipo de cápsida.
1. Tipo de ácido nucleico que contiene:
- Virus con ADN bicatenario o de cadena doble (virus patógenos de
bacterias, parásitos de células animales como adenovirus).
- Virus con ADN monocatenario (patógenos de bacterias).
- Virus con ARN bicatenario (reovirus, patógenos de animales y vegetales)
- Virus con ARN monocatenario (retrovirus, patógenos de animales y
vegetales) VIH
2. Tipo de células que infectan:
- Virus vegetales. Ejem. Virus del mosaico del tabaco.
- Virus animales. Ejem. Virus de la Hepatitis B, virus de la gripe.
- Bacteriófagos, parasitan bacterias: Ejem. Virus T4 de E. coli.
RETROVIRUS:
Retro significa hacia atrás, recibiendo esta nombre porque, siendo virus ARN,
se replican por medio de un intermediario de ADN, en sentido contrario al
ADN.
Son muy interesantes por:
- Algunos virus de esta familia causan cáncer, como el virus del sarcoma de
Rous, alguna leucemia
- El virus causante del SIDA es un retrovirus.
- Poseer dos enzimas muy importantes en ingeniería genética:
* Transcriptasa inversa que representa una excepción al dogma
central de la Biología. Transcripción normal ADN
ARN.
* ADN endonucleasa (integrasa) usada en terapia génica, para
introducir genes extraños dentro de una célula, con fines curativos.
VEGETALES
- ARN mono o
bicatenario
ANIMALES
- Envoltura lipoproteíca
- ADN o ARN
BACTERIÓFAGOS
- ADN o ARN
3.
-
Según su simetría:
Virus de simetría helicoidal. Los capsómeros se disponen helicoidalmente, sobre la
hélice de ácido nucleico, adquiriendo globalmente la forma de bastoncillo o tubo
hueco. Ejemplo: Virus del mosaico del tabaco y el virus de la rabia.
ARN
Capsómeros
ARN
VMT (Helicoidal)
-
Virus de simetría icosaédrica. La cápsida es una estructura de 20 caras
triangulares, 12 vértices y 30 aristas. Está formado por la unión de varios tipos
de capsómeros ( hexones y pentones en los vértices) En conjunto tienen un
aspecto casi esférico. Pueden tener proteínas fibrilares que salen del icosaedro.
Ejemplos: Virus de la polio, resfriado común y de la faringitis.
Cara triangular
ADN
Glicoproteína
Adenovirus
-
Virus complejos. Se encuentran en los bacteriófagos. Compuestos de varias partes
diferentes, de forma y simetría distinta. Constan de cabeza icosaédrica donde se
aloja el ácido nucleico, cola helicoidal que se puede contraer para inyectar el
contenido de la cabeza, estando separados por un collar o cuello formado por
capsómeros distintos. Al final de la cola está la placa basal, especializada en la
fijación sobre la célula hospedadora. De ella parten unas fibras que potencian esta
fijación. Estos virus deben tener más cantidad de ácido nucleico que otros virus,
pues necesitan codificar varios tipos de capsómeros.
ADN
Cabeza
Bacteriófago T4
Cola
Fibras
Placa basal
- Virus envueltos. Tienen rodeada la nucleocápside por estructuras
membranosas lipoproteicas, que son fragmentos de la membrana de la célula
hospedadora en la que se llevó a cabo la reproducción viral. De estas
membranas pueden partir espículas, con capacidad enzimática, codificadas
por el propio virus. Ejemplos. Virus de la rabia, hepatitis, gripe, sida.
Los virus que no tienen estas membranas, y solo tienen nucelocápside se
conocen como virus desnudos.
Cápsida
ADN
Envoltura externa
Glicoproteína
Virus de la gripe
(icosaédrico con envoltura membranosa)
3.4 El ciclo vital de los virus
Se entiende por ciclo vital o ciclo infeccioso de un virus el conjunto de
acontecimientos que tienen lugar desde su incorporación a la célula hasta la
salida de la misma, y cuya finalidad es la multiplicación del virus.
2 formas: - Ciclo lítico. Destrucción de la célula hospedadora. Bacteriófago T4
- Ciclo lisogénico. No destruyen las células hospedadoras. Virus
atenuados o profagos.
CICLO LÍTICO (DEL FAGO T4)
1. Fase de fijación o adsorción
Ciclo lítico.
2. Fase de penetración
3. Fase de eclipse. Transcripción
4. Fase de eclipse. Replicación
5. Fase de ensamblaje
6. Fase de lisis o liberación
2
1
4
6
3
Capsómero
5
ARNm
Endolisinas
Endonucleasas
Ciclo lisogénico.
El ADN del profago permenece en forma latente hasta que un estímulo induce la
separación del ADN del profago del de la célula. A partir de este momento se
inicia un ciclo lítico desde la fase de eclipse.
