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EL MUNDO DE LOS MICROORGANISMOS Y SUS APLICACIONES
Estudio de la diversidad de microorganismos. Sus formas de vida. Bacterias y virus.
Concepto de microorganismo, características y clasificación
Los microorganismos son seres microscópicos. Su tamaño se mide en micras (micrómetro: μm), nanómetro
(nm) y el angstrom (Ǻ). Son todos unicelulares salvo los virus que tienen organización acelular
Clases de microorganismos
1.-MICROORGANISMOS CON ORGANIZACIÓN CELULAR, con membrana y con ácidos nucléicos (ADN y ARN)
1.1. Procariotas: -Arqueobacterias Y -Eubacterias
1.2 Eucariotas: -Protozoos -Algas microscópicas -Hongos microscópicos
2. MICROORGANISMOS SIN ORGANIZACIÓN CELULAR: no poseen membranas, nunca están presentes ADN y
ARN juntos, son parásitos estrictos, carecen de metabolismo -Virus -Viroides -Priones
Diversidad de microorganismos: LOS TRES DOMINIOS: EUKARYA,
ARCHAEA Y BACTERIA.
Actualmente, basándose en el análisis comparado de la
composición molecular, se propone la agrupación de la vida en
tres grandes grupos o dominios: Bacteria y Archaea, que incluyen
a los procariotas y el Eukarya, al de los eucariotas, subdividido en
los reinos.
Dominio Eukarya: microorganismos eucariotas: protozoos, algas y
hongos. Son los unicelulares del REINO PROTOCTISTA y si
hablamos de los seres vivos, en general, incluye todos los
pluricelulares. En microorganismos:
-Autótrofos (algas unicelulares). Tienen clorofila, son todas
fotosintetizadoras)
-Heterótrofos: organismos unicelulares como los PROTOZOOS
(ameba, paramecio…) en los que solo hemos visto funciones de
nutrición (fagocitosis, pinocitosis etc.) y movimiento por
pseudópodos, cilios etc Y Protoctistas con características fúngicas.
LOS PROTOZOOS son organismos unicelulares, eucariotas, heterótrofos. Podemos agruparlos en cuatro
filos: flagelados (se mueven con flagelos, como el Tripanosoma, que produce la enfermedad del sueño,
ciliados (se mueven por cilios, como el paramecio) rizópodos (por pseudópodos como la ameba) y
esporozoos por contracciones (plasmodium que causa la malaria).
Reproducción asexual y sexual por conjugación
ALGAS (aquí sólo las eucariotas)
(pluricelilares y unicelulares)- eucariotas y autótrofas: diatomeas y euglena
Los HONGOS
El heterogéneo reino de los hongos agrupa a organismos eucariotas, con pared celular rígida formada por
quitina y otros compuestos, pero sin celulosa, heterótrofos y con digestión externa que realizan mediante
enzimas secretadas al medio. Tras esta digestión absorben los nutrientes.
Los hongos son organismos unicelulares o pluricelulares heterótrofos que no forman auténticos tejidos.
Desde el punto de vista alimenticio, pueden ser: saprófitos, parásitos y simbiontes
Su ecología es muy diversa. Aunque hay representantes acuáticos, principalmente son terrestres. En
función de cómo consiguen la materia orgánica que necesitan, encontramos:
• hongos parásitos, tanto de plantas como de animales causando enfermedades conocidas como micosis.
Ejemplo son las tiñas, royas, el cornezuelo, pie de atleta, candidiasis, etc...
• hongos saprofitos, ocupan en los ecosistemas el nivel trófico de los descomponedores siendo
responsables de la mineralización de los bioelementos.
• hongos simbióticos, con las algas formando los líquenes, o con raíces de plantas en las microrrizas.
Se reproducen por esporas. Los principales hongos microscópicos son las levaduras y los mohos
LEVADURAS. Son hongos unicelulares. Viven en medios ricos en azúcares. Tienen una gran importancia
económica, pues las fermentaciones del vino, cerveza y pan las realizan levaduras del género
Saccharomyces.
- MOHOS. Reúne hongos microscópicos, pluricelulares filamentosos. El moho es una fina capa
pulverulenta, de diverso color, que forman estos hongos sobre materia orgánica como pan, fruta, queso,
carne etc.. Los antibióticos son producidos principalmente por mohos para impedir el desarrollo de las
bacterias que competirían con ellos por los nutrientes del medio.
Dominio ARCHAEA: Probablemente son los primeros organismos que surgieron en nuestro plantea.
Existen rastros fósiles de hace 3.800 millones de años.
