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Tema 21. LOS MICROORGANISMOS PROCARIOTAS Y
EUCARIOTAS
1. LAS BACTERIAS
Las
bacterias
o
eubacterias
son
organismos
unicelulares
procariotas, viven aisladas o formando colonias. Se conocen unas
2000 especies diferentes. Son muy antiguas se conocen fósiles
desde hace 3.500 m.a
Se han adaptado a vivir en casi todos los ambientes tanto acuáticos
como terrestres y raro es el lugar en el que no se las encuentre.
Tienen un tamaño que oscila entre 1 y 10 micrómetros.
Presentan cuatro tipos morfológicos diferentes:
-Cocos. Tienen aspecto redondeado, pueden aparecer aisladas o en
grupos. Si forman grupos de dos se llaman diplococos, si se
agrupan formando cadenas se llaman estreptococos, si lo hacen de
forma arracimada se denominan estafilococos, si forman masas
cúbicas se llaman sarcinas.
-Bacilos. Son alargadas y cilíndricas, tienen forma de bastoncillos.
-Espirilos. Tienen forma de espiral; si la espiral es poco apretada se
denomina espiroqueta.
-Vibrios. Tienen forma de coma.
2. 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. Su grosor oscila entre 50 - 100 A. 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 (enzimas en su mayor parte) que se denomina membrana
externa.
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 (100 - 400 A) 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 está "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 no son esenciales
pero les confieren ciertas ventajas adaptativas.
Flagelos
Son prolongaciones filiformes más largas que la bacteria que sirven
para la locomoción. No están presentes en todas las bacterias. El
número y la disposición varia de unas a otras, según el nº y la
localización de los flagelos las bacterias se pueden dividir en varios
grupos:
-Monótricas tienen un solo flagelo.
-Lofótricas tienen varios, pero todos en un polo.
-Anfítricas tienen varios situados en dos polos.
-Perítricas tienen varios dispuestos por toda la bacteria.
En cuanto a la estructura es mucho más sencilla que la de los
flagelos de las células eucariotas. Se diferencia:
-Una zona basal constituida por el cuerpo basal y por el codo,
ambos formados por proteínas. En el cuerpo basal hay un bastón
central y cuatro formaciones discoidales que sirven de anclaje. El
codo tiene una curvatura de 90º y une el tallo al cuerpo basal.
-El Tallo esta constituido por fibrillas (entre 3 y 10) compuestas por
una
proteína
llamada
flagelina,
estas
fibrillas
se
enrollan
helicoidalmente como en una cuerda.
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, mientras que los pelos
son largos y poco numerosos, solo hay uno o dos por bacteria.
No están relacionados con la locomoción. Se cree que las fimbrias
permiten a las bacterias fijarse al sustrato, mientras que los pelos
permiten el intercambio de fragmentos de ADN con otra bacteria de la
misma o de distinta especie durante la conjugación.
3. FISIOLOGIA DE LAS BACTERIAS
Las bacterias como todos los seres vivos realizan las tres funciones
características de estos: nutrición, relación y reproducción.
3.1. Función de nutrición
Las bacterias forman un grupo muy heterogéneo en cuanto a la
nutrición pudiendo ser:
Fotolitótrofas
o
fotoautótrofos:
Estas
para
sintetizar
sus
biomoléculas, utilizan como fuente de carbono el CO2, como fuente
de hidrógenos compuestos inorgánicos y como fuente de
energía la luz solar. A este grupo pertenecen: las cianobacterias
que realizan la fotosíntesis oxigénica y las sulfobacterias verdes y
púrpuras que realizan la fotosíntesis anoxigénica.
Fotoorganótrofas o fotoheterótrofas: Utilizan como fuente de
carbono compuestos orgánicos, como fuente de hidrógeno
compuestos orgánicos y como fuente de energía la luz. A este
grupo pertenecen bacterias púrpuras no sulfuradas que realizan la
fotosíntesis anoxigénica.