Profago
Estímulo
ADN del profago
División de la célula
hospedadora
ADN celular
Inicio del ciclo lítico
4. VIROIDES
- Son pequeñas moléculas de ARN de cadena simple, circular y desnudo de
solo 300 a 400 nucleótidos de longitud que carecen de cubierta proteica.
-Son los agentes patógenos más pequeños.
- Infectan plantas. Causan disminución del crecimiento de la planta y un desarrollo
anormal.
- Son transmitidos por insectos o materiales agrícolas contaminados.
- Carecen de actividad ARN mensajero. Sin genes.
- Cadang-cadang infección por viroides que está causando la desaparición de los
cocoteros de Filipinas.
4. PRIONES
- Son partículas proteicas con distinta forma espacial . Inducen a las proteínas
normales a adoptar la forma espacial del prión.
- Son proteínas de la membrana de las neuronas.
- Encefalopatía espongiforme bovina.
- Enfermedad de Creutzfeldt-Jakob.
- Unas son heredadas y otras contraídas por infección.
Proteína nativa, Pr Pc
Prión Pr Ps
ᾳ-hélice
ß-plegada
La PrPc fabricada
por las células es
secretada a la
superficie celular.
La PrPsc puede ser
producida por un gen
PrPc alterado o ser
adquirida.
La PrPsc reacciona
con la PrPc en la
superficie de la célula.
La PrPsc origina
la PrPc un camb
conformacional
transformando la
hélice en lámina
LOS MICROORGANISMOS Y LAS ENFERMEDADES
INFECCIOSAS HUMANAS:
• Pie de atleta:
Es una infección en los pies provocada por hongos y su denominación médica es tiña podal. Esta
afección puede durar por poco o mucho tiempo y puede reaparecer después del tratamiento. El pie de
atleta ocurre cuando un tipo particular de hongo crece y se multiplica (especialmente entre los dedos
de los pies) o menos comúnmente, en las manos. Estos hongos proliferan en zonas cálidas y
húmedas. El riesgo de desarrollar esta afección se incrementa si:
-Se usa calzado cerrado, especialmente recubierto con plástico.
-Se mantiene la humedad en los pies durante períodos prolongados.
-Se presenta sudoración abundante.
-Se desarrolla una lesión menor en las uñas o en la piel.
El pie de atleta es contagioso y se puede transmitir por contacto directo o por contacto con artículos
tales como zapatos, calcetines y superficies de piscinas o duchas.
Síntomas: El área afectada por lo general está roja y con picazón y el síntoma más común es la piel
agrietada, en escamas y que se desprende entre los dedos de los pies. Se puede tener la sensación
de quemadura o picadura y a veces puede haber ampollas, supuración o costra. Además de los
dedos de los pies, los síntomas del pie de atleta se pueden presentar en talones, palmas de las
manos y entre los dedos de las manos. Si el hongo se disemina hacia las uñas, éstas pueden
presentar decoloración, engrosamiento e incluso desmoronamiento
•
•
•
• Salmonelosis:
Es una infección en el revestimiento del intestino delgado causada por la bacteria
Salmonella. La enterocolitis por Salmonella es uno de los tipos más comunes de
intoxicación alimentaria y ocurre cuando usted consume alimentos o agua
contaminados con la bacteria Salmonella. Cualquier alimento se puede contaminar
durante la preparación si las condiciones y el equipo empleado en el proceso no son
higiénicos. Usted tiene mayor probabilidad de adquirir este tipo de infección si:
-Ha consumido alimentos inadecuadamente almacenados o preparados
(especialmente pavo, pollo y huevos mal cocidos, y la falta de refrigeración del
relleno del pavo).
-Tiene miembros de la familia con infección reciente por Salmonella.
-Ha tenido una enfermedad familiar reciente con gastroenteritis.
-Ha estado internado en una institución.
-Ha comido pollo recientemente.
-Tiene como mascota una iguana, otros lagartos, tortugas o serpientes (los reptiles
son portadores de Salmonella.
-Tiene un sistema inmunitario debilitado.
Síntomas: Cólicos, sensibilidad o dolor abdominal, escalofríos, diarrea, fiebre, dolor
muscular, náuseas, vómitos. El tiempo comprendido entre la infección y el desarrollo
de los síntomas es de 8 a 48 horas.
• Síndrome de Creutzfeldt-Jakob:
Es una forma de daño cerebral que lleva a una disminución rápida de la función mental y del
movimiento.
Los priones son responsables de enfermedades mortales como la encefalopatía
espongiforme bovina (enfermedad de las vacas locas) o el síndrome de Creutzfeldt-Jakob en
humanos. Al cabo de cierto tiempo la destrucción de las células afectadas deja huecos en
masa encefálica que son detectados mediante un escáner (el encéfalo aparece con huecos
parecidos a una esponja).
