Clasificacin de los Microorganismos

Siglo XIXReino Plantae: algas (inmviles y fotosintticas) hongos (inmviles y no fotosintticos), Reino AnimaliaInfusorios (microorganismos mviles)organismos perfectos: dotados de todos los sistemas orgnicos presentes en seres superiores.Divididos en metazoos, protozoos y bacterias

Cambios histricosHaeckel (1866): introdujo reino ProtistaSeres vivos sencillos, fotosintticos y/o mvilesProtozoos, algas, hongos y bacterias.Copeland (1938): introdujo reino MoneraSepara a las bacterias.Margulis (1969): introdujo reino Fungi y reino Protoctista (m.o. eucariotas y parientes macroscpicos: mohos mucosos no hongos).Woese (1977): ARQUEOBACTERIAS Y EUBACTERIAS

Taxonoma molecular

Las bacterias forman el conjunto de los procariotas: ADN libre en el citoplasma y no incluido en un ncleo. Reino Monera. Los restantes organismos unicelulares se clasifican como eucariotas: genoma en el ncleo:Reino Protista: protozoos y algas unicelularesReino Hongos: microscpicos y macromicetosLos virus constituyen un mundo aparte, ya que no pueden reproducirse por s mismos, sino que necesitan parasitar una clula viva para completar su ciclo vital. procariotas

Procariotasorganizacin celular material gentico (cromosoma circular de ADN de doble hebra) inmerso en el citoplasmaReplicacin: fisin binariacarecen de orgnulos rodeados de membrana Ribosomas: coeficiente de sedimentacin de 70SCitoplasma envuelto por una membrana celularPared celular de peptidoglicano, excepto las arqueas.

TAMAO: clula eucariota vrs clula procariota

Tamaos

cocosbacilos espiroquetasFORMAS DE LAS BACTERIAS

Formas1. Cocos: (clulas ms o menos esfricas);2. Bacilos: (en forma de bastn, alargados), que a su vez pueden tener varios aspectos: cilndricos fusiformes en forma de maza, etc. Segn los tipos de extremos, stos pueden ser: redondeados (lo ms frecuente), cuadrados, biselados, afilados. 3. Espirilos: al igual que los bacilos, tienen un eje ms largo que otro, pero dicho eje no es recto, sino que sigue una forma de espiral, con una o ms de una vuelta de hlice.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 hlice.Otros tipos de formas: filamentos, ramificados o no anillos casi cerrados formas con prolongaciones (con prostecas)

Formas cocosespiroquetas bacilosvibriosfilamentosas

Superficie vs. volumen la relacin superficie/volumen (S/V) es muy alta. En una clula esfrica: cuanto menor sea el radio (r) mayor ser esta relacin, lo que significa que el pequeo tamao 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 tamao de la clula, y a su vez, estas tasas de transporte afectan directamente a la tasa metablica. Por lo tanto, en general, las bacterias crecen (se multiplican) de forma rpida.

Superficie vs. volumen

Tamao pequeo intercambio ms eficiente, permite mayor velocidad metablica

AgrupacionesLas bacterias normalmente se multiplican por fisin transversal binaria. En muchas especies, las clulas hijas resultantes de un evento de divisin por fisin tienden a dispersarse por separado al medio, debido a la actuacin de fuerzas fsicas (movimiento browniano). Esto hace que al observar al microscopio una poblacin de estas bacterias veamos mayoritariamente clulas aisladas. Diplococos y diplobacilos

AgrupacionesSi la tendencia a permanecer unidas es mayor y por ms tiempo, nos encontramos con varias posibilidades, dependiendo del nmero de planos de divisin y de la relacin entre ellos: Estreptococos o estreptobacilosSi existe ms de un plano de divisin, en el caso de cocos podemos encontrar tres posibilidades: dos planos perpendiculares: ttradas o mltiplos tres planos ortogonales: sarcinas (paquetes cbicos) muchos planos de divisin: estafilococos (racimos irregulares). Bacilos: en empalizada, en V o L, letras chinas.

Estructura celular

Pared celularBacteria: Gram positivoGram negativo Sin paredArchaea: Diversas estructurasSin pared

Funciones de la paredRigidez (mantener la forma, evitar la lisis).Comunicacin con el medio exterior.Puede estar involucrada en patogenicidad (LPS)Barrera para algunas molculas. Espacio periplsmico (enzimas de transporte, hidrolticas, etc.)

Formacin de protoplastosMediante procedimientos de laboratorio se puede lograr eliminar total o parcialmente la pared celular bacteriana. Se denominan protoplastos las clulas bacterianas a las que se ha desprovisto totalmente de pared celular, mientras que esferoplastos son aquellas clulas bacterianas que poseen restos de pared.

Formacin de Protoplastos Alta concentracin de solutosLisozima -- protena que rompe el enlace glicosdico 1-4 en el peptidoglicanoBaja concentracin de solutos

Gram +

Gram-Bacteria

Estructura del Peptidoglicano

Pared Celular Gram Positivo

Otros compuestos qumicos caractersticos de la pared de Gram+cidos TeicoicosPolmero de alcohol (ribitol o glicerol)cidos Teicurnicoscidos LipoteicoicosPolmero de 16 a 40 unidades de glicerol unido a un glicolpidocidos Miclicos

Membrana Externa de Gram NegativosPorinas - protenas que permiten el pasaje de molculas pequeas a travs de la membrana - especficas e inespecficas

Lipopolisacrido (LPS)Lpido A (NAG-P + grupos acilos) Ncleo del polisacrido contiene KDO (cetodesoxioctonato) y otros carbohidratos (ramnosa, cido galacturnico) usualmente especfico de especies O-antgeno nmero de repeticiones variables tambin contiene carbohidratos especfico de cepa A menudo txico para animales - endotoxinaCrea superficies densamente hidroflicas

