Tema 2: Microorganismos. Bacterias PDF

BLOQUE – MICROORGANISMOS Y FORMAS ACELULARES Tema 2: MICROORGANISMOS. BACTERIAS 1.- BACTERIAS 1.1.- Características estructurales 1.2.- Características funcionales 1.2.1.- Reproducción 1.2.2.- Tipos de nutrición 1.2.3.- Relación...

BLOQUE – MICROORGANISMOS Y FORMAS ACELULARES Tema 2: MICROORGANISMOS. BACTERIAS 1.- BACTERIAS 1.1.- Características estructurales 1.2.- Características funcionales 1.2.1.- Reproducción 1.2.2.- Tipos de nutrición 1.2.3.- Relación 1.2.4.- Diversidad de bacterias  Biología 1º bachillerato Bacteria (grupo conocido también como Eubacterias) y Archaea (llamadas también Arqueobacterias), son seres procariotas, mientras que las Eukarya son eucariotas. Aunque, morfológicamente, tanto Bacteria como Archaea son procariotas, los dos grupos difieren evolutivamente entre sí tanto como del grupo Eukarya. Los microorganismos se distribuyen en tres reinos: monera (Eubacterias y Arqueobacterias), protoctistas (protozoos, algas microscópicas y hongos mucosos) y fungi (hongos), estos dos últimos constituidos por células con organización eucariota. Se incluyen también dentro del mundo microbiano los virus, viroides y priones, todos ellos organismos acelulares. 1.- BACTERIAS 1.1.- Características estructurales. Reino Moneras. Se trata de organismos unicelulares procariotas (carecen de núcleo y de otros orgánulos rodeados de membrana). Pueden vivir solos o asociarse en colonias. Ocupan todos los ecosistemas. La morfología bacteriana es muy simple: Cápsula bacteriana.- Capa gelatinosa que rodea a muchas bacterias patógenas.Está formada por glúcidos de gran tamaño y derivados de glúcidos. Se le atribuyen las siguientes funciones: 1. Proteger a la bacteria de la desecación, ya que retienen gran cantidad de agua, regulando los procesos de intercambio de agua, iones y sustancias nutritivas. 2. Defensa frente a células fagocitarias y anticuerpos del huésped. 3. La cápsula, además, constituye una reserva alimenticia para la bacteria y permite la formación de colonias de bacterias. 4. Permiten la adherencia a superficies y otras células. Esta capacidad es muy importante en las bacterias de vida libre que viven sobre distintas superficies y también en las patógenas, ya que permiten la fijación del microorganismo a las células del tejido hospedador. Pared bacteriana.- Se trata de la pared celular de las eubacterias (bacterias verdaderas). Es una envoltura rígida que rodea a la membrana plasmática y da forma a la bacteria. Está formada por peptidoglicanos que son polímeros de la N-acetilglucosamina (NAG) y del N-acetilmurámico (NAM) unidos por enlaces glucosídicos β (1🡪4). Los peptidoglicanos forman filamentos largos y paralelos que se unen por cadenas cortas de aminoácidos. Los NAM poseen enlazadas cadenas de cuatro aminoácidos: Las cadenas de tetrapéptidos se enlazan entre sí mediante un péptido de cinco glicocolas. 1 Microorganismos - 1-  Biología 1º bachillerato Dependiendo de la estructura de la pared, el dominio Bacteria se divide en dos grupos: bacterias Gram positivas y bacterias Gram negativas. El nombre se debe a que inicialmente la distinción entre ambos grupos se llevó a cabo utilizando una tinción diferencial denominada tinción de Gram. Gram positiva.- Es monoestratificada. Las bacterias Gram positivas tienen una gruesa pared, formada mayoritariamente por el peptidoglucano (constituyendo alrededor del 90 %). Además, pueden presentar pequeñas cantidades de ácidos teicoicos, unos polímeros de derivados de azúcares, entre otros componentes. Gram negativa- Es biestratificada. Las bacterias Gram negativas presentan una pared más compleja que las Gram positivas. El peptidoglicano representa sólo alrededor de un 10% de la pared celular. La membrana externa de estas bacterias presenta cierta permeabilidad a pequeñas moléculas debido a unas proteínas transmembranales, las porinas, que permiten el paso en ambos sentidos de moléculas hidrofílicas de bajo peso molecular 2 Microorganismos - 2-  Biología 1º bachillerato Las funciones de la pared bacteriana son: 1. Mantiene la forma de la bacteria 2. Actúa como membrana semipermeable regulando el paso de iones con el exterior, principalmente la membrana externa de las gram negativas. Existen algunos antibióticos que desorganizan la pared, por ejemplo, la lisozima (enzima de acción bactericida que rompe los enlaces glucosídicos del peptidoglicano) impide la unión de las moléculas de NAM y NAG. Al no tener peptidoglucanos las células eucariotas poseen una resistencia natural a la lisozima. La penicilina impide la formación de la cadena de las 5 glicocolas. La acción de antibióticos como la penicilina y la cefalosporina se basa en el hecho de que impiden la síntesis del peptidoglicano, y por tanto, de la pared bacteriana. Los antibióticos también actúan porque alteran la síntesis de proteínas o entorpecen la replicación del ADN. Membrana plasmática.