Clasificaci�n de los Microorganismos

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Clasificaci�n de los Microorganismos Powered By Docstoc
					Clasificación de
       los
Microorganismos

       M. PAZ
      UMG-2011
                     Siglo XIX
   Reino Plantae:
    – algas (inmóviles y fotosintéticas)
    – hongos (inmóviles y no fotosintéticos),
   Reino Animalia
    – Infusorios (microorganismos móviles)
        organismos perfectos: dotados de todos los
         sistemas orgánicos presentes en seres superiores.
        Divididos en metazoos, protozoos y bacterias
             Cambios históricos
   Haeckel (1866): introdujo reino Protista
    – Seres vivos sencillos, fotosintéticos y/o móviles
    – Protozoos, algas, hongos y bacterias.
   Copeland (1938): introdujo reino Monera
    – Separa a las bacterias.
 Margulis (1969): introdujo reino Fungi y reino
  Protoctista (m.o. eucariotas y parientes
  macroscópicos: mohos mucosos no hongos).
 Woese (1977): ARQUEOBACTERIAS Y
  EUBACTERIAS
Taxonomía molecular
procariotas




   Las bacterias forman el conjunto de los procariotas: ADN libre en el citoplasma y
   no incluido en un núcleo. Reino Monera.
   Los restantes organismos unicelulares se clasifican como eucariotas: genoma en
   el núcleo:
              Reino Protista: protozoos y algas unicelulares
              Reino Hongos: microscópicos y macromicetos
   Los virus constituyen un mundo aparte, ya que no pueden reproducirse por sí
   mismos, sino que necesitan parasitar una célula viva para completar su ciclo
   vital.
              Procariotas
 organización celular
 material genético (cromosoma circular de
  ADN de doble hebra) inmerso en el
  citoplasma
 Replicación: fisión binaria
 carecen de orgánulos rodeados de
  membrana
 Ribosomas: coeficiente de sedimentación
  de 70S
 Citoplasma envuelto por una membrana
  celular
 Pared celular de peptidoglicano, excepto
  las arqueas.
TAMAÑO: célula eucariota vrs célula procariota
Tamaños
        FORMAS DE LAS BACTERIAS




cocos           bacilos   espiroquetas
                            Formas
1. Cocos: (células más o menos esféricas);
2. Bacilos: (en forma de bastón, alargados), que a su vez pueden tener
   varios aspectos:
   cilíndricos
   fusiformes
   en forma de maza, etc.
   Según los tipos de extremos, éstos pueden ser:
   redondeados (lo más frecuente), cuadrados, biselados, afilados.
3. Espirilos: al igual que los bacilos, tienen un eje más largo que otro,
   pero dicho eje no es recto, sino que sigue una forma de espiral, con
   una o más de una vuelta de hélice.
4. Vibrios: proyectada su imagen sobre el plano tienen forma de coma,
   pero en el espacio suelen corresponder a una forma espiral con
   menos de una vuelta de hélice.
Otros tipos de formas:
   filamentos, ramificados o no anillos casi cerrados formas con
   prolongaciones (con prostecas)
                       Formas

cocos           bacilos
                                  vibrios



        espiroquetas




                                filamentosas
            Superficie vs. volumen
• la relación superficie/volumen (S/V) es muy alta.
• En una célula esférica: cuanto menor sea el radio (r) mayor será esta
relación, lo que significa que el pequeño tamaño de las bacterias
condiciona un mayor contacto directo con el medio ambiente
inmediato que las rodea
    • reciben las influencias ambientales de forma inmediata.
    • condiciona una alta tasa de crecimiento.
    • La velocidad de entrada de nutrientes y la de salida de productos de
    desecho es inversamente proporcional al tamaño de la célula, y a su
    vez, estas tasas de transporte afectan directamente a la tasa
    metabólica. Por lo tanto, en general, las bacterias crecen (se
    multiplican) de forma rápida.
Superficie vs. volumen