•
El trastorno es muy poco común, presentándose aproximadamente 1 caso por cada
millón de personas. Generalmente, aparece primero entre los 20 y 70 años, con un
promedio de edad para el comienzo de los síntomas a finales de la 5ª década de la
vida.
La enfermedad de Creutzfeldt-Jakob se puede agrupar en clásica o nueva variante.
Los tipos clásicos de esta enfermedad son: Enfermedad de Creutzfeldt-Jakob de
tipo esporádico que comprende la mayoría de los casos y que ocurre sin razón
conocida, enfermedad de Creutzfeldt-Jakob de tipo familiar que resulta cuando
una persona hereda el prión anormal. Sin embargo, una nueva variante de la
enfermedad de Creutzfeld-Jakob (nvECJ) es una forma infecciosa que está
relacionada con la enfermedad de las vacas locas. Se cree que la infección
responsable de la enfermedad de las vacas locas es la misma responsable de la
nueva variante de la enfermedad de Creutzfeld-Jakob en humanos. La nueva
variante de la enfermedad de Creutzfeldt- Jakob representa menos del 1% de los
casos y tiende a afectar a personas más jóvenes.
•
Síntomas: Delirio o demencia de rápido desarrollo (en el transcurso de unas pocas
semanas o meses), visión borrosa (algunas veces), cambios en la marcha (caminar),
alucinaciones, falta de coordinación (por ejemplo, tropezones y caídas),
fasciculaciones musculares, rigidez muscular, convulsiones o espasmos
mioclónicos, sensaciones de estar nervioso o sobresaltado, cambios de
personalidad, confusión o desorientación profunda, somnolencia, problemas del
habla
• SIDA (Síndrome de Inmuno Deficiencia Adquirida):
El agente causante es el virus (VIH) que ataca a
determinadas células del sistema inmunológico (linfocitos T
colaboradores o linfocitos T4, células dendríticas y
macrófagos). El VIH pertenece a los RETROVIRUS, virus
ARNmc+, que poseen 2 copias idénticas del genoma, un
enzima especial, la transcriptasa inversa, que realiza la
retrotranscripción. Provoca inmunodeficiencia que es la
incapacidad del sistema inmunitario de atajar las infecciones
microbianas, lo que hace que la persona enferme facilmente.
La enfermedad se transmite por sangre, semen o fluido
vaginal y leche materna. Las personas con más riesgo de
contagiarse son: Homosexuales. Heroinómanos.
Transfundidos. Personas relacionadas sexualmente con
enfermos de SIDA. Hijos de madres afectadas
LA CÉLULA
PROCARIOTA
Los microorganismos procariotas pertenecen al
Reino Moneras y pueden ser:
• Arqueobacterias. Su membrana celular carece de
ácidos grasos, puede ser bicapa o monocapa. Su pared
celular carece de peptidoglucanos y de D-aminoácidos.
Su genoma es una sola molécula de ADN circular muy
pequeña. Muchas especies son autótrofas y otras son
capaces de colonizar medios de condiciones extremas:
halofílicas, termofílicas, metanógenas. Se cree que los
primeros organismos que aparecieron sobre la Tierra
fueron muy parecidos.
• Eubacterias. Son bacterias verdaderas, muy antiguas.
Tamaños muy variables. Son los organismos más
pequeños que disponen de mecanismos metabólicos
para obtener y transformar la materia, para crecer y
replicarse.
Características generales de las
bacterias
• Son procariotas
• No presentan orgánulos en el citoplasma
• Pueden presentar invaginaciones de la
membrana
• Presentan pared celular
• Tamaño muy variable
• Forma esférica o cilíndrica
MORFOLOGÍA BACTERIANA
ENVUELTAS CELULARES
PARED CELULAR
• Pared rígida y porosa
rigidez y forma
• En las Eubacterias (bacterias verdaderaas),
parede de péptidoglicano (polímero de
aminoácidos y aminoazúcares), formado por
tres unidades repetitivas
– Un disacárido de N-acetilglucosamina y Nacetilmurámico
– Un tetrapéptido: LAla-Dglu-lLis-Dala
– Un puente peptídico: 5 moléculas de glicina
El disacárido alterna formando
una cadena lineal de polisacárido
El tetrapéptido enlaza los
N.acetilglucosamina.
El puente peptídico enlaza dos
Tetrapéptidos de dos cadenas de
polisacarídos
TIPOS DE PARED
Tinción de GRAM: tinción diferencial (cristal
de violeta y safranina (rosa))
G(+)
Color violeta
G(-)
Color rosa
• BACTERIAS G (+) : pared gruesa y
amorfa. 90% de péptidoglicano, el resto:
Ac. Teicoicos, proteínas,…
• BACTERIAS G (-): Pared compleja,
estratificada. Entre 5% y 20% del
péptidoglicano, el resto lipoproteínas,
lipopolisacáridos
bicapa externa que
les protege de la lisozima.