- Envoltura que rodea al citoplasma (igual que las células eucariotas). Se repliega de forma compleja hacia el interior, formando unas prolongaciones denominadas mesosomas. Las funciones de la membrana plasmática son iguales a la de las células eucariotas: delimitan la bacteria y regulan el paso de sustancias nutritivas. Los mesosomas incrementan la superficie de la membrana plasmática y sirven para sujetar el cromosoma bacteriano. Además contienen gran cantidad de enzimas que sirven para dirigir la duplicación del ADN, realizar la respiración y permitir el crecimiento de la membrana plasmática. La membrana plasmática de los procariotas tiene diferencias respecto a las eucariotas en cuanto a la composición de lípidos. Así, por ejemplo, no presentan esteroles como el colesterol. Citoplasma. Está formado por una matriz gelatinosa, el protoplasma, con un alto contenido en agua y de aspecto granuloso, que contienen proteínas y enzimas y alberga los ribosomas 70 S característicos de estas células. Encontramos: Ribosomas, inclusiones y vesículas Ribosomas.- Se encuentran disueltos en el citoplasma aislados o formando polirribosomas, si están asociados al ARNm. Son más pequeños que los eucarióticos y su función es actuar en la síntesis de proteínas. Inclusiones. Son sustancias que la bacteria acumula en los momentos de abundancia de nutrientes, o bien residuos metabólicos que no aparecen rodeados de membrana. Vesículas. Son espacios delimitados por proteínas que acumulan sustancias gaseosas. Pueden ser muy numerosas y aseguran la flotabilidad en algunas bacterias fotosintéticas. 3 Microorganismos - 3-  Biología 1º bachillerato Apéndices externos Flagelos.- En ocasiones las bacterias presentan flagelos con una estructura más simple que los eucarióticos. Son prolongaciones cuya longitud es varias veces la de la bacteria. Aparecen en un número que varía entre 1 y 100. La estructura del flagelo procariota está formada por: ( no estudiar detalladamente. Solo reconocer lo qué es) Un filamento rígido y curvado, constituido de una proteína llamada elástica o flagelina Un codo o gancho que une el filamento a la superficie de la célula Una estructura basal compuesta por una serie de anillos (dos en las gram positivas y cuatro en bacterias gram negativas). El movimiento se produce por la rotación de uno de los anillos de la base (denominado anillo M o motor), presente en todos los flagelos. PILI. Son las fimbrias y los pelos. Pili.- Son estructuras tubulares, huecas y muy numerosas, que rodean uniformemente a la bacteria. Las fimbrias y los pelos (también denominados pili) son apéndices externos que no intervienen en el movimiento de las bacterias. Las fimbrias son cortas, finas y numerosas en algunas bacterias, y tienen una función adhesiva. Neisseria gonorrhoeae es la bacteria causante de la gonorrea, una de las enfermedades de transmisión sexual más comunes. En esta bacteria, las fimbrias desempeñan un papel esencial en el desarrollo de la enfermedad, ya que permiten la adhesión del microorganismo a las células epiteliales de la mucosa genital, las cuales reconocen específicamente estas estructuras. 4 Microorganismos - 4-  Biología 1º bachillerato Los pelos, de mayor longitud, son poco numerosos y están implicados en la unión de dos células durante la conjugación bacteriana. Material genético Nucleoide.- (ADN bacteriano). El ADN de la bacteria está constituido por una sola molécula circular muy plegada y de doble hélice. Es ADN circular y bicatenario. El cromosoma, asociado a proteínas no histónicas aparece como una zona irregular de aspecto fibrilar y alta densidad, el nucleoide. Se encuentra bastante enrollado sobre sí mismo y, en general, se inserta sobre los mesososmas. A veces aparecen unas moléculas pequeñas de ADN circular que se replican independientemente del cromosoma bacteriano, son los Plásmidos. El nº de plásmidos es variable entre uno y varios. El ADN mantiene y conserva la información genética y dirige el funcionamiento de la bacteria. Las FORMAS que presentan las bacterias pueden ser: Cocos, forma esférica Bacilos, forma de bastón Espirilos, forma de espiral Según su agrupación pueden ser: Diplococos y Diplobacilos (agrupaciones de dos) Estreptococos y Estreptobacilos (cadenas lineales). Estafilococos (agrupaciones de cocos). 1.2.- Características funcionales Como células que son, los procariotas realizan las tres funciones vitales básicas: nutrición, relación y reproducción. 1.2.1.