La diversidad de los microorganismos Tema 15 Clasificación de los microorganismos Bacterias Protozoos Algas Hongos (levaduras) Clasificación de los microorganismos Los virus Caracterís6cas generales • • • • • • • • Descubiertos por Pasteur (1884) Son parDculas microscópicas sin estructura celular, formados por un fragmento de ácido nucleico rodeado por una cápsula proteica. Sólo visibles con microscopio electrónico. Son parásitos intracelulares obligados que uJlizan metabolismo y reproducción del huésped para mulJplicarse. Poseen ADN ó ARN como material genéJco y una envoltura proteica que rodea el ácido nucleico. Son metabólicamente inertes y carecen de maquinaría para generar energía o sinteJzar moléculas. No realizan nutrición ni relación por lo que muchos cienDficos no los consideran seres vivos. Fuera del huésped no Jenen acJvidad (viriones) Los virus Caracterís6cas generales • Según su huésped se clasifican en bacteriófagos, virus vegetales y virus animales. • Son causantes de muchas enfermedades como gripe, hepaJJs o sida. • Se uJlizan en ingeniería genéJca como vectores en la clonación de genes. • Tienen papel en la evolución ya que pueden insertar material genéJco de unos organismos en otros. • Llevan información para unas pocas proteínas, de su estructura y algunas enzimas. Los virus: Clasificación Los virus: Morfología • Cápsida proteica • Ácido nucleico Nucleocápsida Virión • Envoltura (no siempre) Las proteínas de la cápsida se llaman capsómeros y según se ordenen sirven como sistema de clasificación de los virus Helicoidales Icosaédricos El ácido nucleico forma una espiral. Los capsómeros Jenen simetría helicoidal (VMT) Complejos Cabeza icosaédrica y cuello helicoidal (bacteriófagos) Capsómeros de dos Jpos hexones y pentones (gripe) Con envoltura Envoltura membranosa con glucoproteínas víricas Los virus: MulJplicación ● Los virus no realizan funciones de nutrición ni relación. Se mulJplican cuando se encuentra con una célula capaz de infectar, penetra en ella y uJliza su maquinaria para mulJplicarse creando nuevas parDculas virales. ● El ciclo replica6vo de los virus pueden seguir dos caminos: -­‐ Ciclo lí6co: se produce lisis (muerte celular). -­‐ Ciclo lisogénico: se integran como profago. Los virus: MulJplicación El ciclo replica6vo de los bacteriófagos pueden seguir dos caminos: Lisis CICLO LÍTICO Replicación del ADN vírico Síntesis de proteínas y ensamblaje de parDculas víricas Inyección del ADN vírico CICLO LISOGÉNICO ADN vírico Cromosoma bacteriano Integración del ADN vírico en el cromosoma bacteriano División celular Ciclo líJco Ciclo del bacteriófago T4 Fases de la mulJplicación vírica 1. ADSORCIÓN La proteína de adhesión viral reconoce receptores específicos en el exterior de la célula. Las células que carecen de los receptores apropiados no son suscepJbles al virus. 2. PENETRACIÓN Los virus penetran las células de maneras diversas dependiendo de la naturaleza misma del virus. Virus envueltos (A) Entran por fusión con la membrana plasmá4ca. (B) Entrada vía endosomas en la superficie celular Virus no envueltos o desnudos Pueden cruzar la membrana plasmáJca directamente o pueden ser tomados en endosomas. Si son transportados en endosomas, luego cruzan (o destruyen) la membrana de dichas estructuras. 3. PÉRDIDA DE LA CÁPSULA Perdura hasta que nuevos viriones infecciosos sean creados. 4. SÍNTESIS DE ÁCIDO NUCLEICO Y PROTEINAS VIRALES 5. ENSAMBLAJE/MADURACIÓN 6. LIBERACIÓN Ciclo lisogénico Ciclo vital de un retrovirus: El VIH causante del SIDA Los retrovirus son un grupo especial de virus animales cuyo ácido nucleico es ARN, poseen envoltura y la enzima transcriptasa inversa. EL VIH es un retrovirus relativamente complejo. Está constituido por una membrana lipídica con glucoproteínas dispuestas hacia el exterior a modo de espinas. En el interior encontramos una cápsida proteica que encierra el material genético, formado por dos moléculas de ARN monocatenario y se encuentran ligadas, cada una de ellas, a una molécula de una enzima, la transcriptasa inversa. Ciclo vital de un retrovirus: El VIH causante del SIDA El VIH ataca preferentemente a los linfocitos T4. Las fases de este proceso son: 1) Contacto entre la envoltura membranosa y los receptores de la célula hospedadora. Estas permiten la fusión de membranas, introduciendo en su interior la cápsida con el material genético. 2) Una vez en el interior, el virus se despoja de su cápsida proteica y quedan libres las hebras de ARN y la enzima retrotranscriptasa que transporta. 3) La retrotranscriptasa, también llamada transcriptasa inversa, primero hace una copia en ADN de la cadena de ARN, es decir, invierte el proceso normal de transcripción de ADN a ARN, originando una hélice híbrida ARN-ADN. y luego se genera una doble hélice de ADN (previa degradación del ARN). 