Funciones del Periplasma (E. coli)Protenas de periplasma de E. coliProtenas de unin para aminocidos histadina, argininaEnzimas de biosntesis Ensamblado de murenaEnzimas de degradacin de polmerosproteasas Enzimas detoxificantes Beta-lactamasas: penicilinasa

Algunas bacterias no poseen paredMycoplasma Membrana celular ms gruesapueden tener esteroles y lipoglicanos.Pleomrficos

Pared celular de ArchaeaNo contiene peptidoglicanoPuede ser depseudopeptidoglicano (pseudomurena) tie G+pseudomurena cubierta de protena, tie G+monocapa superficial de protena o glicoprotena, sin pseudomurena (halfilos, metanognicos y termoacidfilos) tie G -Existen Archaea sin pared

Pseudopeptidoglicano de Archaea

Funciones de la paredRigidez y resistencia osmtica (mantener la forma, evitar la lisis).Comunicacin con el medio exterior.Puede estar involucrada en patogenicidad (LPS)Barrera para algunas molculas (porinas en gram negativos). Espacio periplsmico (enzimas de transporte, hidrolticas, etc.)

Estructura:Bicapa fosfolipdica con protenas embebidas; puede contener tambin hopanoides de estructura similar al colesterol.

En Archaea, teres de alcohol isoprenoide, algunas forman monocapas.

La membrana celular

Estructura de la Membrana Citoplasmtica

Membrana citoplsmica

Los lpidos en Bacteria y Archaea tienen diferentes enlaces qumicosIsopreno

Funciones de Membrana CitoplasmticaBarrera de Permeabilidadslo molculas pequeas, sin carga, hidrofbicas, pueden atravesar la membrana por difusin.Ancla de Protenas transporte, generacin de energa, quimiotaxisGeneracin de fuerza proton motrizEn fottrofas: Estructuras intracitoplasmticas, soportan el aparato fotosinttico(Vesculas y tbulos)Sntesis de pared y estructuras extracelulares.

Membrana citoplasmtica de E. coli

Estructura celular procariota - ADNNo tiene ncleo. El ADN est en el citoplasmanucleoide: zona que ocupa el ADN

Es haploide. Genoma es una nica molcula 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 (protenas para empaquetamiento de ADN).

Puede contener otros elementos genticos no genmicos: plsmidos y genomas fgicos.

ProcariotasNo tienen membrana nuclear

ADN Cromosmico No hay procesamiento del ARNmLa transcripcin est ligada a la traduccin.ADN circular cerradoSuperenrrollado.

CitoplasmaProtenas (enzimas, complejos enzimticos, estructurales)Ribosomas (70S: 55 protenas, rARN 5S, 16S, 23S)- polisomasmARN, tARNOtras macromolculas, solutosSin estructura visible al microscopioNo tienen citoesqueleto.

Estructuras caractersticasEstructuras con funciones especficas.No todos los microorganismos las tienen.Son caractersticas de gnero y especie (taxonoma)Ejemplos: fimbrias, flagelo, pili, endospora, cpsula, inclusiones citoplasmticas

Fimbrias - PiliFimbria - filamento proteico corto, involucrado en funciones de adhesin a superficies.

Pelo sexual - unin a clula receptora durante la conjugacin.

FlagelosMs de 40 genes involucradosLa energa la proporciona la fuerza protomotriz

Slo detectados por tcnicas de tincin especficasFlagelos

Barra 0,5 micrasAnaerobaculum mobile sp. Flagelo insertado lateralmente

EndosporasResistencia al calor, radiacin, desecacin.Producidas principalmente por los gneros Bacillus y ClostridiumPermite la supervivencia en ambientes desfavorablesADN protegido por cido dipicolnico y protenas. Luego de la activacin por stress, la disponibilidad de nutrientes dispara la germinacin y el crecimientoLa localizacin de la espora en la clula puede ser usada para su identificacin

Estructura de la espora

Formacin de esporasA- el ADN se duplica y enrolla alrededor del eje central (filamento axial)B- Uno de los cromosomas se rodea de membrana plasmtica.C- el protoplasto es rodeado por la clula madreD- 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 clula madre.En B. subtilis 6-7 horas, 50 genes.

Inclusiones citoplasmticasAlgunas bacterias tienen estructuras internasgrnulos de almacenamiento - polifosfato,azufre, polihidroxibutirato (PHBs)vesculas de gas flotacinCarboxisomas, clorosomas.

Grnulos de polihidroxibutirato (PHBs)vesculas de gas flotacin

Cubiertas extracelularesGlicoclix: Material externo a la pared celular Cpsulas - Material en la superficie celularCapas mucilaginosas - Material adherido, menos fuertementeCapa S: Subunidades proteicas o glicoproteicas. G+, G- y Archaea Pueden constituir la paredFuncionesProteccin contra defensas del husped (fagocitosis)Proteccin contra desecacinProteccin contra virus, toxinasAdhesin a superficies (clulas, objetos inanimados) formacin de biofilms.

GlicoclixTincin negativaMicroscopa electrnica

El rbol filogentico universal

Diferencia entre la estructura celular de Bacteria, Archaea y Eucarya

PropiedadBacteriaEucaryaArchaeaMembrana nuclearNOSINOOrganelosNOSINOTamao ribosoma70S80S70SPeptidoglicano en la paredSINONOEsteroles en membranaNO (hopanoides)SISILpidos de membranaEster unidos a glicerolEster unido a glicerolEter, ramificados

Cmo se estudia?Microscopa (ptica y electrnica)Anlisis qumicos y bioqumicosEstudios genticos (mutaciones)BIOLOGA MOLECULARBIOTECNOLOGA

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