Quimiolitótrofas o quimioautótrofas: Utilizan para sintetizar sus
biomoléculas como fuente de carbono el CO2, como fuente de
hidrógenos compuestos inorgánicos y como fuente de energía la
que se desprende en reacciones químicas redox de compuestos
inorgánicos. A este grupo pertenecen las llamadas bacterias
quimiosintéticas como las bacterias nitrificantes, las ferrobacterias,
etc.
Quimioorganótrofas o quimioheterótrofas: Es el grupo más
numeroso, utilizan para sintetizar sus biomoléculas como fuente de
carbono compuestos orgánicos, como fuente de hidrógenos
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). Estos
procesos son de gran importancia ecológica ya que permiten que se
cierre el ciclo de la materia, y en muchos casos tienen interés
industrial (fabricación de yogur).
-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. A este grupo pertenece Rhizobium que
viven en las nudosidades de las raíces de las leguminosas, esta
bacteria es capaz de fijar el nitrógeno atmosférico y con el produce
compuestos nitrogenados que la planta aprovecha, a cambio la planta
le da hidratos que ella sintetiza. A este grupo pertenecen también las
bacterias de la flora intestinal que utilizan los restos no digeridos y a
cambio sintetizan vitaminas que ceden al animal.
-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 tóxico.
-Anaerobias facultativas: pueden vivir sin oxígeno si no lo hay, pero
si existe lo utilizan.
3.2. 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 germina
dando nuevamente una bacteria activa.
3.3. 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, transducción y conjugación.
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.
Las bacterias donadoras son aquellas que poseen, además del
cromosoma bacteriano, pequeñas moléculas de ADN bicatenarias y
circulares (plasmidos), denominados episomas o factores F. Estas
bacterias son de dos tipos: las bacterias F+ cuando el episoma se
encuentra libre en el citoplasma y las bacterias Hfr (alta frecuencia
de recombinación) cuando el episoma esta integrado en el
cromosoma bacteriano. Las bacterias receptoras carecen de
episoma y se llaman F-.
-Si la bacteria donadora es una F+ a través de los pelos pasa a la
bacteria F- únicamente una replica del episoma , con lo cual esta
bacteria receptora se convierte en F+, mientras que la F+ como posee
varias copias del episoma no pierde la condición de donadora.
-Si la bacteria donadora es Hfr, antes de la conjugación duplica su
ADN cromosómico junto con el episoma que lleva integrado, y una de
las copias pasa a través de los pelos a la bacteria F-, no suele pasar
la copia completa sino un fragmento de esta debido a que los pelos
se rompen. Este fragmento se integra mediante recombinación
genética en el cromosoma de la bacteria receptora y como
consecuencia aparecen en ella caracteres de la bacteria Hfr.
Transducción. Es el proceso mediante el cual se transfiere material
genético entre dos bacterias, interviniendo como vehículo transmisor
un virus bacteriófago.
4. LAS ARQUEOBACTERIAS.
Antes se las incluía dentro de las eubacterias hoy día, a pesar de ser
procariotas, se las considera un grupo aparte debido a que presentan
características muy diferentes.
Las características más destacadas son las siguientes:
Tienen organización procariota.
Las paredes celulares no tienen peptidoglicanos.
Las membranas celulares poseen lípidos que carecen de ácidos
grasos, en ellos el glicerol se une mediante enlaces tipo éter (-CO-C-) con cadenas isoprenoides. Estas membranas pueden ser
bicapas o monocapas.
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.
5. MICROORGANISMOS EUCARIOTAS (Leer)
Los grupos más importantes de microorganismos eucariotas son:
protozoos, algas unicelulares y hongos.
5.1 Protozoos.
Están incluidos dentro del reino protoctistas. Son organismos
unicelulares eucariotas, heterótrófos. Carecen de pared celular.
Pueden ser móviles.