Características principales - Las arqueobacterias difieren de las eubacterias actuales en:
- Son más parecidas a las células primitivas
- Viven en medios muy hostiles de salinidad, temperatura (hasta 105º C), acidez (pH óptimo de 2)... en
los que no lo pueden hacer las eubacterias.
- Membrana celular y pared bacteriana con diferente composición química.
- Distintas rutas metabólicas.
- ARNt y ARNr distintos a los de los demás organismos.
Las arqueobacterias, En función de propiedades metabólicas y ecológicas, se dividen en:
-Metanógenas- viven en ambientes anaerobios, en los que, mediante la reducción del CO2, liberan
metano como producto de su metabolismo energético. Este es el origen del llamado “gas de los pantanos”.
-Halófilas -extremas necesitan para vivir concentraciones elevadas de sal. Por ello viven en hábitats salinos,
en los que confieren un color rojo a las aguas sobresaturadas de sal, como son las de los estanques de las
salinas. Su mecanismo fotosintético no se basa en la clorofila, sino en la rodopsina bacteriana (semejante
al pigmento visual), situada en su membrana plasmática.
-Termoacidófilas se encuentran en manantiales de aguas termales ácidas, pudiendo crecer a temperaturas
superiores a los 90 ºC. Soportan pH inferiores a 2, aunque su citoplasma está próximo a la neutralidad
DOMINIO BACTERIA
-Microorganismos unicelulares, procariotas, tanto autótrofos como heterótrofos. Aerobios y anaerobios.
Las bacterias son células muy sencillas; carecen de núcleo y no presentan orgánulos en el citoplasma. Son
organismos unicelulares y se encuentran en todos los ecosistemas.
En el dominio Bacteria se encuentran la gran mayoría de los organismos bacterianos actuales, también
conocidos con el nombre de Eubacterias.
Una de las características del reino moneras (procariotas) es que se reproducen asexualmente, aunque
presentan mecanismos de transferencia de genes; es la llamada sexualidad bacteriana.
Morfología, estructura: repasar célula procariota:
En cuanto a la NUTRICIÓN, establecemos dos puntos importantes: la forma mediante la que los
organismos consiguen la materia (el carbono) y la forma de obtener la energía necesaria para mantenerse
vivas y realizar sus actividades, pueden variar de unas células a otras.
1.MATERIA: Según la fuente de carbono que utilicen para sintetizar sus moléculas tenemos:
NUTRICIÓN AUTOTROFA - Los autótrofos utilizan el CO2 como única fuente de carbono. Son los
vegetales y algunas bacterias.
NUTRICIÓN HETEROTROFA – Los heterótrofos no pueden sintetizar moléculas orgánicas, por tanto
tienen que tomar como fuente de carbono las elaboradas por los autótrofos, por ejemplo la
glucosa. Al igual que los animales, los hongos y muchos microorganismos son heterótrofos y se
llaman quimiorganotrofos.
2.OBTENCIÓN DE ENERGÍA. -Todos los seres vivos utilizamos energía para realizar nuestro metabolismo. El
tipo de energía es para todos el mismo: la energía química encerrada en las moléculas en forma de
enlaces C-C. Todos los seres vivos necesitamos esta energía y por tanto, en todos hay un catabolismo de
estas moléculas y un anabolismo heterótrofo.Sin embargo, los autótrofos necesitan una fuente de
energía para la síntesis, ya que la formación de nuevos enlaces requiere un aporte de energía. Según esta
fuente, se clasifican en fotosintéticos si la energía la obtienen de la luz, y quimiosintéticos si procede de
reacciones exergónicas en las que intervienen moléculas inorgánicas sencillas, como el amoníaco, el azufre
o el hierro. Son importantes las bacterias nitrificantes que transforman el amoníaco de suelo en nitritos y
nitratos, para que pueda ser asimilado el nitrógeno por las raíces de las plantas.
De esta manera tenemos estos TIPOS DE BACTERIAS:
BACTERIAS AUTÓTROFAS, capaces de sintetizar las substancias orgánicas a partir de las minerales; las hay
que son fotosintetizantes (fotolitotrofas), otras son quimio- sintetizantes (quimiolitotrofas), y obtienen la
energía a partir de reacciones químicas de oxidación, como las bacterias nitrificantes del suelo y las
sulfobacterias de aguas sulfurosas que utilizan compuestos de nitrógeno y azufre respectivamente..
BACTERIAS HETERÓTROFAS- Todos QUIMIORGANOTROFOS
¿Qué pueden hacer si no son autótrofas?