4) Las dobles cadenas de ADN víricas entran en el núcleo y se insertan en el cromosoma celular, donde puede permanecer en estado latente en forma de provirus durante un tiempo más o menos prolongado. 5) Finalmente se transcriben y se traducen utilizando la maquinaria metabólica de la célula y origina nuevas copias de ARN vírico, proteínas de la cápsida y de la envoltura y enzimas retrotranscriptasas. 6) Estos componentes se ensamblan, y los virus abandonan la célula mediante un proceso de gemación que les permite adquirir de nuevo su recubrimiento membranoso. Todos estos procesos pueden ser lentos, originando tan sólo un descenso de la actividad metabólica del hospedador, o rápidos, con lo que la salida masiva de virus termina con la lisis de la célula. Viroides • • • • Son los agentes infecciosos más pequeños conocidos. No poseen proteínas. Son secuencias de ARN circular que interfieren con el ARN celular. Sólo se han encontrado en vegetales Plantas afectadas por viroides Priones • • Son moléculas infecciosas de proteínas alteradas. Actúan provocando un cambio conformacional en proteínas normales, transformándolas en proteínas alteradas. • Este cambio provoca la pérdida de la función en la proteína, pudiendo generar graves alteraciones en la célula. • Éste es el caso del síndrome de las "vacas locas" o la encefalopaDa espongiforme bovina y su variante en la especie humana. PrP PrPsc Enfermedades causadas por priones En el ser humano •Enfermedad de Creutzfeldt-­‐Jakob •Kuru En especies animales •"Tembladera” en ovejas. •EncefalopaDa espongiforme bovina (llamada enfermedad de las vacas locas). Bacterias Caracterís6cas: •Organismos procariotas •Tamaño entre 0.3 y 10 µm •Autótrofas o heterótrofas. Anaerobias, aerobias o anaerobias facultaJvas. •Se encuentran en cualquier Jpo de ambiente sobre la Jerra. •Pueden estar solas o formar colonias. •La forma es un criterio de clasificación (cocos, bacilos, vibrios y espirilos) •Hoy en día se clasifican por comparación de secuencias de ARN ribosómico. •Se disJnguen dos grandes grupos: Eubacterias y Arqueobacterias • • • Grupo amplio, con varias ramas evoluJvas. Gran capacidad adaptaJva. Son la mayor parte de las bacterias conocidas • • • Mayoría de anaerobias Membranas sin ac. grasos Pared sin pepJdoglucanos Morfología bacteriana CARACTERÍSTICAS GENERALES • • • • • • Organización procariota Unicelulares Ausencia de membrana nuclear Ausencia de orgánulos membranosos ADN circular y no unido a histonas Ribosomas 70 S ESTRUCTURAS PRESENTES EN LAS BACTERIAS • • • • • • • Cápsula bacteriana Pared bacteriana Membrana plasmáJca Citoplasma o Ribosomas o Inclusiones Material genéJco Pili y fimbrias Flagelos Pared celular Bacteria Gram posiJva. 1-­‐membrana citoplasmáJca, 2-­‐pared celular, 3-­‐espacio periplásmico. Bacteria Gram negaJva 4-­‐membrana citoplasmáJca, 5-­‐pared celular, 6-­‐membrana externa, 7-­‐espacio periplásmico. • Cubierta rígida que rodea la membrana. • Poseen todas las bacterias excepto los micoplasmas. • Espesor entre 50 a 100 Å • Sirve como criterio de clasificación según su respuesta a la Jnción de Gram (Gram + / Gram -­‐) • Funciones: • Protección ante cambios de presión osmóJca • Regulación del paso de iones • Mantenimiento de la forma celular • Resistencia a anJbióJcos Gram + Gram -­‐ Bacterias gram negaJvas • • Membrana citoplasmáJca (membrana interna) Pared celular delgada de pepJdoglucano Membrana externa Entre la membrana citoplasmáJca interna y la membrana externa se localiza el espacio periplásmico, que conJene enzimas importantes para la nutrición en estas bacterias. La membrana externa conJene proteínas como las porinas (canales proteicos que permiten el paso de ciertas sustancias) o diversos enzimas. También presenta lipopolisacáridos. LPS Porina Lípido A PepJdoglucano Membrana plasmáJca Pared celular • Bacterias Gram posiJvas Ácido teicoico PepJdoglucano Membrana plasmáJca Pared celular Ácido lipoteicoico Pared formada por una capa gruesa de mureína (pepJdoglucano) formado por NAG y NAM enlazados por enlaces O-­‐glucosídicos. Las moléculas de NAM se enlazan con proteínas, polisacáridos y ácidos teicoicos Membrana plasmáJca de las bacterias ConsJtuye una fina capa de unos 8 nm de espesor: manJene la integridad celular y es altamente selecJva. Diferencias con la de eucariotas ESTRUCTURA BICAPA LIPÍDICA •No Jene esteroles como el colesterol. •El porcentaje de los disJntos Jpos de fosfolípidos es diferente. • Algunas bacterias como las arqueas Jenen unidades de isopreno en lugar de ácidos grasos. Fosfolípidos Fosfolípidos •En algunas arqueas las cadenas hidrofóbicas de cada