Viven en ambientes acuáticos. Algunos son de vida libre, otros son
parásitos de animales incluidos el hombre, a los que causan
enfermedades como la disentería, la malaria o el paludismo, etc.
Se alimentan a partir de otros organismos (bacterias, algas, etc) o de
macromoléculas orgánicas que ingieren en disolución por pinocitosis
o en estado sólido por fagocitosis.
Se reproducen asexualmente mediante división binaria, por división
múltiple. En algunos se dan procesos parasexuales como la
conjugación.
Algunos protozoos cuando las condiciones son adversas (falta de
agua) pueden originar formas de resistencia que les permite subsistir.
El tipo de locomoción que presentan es una de las características que
se utilizan para su clasificación:
Ciliados, utilizan cilios en la locomoción. Ejemplos: Vorticella y
Paramecio
Flagelados,
utilizan
flagelos
para
la
locomoción.
Ejemplo:
Trypanosoma
Sarcodinos, se desplazan por pseudópodos. Ejemplo: Ameba
Esporozoos, son inmóviles y parásitos de animales. Ejemplo
Plasmodium.
5.2. Algas microscópicas.
Se incluyen en el reino protoctistas. Son organismos unicelulares
eucariotas. Son autótrofos fotosintéticos, realizan la fotosíntesis
oxigénica.
La mayoría tienen pared celular formada principalmente por celulosa
y en la que puede haber otros polisacáridos. Presentan uno o más
cloroplastos, que contiene gran variedad de pigmentos fotosintéticos
(clorofila a, b, c, carotenoides y ficobilinas) en distintas proporciones
que les confieren colores característicos.
Las algas se pueden reproducir asexualmente y sexualmente.
Viven preferentemente en ambientes acuáticos tanto en agua dulce
como en agua salada. Constituyen el fitoplancton, siendo la base de
las cadenas tróficas de los ecosistemas acuáticos. Debido a su
actividad fotosintética son los principales fijadores de CO2 del planeta
y los que más oxígeno aportan a la atmósfera.
Los principales grupos de algas microscópicas son:
Pirrofitas. Poseen dos flagelos
Diatomeas. Están recubiertas por un caparazón silíceo, a modo de
caja.
Euglenofitas. No tienen pared celular y tienen dos flagelos.
5.3 Hongos.
Se encuentran incluidos dentro del reino de los hongos. Son
organismos eucariotas, unicelulares o pluricelulares. Tienen nutrición
heterótrofa. Presentan paredes celulares formadas por quitina. Se
reproducen asexualmente por esporas y sexualmente. En los
pluricelulares el cuerpo tiene estructura talofítica, las células forman
filamentos simples o ramificados denominados hifas, el conjunto de
todas ellas constituye el micelio que forma el cuerpo vegetativo.
Viven en ambientes muy diversos, algunos son acuáticos. Sin
embargo, la mayoría son terrestres y viven en el suelo o sobre
materia orgánica en descomposición (saprófitos), otros se asocian en
simbiosis con algas formando líquenes, otros son parásitos de
plantas, animales y el hombre a los que causan enfermedades
llamadas micosis.
Los principales hongos microscópicos son:
Los mohos son hongos filamentosos. Están muy distribuidos por la
naturaleza, se desarrollan sobre el pan, la fruta, queso, etc.
Las levaduras son hongos unicelulares, que se reproducen
asexualmente por gemación. Se desarrollan sobre frutas, flores,
cortezas de árboles y en todos aquellos hábitats ricos en azúcar.
Pueden vivir en simbiosis con animales y algunos son patógenos no
sólo para animales, sino también para el hombre como Cándida.
Desde el punto de vista industrial, algunas cepas de levaduras, como
las del género Saccharomyces son importantes por que son las
responsables de la fermentación alcohólica interviniendo en la
fabricación del pan y de las bebidas alcohólicas (vino, cerveza).