Unas utilizan los compuestos orgánicos elaborados por otros seres vivos a los que parasitan; las bacterias
patógenas o parásitas, productoras de enfermedades en el hombre y en los animales;
Otras viven en substancias orgánicas, descomponiéndolas aprovechando la materia orgánica muerta para
la alimentación, las bacterias fermentadoras de la putrefacción o saprófitas; provocando fermentaciones,
acética, butírica, láctica, etc. También se incluyen aquí las bacterias simbióticas, que viven en ayuda mutua
con animales en el intestino porque se nutren de los restos orgánicos.
Otro tipo de bacterias simbióticas son las bacterias fijadoras de nitrógeno atmosférico, que viven en
simbiosis en las raíces de las leguminosas. ¡¡¡IMPORTANTES!!! Los tecnólogos quieren imitarlas para
aprovechar el montón de N que hay en la atmósfera
haciendo referencia a su RESPIRACIÓN, se dividen en bacterias aerobias, que utilizan oxígeno para
realizar la respiración y anaerobias, que no utilizan oxígeno. Para respirar sustituyen el oxígeno por otras
sustancias aceptoras de electrones en las reacciones catabólicas.
Anaerobias estrictas. han de vivir sin oxígeno, como las especies que viven en el intestino: clostridium
Anaerobias facultativas: como E. Coli y el vibrión del cólera, que no necesitan O
Según la estructura de la pared celular se dividen en Gram + y Gram -.
LOS MICOPLASMAS son pequeños procariotas sin pared bacteriana. La mayoría son patógenos, parásitos y
en el hombre pueden producir trastornos respiratorios. Se les considera bacterias. Debido a la ausencia de
pared no se ven afectados por algunos antibióticos como la penicilina u otros antibióticos que bloquean la
síntesis de la pared celular.
Tipos de bacterias según su forma: cocos (estreptococo, estafilococo…), bacilos, vibrios, espirilos
Las bacterias pueden presentarse como individuos sueltos, o formando colonias. Se pueden encontrar
colonias de diplococos (bacterias redondeadas, de dos en dos), diplobacilos (bacterias alargadas, de dos en
dos), estreptococos (cordones de bacterias redondeadas), estafilococos (masas laminares de bacterias
redondeadas) o sarcinas (conglomerados tridimensonales de bacterias redondeadas).
Son ubícuas, creciendo en el suelo, manantiales calientes ácidos, desechos radioactivos, en el mar
y en las profundidades de la corteza terrestre.
Pueden sobrevivir en el frío y vacío extremos del espacio exterior.
Hay 40 millones de células bacterianas en un gramo de tierra y un millón de células bacterianas en
un mililitro de agua dulce. En total, hay unas 5×1030 bacterias en el mundo.
Las bacterias son imprescindibles para el reciclaje de los nutrientes, los ciclos nutrientes dependen
de bacterias
Reproducción bacteriana (libro)- Las células bacterianas se multiplican asexualmente por división binaria
transversa. Las células hijas formadas son genéticamente idénticas a la célula progenitora. Así, por
sucesivas divisiones se formarán colonias de células iguales, que reciben el nombre de clones. -Presentan
también mecanismos que permiten un cierto intercambio de material genético, mediante el paso de
fragmentos del DNA bacteriano o plásmidos de una célula a otra. (fenómenos parasexuales).
Transformación- Fragmentos de ADN que pertenecían a células lisadas (rotas) se introducen en células normales. El
ADN fragmentado recombina con el otro provocando cambios en la información genética.
Transducción- Cuando una célula es atacada por un virus bacteriófago, la bacteria genera nuevas copias del ADN
vírico. En la fase de ensamblaje se pueden introducir fragmentos de ADN bacteriano en la cápsida del virus., que al
infectar nuevas células, podrán recibir ADN de otra bacteria e incorporar su información.
Conjugación- Una bacteria donadora (bacteria F+, por tener un plásmido llamado plásmido F) transmite a través de
las fimbrias o pili el plásmido F o también un fragmento de su ADN a otra bacteria receptora.
BACTERIAS Y CICLOS BIOGEOQUÍMICOS: Importancia ecológica de DESCOMPONEDORES etc.
Ciclo de la materia
A diferencia del flujo de la energía, el flujo de la materia es cíclico. Los distintos elementos químicos pasan
de estar constituyendo materia inorgánica a constituir parte de un ser vivo, y posteriormente vuelven al
medio inorgánico, y así sucesivamente. Los principales ciclos biogeoquímicos son el del carbono,
nitrógeno, fósforo y azufre.