GRAM +
GRAM -
PARED Gram +
Pared G (+)
PARED Gram Pared G (-)
FUNCIONES
• Mantiene la forma de la célula y les
protege de la lisis osmótica
• Posee componentes con capacidad
antigénica
• Regula el intercambio con el exterior
MEMBRANA PLASMÁTICA
• Estructura. Unidad de membrana. 45%
lípidos y 55% proteínas
• Presenta invaginaciones (laminillas,
túbulos, vesículas,…)
– Contienen enzimas y pigmentos fotosintéticos
– Enzimas que intervienen en la oxidación de
compuestos orgánicos (bacterias nitrificantes)
– Mesosomas
• Duplicación del ADN
• Enzimas de la cadena respiratoria
CÁPSULA
• Material mucoso
• Formada por: polisacáridos, polipéptidos ó
complejos de proteínas y polisacáridos
• Protege de:
–
–
–
–
La desecación
Fagocitosis
Acción de los anticuerpos
Infección de un bacteriófago
• Regula los procesos de intercambio de iones,
agua y sustancias nutritivas
• Facilita la adherencia sobre distintas superficies
• Facilita la fijación de las bacterias patógenas
sobre su huesped
CITOPLASMA
El citoplasma de la
célula bacteriana
ribosomas
nucleoide
Vacuolas gasíferas
carboxisomas
mesosomas
clorosomas
Gránulos de glucógeno
Gránulos
de volutina
• Matriz gelatinosa (protoplasma)
• Alto contenido en agua y de aspecto
granuloso
Contiene
Enzimas
y proteínas
Inclusiones
Gránulos
Ribosomas
Glucógeno
Gotitas
lipídicas
Polifosfato
Vesículas
de gas
REGIÓN NUCLEOIDE
• La zona que contiene el material genético
(ADN) de la célula
• Un cromosoma: ADN bicatenario circular y
muy plegado. No asociado a histonas
• Plásmidos: pequeñas moléculas de ADN
circular extracromosómico. No esenciales.
– Proporcionan resistencia a antibióticos y
sustancias tóxicas
– Implicados en mecanismos parasexuales
APÉNDICES
EXTERNOS
FLAGELOS
• Órganos de locomoción
• Posición y número variable
1.
2.
3.
4.
5.
Polar monotrica
Polar lofotrica
Polar anfitrica
Lateral umbilical
Peritrica
• Apéndices largos y delgados
• Al M.E. se observa
– Un filamento: rígido, curvado, de flagelina
(disposición helicoidal). No está rodeado de
membrana plasmática
– Un codo ó gancho: une el filamento a la
superficie celular
– Corpúsculo basal:
• G (+): dos anillos
• G (-): cuatro anillos. Dos a nivel de membrana y
dos a nivel de pared
• Un eje ó varilla que los atraviesa
Flagelo bacteriano
http://www.sedin.org/propesp/fdsmall.htm
Corpúsculo basal
http://www.arn.org/docs/mm/motorzoomuprotation-2.mov
Montaje automático de la flagelina
http://www.arn.org/docs/mm/capworking-l.mov
http://www.arn.org/docs/mm/flagellarassembly-l.mov
FIMBRIAS Y PELOS
• Extensiones de la pared celular. No
relacionados con la motilidad
• Fimbrias:
– Cortas y finas
– Función adhesiva
• Pili ó pelos
– Numerosos
– Pelo sexual: relacionado con la conjugación
bacteriana
ENDOSPORAS
• Esporas que se forman en el interior de la
célula, cuando las condiciones no son
favorables
• Formas resistentes
• Poseen:
– ADN bacteriano
– Algo de citoplasma
– Pared gruesa
• Soportan condiciones extremas: altas
temperaturas, sequedad, agentes
químicos, radiaciones,…
Reproducción bacteriana:
Bipartición
• Duplicación del ADN y separación de las
dos cadenas
• La reproducción está ligada a la actividad
de los mesosomas
• El encima ADNpolimerasa y otras encimas
necesarios para la replicación del ADN
están situados en los mesosomas además
de las sustancias necesarias para formar
el tabique de separación
Mecanismos parasexuales:
Conjugación
Transformación
Transducción
Estos mecanismos explican la variabilidad
que pueden presentar algunas bacterias al
habitar junto a otras distintas.
Pueden adquirir genes que les aportan
cualidades que no poseían y que les dan
una mayor probabilidad de sobrevivir en el
medio
Son por tanto fundamentales en el proceso
de evolución bacteriana.
Mecanismos parasexuales: Conjugación
Mecanismos parasexuales: Transformación
• Es un proceso por el cual una bacteria
introduce fragmentos de ADN, que
aparecen libres en el medio
Transducción
Transducción