- Reproducción Las bacterias tienen una dotación haploide y la reproducción es asexual por bipartición (y en algunos casos por gemación). El cromosoma bacteriano se duplica, y los dos cromosomas hijos quedan separados al crecer entre ellos una pared transversal; de esta forma se originan las bacterias hijas que heredan copias idénticas de genes, es decir, son clones. La única posibilidad de que se produzcan cambios genéticos en las bacterias son las mutaciones durante la replicación del ADN o la recombinación genética en los fenómenos de parasexualidad. Son procesos de parasexualidad son: transformación, transducción y conjugación bacteriana. Transformación: Fragmentos de ADN que pertenecían a células lisadas (rotas) se introducen en células normales. El ADN fragmentado recombina con el ADN de la célula receptora, provocando cambios en la información genética de ésta. 5 Microorganismos - 5-  Biología 1º bachillerato 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. Los nuevos virus ensamblados infectarán nuevas células. Mediante este mecanismo, una célula podrá recibir ADN de otra bacteria e incorporar nueva información. Conjugación: Este proceso se lleva a cabo si la célula presenta el plásmido F, que contiene la información genética para formar pili, puentes que sirven de unión citoplásmica entre dos bacterias. La célula que presenta el plásmido se denomina F+; la célula que no lo contiene se llama F-. La bacteria F+ (donadora de información) se une a una bacteria F- (receptora) mediante uno de sus pili. A través de él introduce una hebra del plásmido F, de forma que la bacteria F- se convierte en bacteria F+. En ocasiones el plásmido se introduce en el anillo del ADN bacteriano. Entonces, la bacteria donadora se denomina Hfr (High frequency of recombination). 1.2.2.- Tipos de nutrición Las células procariotas colonizan todos los ambientes, por lo que presentan todas las formas conocidas de nutrición y metabolismo. Según sea su forma de conseguir materia orgánica, los procariotas se dividen en dos grandes grupos: autótrofos y heterótrofos. Procariotas autótrofos Producen materia orgánica a partir de la materia inorgánica ingerida y la energía captada del ambiente, por ello también se denominan litótrofos. Según la naturaleza de la energía captada pueden ser Los fotolitótrofos captan la energía lumínica. Entre ellos podemos citar las sulfobacterias verdes y púrpuras. Las cianobacterias son también fotolitótrofas, pero, en este caso, la fotosíntesis es muy semejante a la de los eucariotas. Presenta estructuras membranosas (mesosomas especializados) semejantes a los tilacoides de los cloroplastos. Se las considera responsables de la evolución de la atmósfera primitiva anaerobia a la aerobia actual. 6 Microorganismos - 6-  Biología 1º bachillerato Los quimiolitótrofos utilizan la energía química. Utilizan el CO2 como fuente de carbono. Como fuente de nitrógeno pueden utilizar nitratos, nitritos, o directamente el nitrógeno molecular (N2) de la atmósfera. Este último proceso lo llevan a cabo tanto bacterias de vida libre (Azotobacter) como bacterias que mantienen una relación de simbiosis con las raíces de las leguminosas (Rhizobium). Procariotas heterótrofos Ingieren materia orgánica extrayendo de ella parte de su energía química, por lo que se denominan también quimioorganótrofos. Dentro de este grupo existen bacterias saprofíticas, parásitas y simbióticas. Entre los quimioorganótrofos simbióticos son importantes las bacterias de la flora intestinal de los animales. Especial importancia, tanto económica como ecológica, tienen las bacterias saprofitas, ya que descomponer mediante fermentaciones y putrefacciones, la materia orgánica. Las bacterias parásitas son las responsables de un gran número de enfermedades infecciosas del hombre y los animales 1.2.3.- Función de relación En las bacterias, la función de relación se pone de manifiesto en los distintos modos de respuesta frente a los estímulos que percibe de su entorno. Estas respuestas suelen consistir en modificaciones del metabolismo o en movimientos (tactismos) de aproximación o de huida, que pueden implicar la utilización de flagelos o movimientos de reptación, según los casos. Algunos tipos de bacterias presentan una respuesta, de gran valor adaptativo, frente a condiciones ambientales adversas: la formación en el interior de la bacteria de estructuras de resistencia, denominadas esporas internas de resistencia o endosporas. Así protegen su ADN con una cubierta y reducen su metabolismo. Son estructuras muy resistentes al calor, la desecación, la radiación, los ácidos, desinfectantes químicos, etc. Las bacterias que las forman se encuentran habitualmente en el suelo. Cuando las condiciones vuelven a ser favorables, la endospora germina y genera bacterias con todas sus funciones. 7 Microorganismos - 7-