               Tamaño pequeño
               intercambio más
               eficiente, permite
               mayor velocidad
               metabólica
               Agrupaciones
 Las bacterias normalmente se multiplican por
  fisión transversal binaria. En muchas especies,
  las células hijas resultantes de un evento de
  división por fisión tienden a dispersarse por
  separado al medio, debido a la actuación de
  fuerzas físicas (movimiento browniano).
 Esto hace que al observar al microscopio una
  población de estas bacterias veamos
  mayoritariamente células aisladas.
 Diplococos y diplobacilos
                   Agrupaciones
   Si la tendencia a permanecer unidas es mayor y
    por más tiempo, nos encontramos con varias
    posibilidades, dependiendo del número de planos
    de división y de la relación entre ellos:
    – Estreptococos o estreptobacilos
   Si existe más de un plano de división, en el caso
    de cocos podemos encontrar tres posibilidades:
    – dos planos perpendiculares: tétradas o múltiplos
    – tres planos ortogonales: sarcinas (paquetes cúbicos)
    – muchos planos de división: estafilococos (racimos
      irregulares).
   Bacilos: en empalizada, en V o L, “letras chinas”.
Estructura celular
                Pared celular
   Bacteria:
    – Gram positivo
    – Gram negativo
    – Sin pared
   Archaea:
    – Diversas estructuras
    – Sin pared
       Funciones de la pared
 Rigidez (mantener la forma, evitar la lisis).
 Comunicación con el medio exterior.
 Puede estar involucrada en patogenicidad
  (LPS)
 Barrera para algunas moléculas.
 Espacio periplásmico (enzimas de
  transporte, hidrolíticas, etc.)
    Formación de protoplastos
 Mediante procedimientos de laboratorio se
  puede lograr eliminar total o parcialmente
  la pared celular bacteriana.
 Se denominan protoplastos las células
  bacterianas a las que se ha desprovisto
  totalmente de pared celular, mientras que
  esferoplastos son aquellas células
  bacterianas que poseen restos de pared.
           Formación de Protoplastos


Baja concentración
de solutos



  Alta
  concentración
  de solutos




                     Lisozima -- proteína que rompe el enlace
                     glicosídico 1-4 en el peptidoglicano
Gram +
         Bacteria   Gram-
Estructura del Peptidoglicano
Pared Celular Gram Positivo
       Otros compuestos químicos
      característicos de la pared de
                  Gram+
   Ácidos Teicoicos
    – Polímero de alcohol (ribitol
      o glicerol)
 Ácidos Teicurónicos
 Ácidos Lipoteicoicos
    – Polímero de 16 a 40
      unidades de glicerol unido
      a un glicolípido
   Ácidos Micólicos
 Membrana Externa de Gram Negativos




Porinas - proteínas que permiten el pasaje de moléculas
pequeñas a través de la membrana
        - específicas e inespecíficas
                 Lipopolisacárido (LPS)




•   Lípido A (NAG-P + grupos acilos)
•   Núcleo del polisacárido
     – contiene KDO (cetodesoxioctonato) y otros carbohidratos
        (ramnosa, ácido galacturónico)
     – usualmente específico de especies
•   O-antígeno
     – número de repeticiones variables
     – también contiene carbohidratos
     – específico de cepa
•   A menudo tóxico para animales - endotoxina
•   Crea superficies densamente hidrofílicas
    Funciones del Periplasma
            (E. coli)
•Proteínas de periplasma de E. coli
•Proteínas de unión para aminoácidos
   • histadina, arginina
•Enzimas de biosíntesis
•Ensamblado de mureína
•Enzimas de degradación de polímeros
   •proteasas
•Enzimas detoxificantes
   •Beta-lactamasas: penicilinasa
 Algunas bacterias no poseen pared

• Mycoplasma

• Membrana celular más gruesa
  • pueden tener esteroles y lipoglicanos.

• Pleomórficos
       Pared celular de Archaea
 No contiene peptidoglicano
 Puede ser de
  – pseudopeptidoglicano (pseudomureína) tiñe
    G+
  – pseudomureína cubierta de proteína, tiñe G+
  – monocapa superficial de proteína o
    glicoproteína, sin pseudomureína (halófilos,
    metanogénicos y termoacidófilos) tiñe G -
 Existen   Archaea sin pared
Pseudopeptidoglicano de Archaea
         Funciones de la pared
   Rigidez y resistencia osmótica (mantener la
    forma, evitar la lisis).
   Comunicación con el medio exterior.
   Puede estar involucrada en patogenicidad (LPS)
   Barrera para algunas moléculas (porinas en
    gram negativos).
   Espacio periplásmico (enzimas de transporte,
    hidrolíticas, etc.)
        La membrana celular
Estructura:
   Bicapa fosfolipídica con proteínas embebidas;
    puede contener también hopanoides de
    estructura similar al colesterol.

   En Archaea, éteres de alcohol isoprenoide,
    algunas forman monocapas.
Estructura de la Membrana
      Citoplasmática
Membrana citoplásmica
Los lípidos en Bacteria y Archaea tienen
       diferentes enlaces químicos
          Ester - Bacteria         Eter - Archaea




                        Isopreno
         Funciones de Membrana
             Citoplasmática
   Barrera de Permeabilidad
     – sólo moléculas pequeñas, sin carga, hidrofóbicas,
       pueden atravesar la membrana por difusión.
   Ancla de Proteínas
     – transporte, generación de energía, quimiotaxis
   Generación de fuerza proton motriz
   En fotótrofas: Estructuras intracitoplasmáticas, soportan
    el aparato fotosintético
    (Vesículas y túbulos)
   Síntesis de pared y estructuras extracelulares.
Membrana citoplasmática
      de E. coli
     Estructura celular procariota - ADN
   No tiene núcleo. El ADN está en el citoplasma
    – “nucleoide”: zona que ocupa el ADN

   Es haploide.
    – Genoma es una única molécula de ADN de doble cadena,
      circular.