lado se unen covalentemente entre sí formando una monocapa. La estructura de monocapa es más estable y resistente en ambientes con temperaturas elevadas. MONOCAPA LIPÍDICA Proteína Material genéJco ADN bacteriano Plásmidos • • • • Circular Bicatenario Plegado Asociado a proteínas no histónicas • • • • • Material extra cromosómico Puede haber varias copias ADN bicatenario Pueden intercambiarse Se replican de forma independiente Cápsula bacteriana • • • Este componente no aparece en todas las bacterias (en las patógenas si suele estar presente). Mide entre 100 y 400 Å de grosor Está formada por polímeros glucídicos que no llegan a formar una estructura definida. Propiedades de la Cápsula o o o o o Mejora en las propiedades de difusión de nutrientes hacia la célula. Protección contra la desecación. Protección contra la predación por parte de protozoos. Protección contra agentes an6bacterianos y bacteriófagos. Adhesión a sustratos. Pili y fimbrias • • • • Estructuras tubulares de bacterias Gram negaJvas. Sirven de anclaje. Las fimbrias son cortas y numerosas. Los pili atraviesan la membrana (las fimbrias no) y permiten el paso de material genéJco. Flagelo bacteriano Número y posición variable: Monótricas Lofótricas Anqtrico Perítricas Partes del flagelo •Cuerpo basal •Filamento Funciones de relación • • • • Muchas bacterias Jenen movilidad, ya sea por flagelos, contracción o reptación, acercándose o alejándose de los esDmulos ambientales (luz, alimentos…) Pueden responder modificando su metabolismo, adaptándolo a las condiciones concretas. Si no pueden moverse y el ambiente es desfavorable originan formas de resistencia, las endosporas, formas de vida latente protegidas por una gruesa membrana, capaces de resisJr condiciones extremas. Cuando el ambiente es favorable, germinan y originan bacterias funcionales. Reproducción bacteriana • • • • Se obJenen dos células hijas, con idénJca información en el ADN circular, entre sí, y respecto a la célula madre, Las células hijas son clones de la progenitora. Se produce cuando la célula ha aumentado su tamaño y ha duplicado su ADN. El ADN bacteriano se une a la membrana, que separa el citoplasma en dos y reparte cada copia del ADN duplicado a cada lado. Las bacterias son capaces de captar del medio trozos de ADN procedentes de otras bacterias o de otros organismos e integrarlos en su cromosoma • 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. • Una bacteria donadora (F+) pasa plásmidos (ADN) a una bacteria receptora (F-­‐). • Si el plásmido se integra en el cromosoma bacteriano se llama episoma y puede transportar genes de este cromosoma. Nutrición bacteriana Tipos de bacterias según su fuente de carbono y energía: Nutrición bacteriana Fuente de carbono Fuente de energía Fuente de carbono inorgánica Fuente de carbono orgánica Luz Fotoautótrofos Fotoorganótrofos Energía química Quimioautótrofos Quimioorganótrofos ProtocJstas: Protozoos ProtocJstas: Las algas •Son Eukarya autótrofos fotolitótrofos (fotosintéJcos). •Algunas son móviles mediante flagelos y otras sésiles. •Las algas microscópicas son unicelulares o forman colonias •Sus paredes celulares Jenen principalmente celulosa. •Viven en medios acuáJcos o en medio terrestre con abundante humedad. •Tienen importancia ecológica como productores de oxígeno y ser la base de las cadenas tróficas en ecosistemas acuáJcos (fitoplacton) ProtocJstas: Las algas ProtocJstas: Hongos •Son Eukarya heterótrofos, unicelulares o pluricelulares •Sus paredes celulares Jenen principalmente quiJna. •Viven en ambientes muy diversos, la mayoría terrestres. •Tienen importancia ecológica como descomponedores (saprófitos) •Se reproducen por esporas, que se forman en las hifas. El conjunto de hifas es el micelio •Dependiendo de la estructura formadora de esporas se dividen en Ascomycetes (ascas) y Basidiomycetes (basidios). Grupos de hongos HONGOS FILAMENTOSOS Hifas aéreas LEVADURAS Conidios (esporas) Hifas sustrato • Son los Dpicos mohos de la fruta, el pan o el queso. • Forman filamento o hifas que se agrupan para formar el micelio. SETAS • Hongos filamentosos del grupo Basidiomycetes. • Son hongos filamentosos unicelulares de forma ovoide. • Se reproducen asexualmente por gemación. • Son importantes en procesos industriales de fermentación. Candida albicans es una levadura capaz de formar micelio. HONGOS MUCOSOS • Sus cuerpos frucDferos se denominan setas. • FilogenéJcamente son muy distantes de los hongos (Jenen caracterísJcas entre hongos y protozoos) • La fusión de micelios haploides origina hifas dicarióJcas que formarán las setas. • Se alimentan de microorganismos sobre materia vegetal en descomposición. • Se dividen en hongos mucosos celulares y acelulares.