Ciclo del CARBONO- (lo tenemos en todas las biomoléculas)El carbono es incorporado en forma de CO2
por los productores mediante la fotosíntesis. Los consumidores incorporan el carbono al alimentarse de los
productores, y los descomponedores lo hacen al actuar sobre los cadáveres , devolviendo la mayor parte
del carbono al medio en forma de CO2. Algunos organismos marinos utilizan el CO2 disuelto en el agua
para formar sus conchas y esqueletos (CaCO3). Cuando estos organismos mueren caen al fondo,
reintegrando el C muy lentamente al ciclo cuando los sedimentos se disuelvan.
Parte del carbono de la Tierra es retenido en la corteza terrestre durante largos períodos en forma de
combustibles fósiles -carbón, petróleo y gas natural- hasta que es liberado a la atmósfera como CO2
cuando estos son quemados. Las erupciones volcánicas también liberan parte de este C a la atmósfera en
forma de CO2 y CO.
Ciclo del NITRÓGENO- (en seres vivos en proteínas, ac. Nucléicos…) El nitrógeno se encuentra en la
troposfera en una proporción de un 78 %, sin embargo, en esta forma no puede ser utilizado directamente
como nutriente por los vegetales o animales, por lo que debe convertirse en otras formas útiles para las
plantas; estos procesos se denominan
fijación del nitrógeno. Procariotas como las cianofíceas y algunas bacterias (Clostridium, Rhizobium...)
reducen el N2 atmosférico en forma de amoníaco (NH3). Algunas bacterias acumulan el NH3 formado en el
suelo. Otras, como es el caso de Rhizobium vive en simbiosis formando nódulos en las raíces
de las leguminosas (trébol, alfalfa, judía, guisante, etc.), a las que transfiere el NH3 directamente. Las
bacterias realizan la fijación del nitrógeno, que es aprovechado por las plantas para su metabolismo.
El NH3 fijado es transformado por otro grupo especializado de bacterias que lo oxidan formando el ión
nitrito NO2- , son bacterias del género Nitrosomonas y este proceso se denomina nitrosación; las bacterias
del género Nitrobacter oxidan el ión nitrito convirtiéndolo en nitrato (NO3-) (nitración), que constituye la
fuente principal de nitrógeno para las plantas superiores. Existen una serie de bacterias, llamadas
desnitrificantes (Pseudomonas) que realiza el proceso inverso, liberando N2 a la atmósfera.
Ciclo del AZUFRE (En seres vivos en proteínas etc) Los sulfatos son abundantes en general en los suelos.
Sólo las plantas, bacterias y hongos son capaces de incorporarlos directamente en forma de SO4 2- para
reducirlos en primer lugar a SO3 y posteriormente a H2S, utilizable en la biosíntesis vegetal. De esta
manera el azufre puede ser transferido a los demás niveles tróficos. Los seres vivos al morir liberan H2S a la
atmósfera y otros sistemas terrestres . Cuando los seres vivos mueren sus restos son utilizados por
bacterias como Neurospora transformando el H2S en SO42- .
Las sulfobacterias quimiosintéticas oxidan H2S para obtener la energía necesaria para la fijación del
carbono liberando SO42- que podrá ser nuevamente utilizado por vegetales y animales.
En los océanos profundos y lugares pantanosos, en ausencia de O2, el sulfato es reducido a H2S mediante
la acción de ciertas bacterias sulfatorreductoras. Durante el proceso se libera oxígeno, que es aprovechado
por otros microorganismos para la respiración.
Los volcanes de forma natural, las industrias y la quema de combustibles fósiles incrementan en la
atmósfera la cantidad de SO2, y por tanto la de H2SO4, originando el problema de la “lluvia ácida”
- Ciclo del FÓSFORO (lo tenemos en fosfolípidos, proteínas, ac nucléicos) El fósforo es un nutriente
esencial para vegetales y animales principalmente en sus formas de iones fosfato (PO43- , HPO42-).
Este elemento se mueve desde los depósitos de fosfato en la tierra y los sedimentos marinos a
los organismos vivos, y luego de regreso a tierra y al océano. El fósforo es tomado por las raíces de los
vegetales y de estos pasa al resto de la cadena alimentaria; cuando estos seres vivos mueren son
descompuestos por la acción de los organismos descomponedores, liberándose así el fósforo. Estos restos
de animales ricos en fósforo también llegan al mar, de donde pasan a los peces y de estos a las aves
acuáticas (pelícanos, cormoranes...), las cuales depositan sus excrementos, ricos en fósforo, en las costas,
formándose depósitos de guano, que son utilizados como abono.
El resto del fósforo queda depositado en los sedimentos marinos, que en el transcurso de millones de años
pueden ser expuestos a la intemperie por los fenómenos geológicos entrando nuevamente en el ciclo. Este
proceso de liberación es pues muy lento (105 - 108 años), razón por la que constituye el principal factor
limitante de los organismos fotosintéticos.