   El genoma contiene 1 - 6 x 106 pares de bases (bp)
    – procariotas de vida libre: 1000-5000 genes

   No contiene histonas (proteínas para empaquetamiento de
    ADN).

   Puede contener otros elementos genéticos no genómicos:
    plásmidos y genomas fágicos.
Procariotas




   No tienen
    membrana
    nuclear
          ADN Cromosómico
                                –ADN circular
                                cerrado
                                –Superenrrollado.




–No hay procesamiento del
ARNm
–La transcripción está ligada
a la traducción.
               Citoplasma
 Proteínas (enzimas, complejos
  enzimáticos, estructurales)
 Ribosomas (70S: 55 proteínas, rARN 5S, 16S,
  23S)- polisomas
 mARN, tARN
 Otras macromoléculas, solutos
 Sin estructura visible al microscopio
 No tienen citoesqueleto.
      Estructuras características
 Estructuras con funciones específicas.
 No todos los microorganismos las tienen.
 Son características de género y especie
  (taxonomía)
 Ejemplos:
    – fimbrias, flagelo, pili, endospora, cápsula, inclusiones
      citoplasmáticas
                     Fimbrias - Pili

   Fimbria - filamento proteico corto,
    involucrado en funciones de
    adhesión a superficies.

   Pelo sexual - unión a célula
    receptora durante la conjugación.
                            Flagelos




Más de 40 genes involucrados
La energía la proporciona la fuerza protomotriz
                   Flagelos
Sólo detectados por técnicas de tinción específicas
Anaerobaculum mobile sp.
Flagelo insertado lateralmente




 Barra 0,5 micras
    Endosporas


   Resistencia al calor, radiación, desecación.
   Producidas principalmente por los géneros Bacillus y
    Clostridium
   Permite la supervivencia en ambientes desfavorables
   ADN protegido por ácido dipicolínico y proteínas.
   Luego de la activación por stress, la disponibilidad de
    nutrientes dispara la germinación y el crecimiento
   La localización de la espora en la célula puede ser usada
    para su identificación
Estructura de la espora
           Formación de esporas



A- el ADN se duplica y enrolla alrededor del eje central (filamento
    axial)
B- Uno de los cromosomas se rodea de membrana plasmática.
C- el protoplasto es rodeado por la célula madre
D- se sintetizan las cubiertas de la espora.
E- se elimina agua, se forma estructura resistente al calor.
F- se libera la espora por lisis de la célula madre.
En B. subtilis 6-7 horas, 50 genes.
     Inclusiones citoplasmáticas

   Algunas bacterias tienen estructuras
    internas
     – gránulos de almacenamiento -
       polifosfato,azufre, polihidroxibutirato
       (PHBs)
     – vesículas de gas – flotación
     – Carboxisomas, clorosomas.
Gránulos de polihidroxibutirato (PHBs)




                                    vesículas de gas
                                    flotación
             Cubiertas extracelulares
   Glicocálix: Material externo a la pared celular
    – Cápsulas - Material en la superficie celular
    – Capas mucilaginosas - Material adherido, menos fuertemente
    – Capa S: Subunidades proteicas o glicoproteicas.
          G+, G- y Archaea
          Pueden constituir la pared
   Funciones
    –   Protección contra defensas del huésped (fagocitosis)
    –   Protección contra desecación
    –   Protección contra virus, toxinas
    –   Adhesión a superficies (células, objetos inanimados)
        formación de biofilms.
Glicocálix


             Tinción negativa




             Microscopía
             electrónica
El árbol filogenético universal
    Diferencia entre la estructura celular de
          Bacteria, Archaea y Eucarya
 Propiedad       Bacteria      Eucarya       Archaea
  Membrana          NO            SI           NO
   nuclear
  Organelos         NO            SI           NO
   Tamaño          70S           80S           70S
  ribosoma
Peptidoglicano       SI          NO            NO
 en la pared
 Esteroles en       NO            SI            SI
  membrana     (hopanoides)
  Lípidos de   Ester unidos Ester unido a      Eter,
  membrana       a glicerol    glicerol     ramificados
         ¿Cómo se estudia?

 Microscopía (óptica y electrónica)
 Análisis químicos y bioquímicos
 Estudios genéticos (mutaciones)
    – BIOLOGÍA MOLECULAR
    – BIOTECNOLOGÍA

				
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