tema 13 microorganismos y virus

VIRUS

microorganismosY

Concepto

La Microbiología es la ciencia que se centra en el estudio de organismos microscópicos, microorganismos o microbios. Los microorganismos, son un variado grupo de seres vivos que tienen como característica común su reducida dimensión(< 0’1 mm), siendo visibles solamente al microscopio.

Microorganismos

Seres inferiores en tamaño a 0,1mm. Incluyen moneras, muchos protoctistas y muchos hongos. También virus, viroides y priones.No se detectan con la vista, pero pueden detectarse por el olor, color, presencia de gases, etc. Alteran las condiciones habituales. Pueden encontrarse en todas las formas de vida posibles y en todos los lugares imaginables (algunos son extremófilos).

Metabolismo: autótrofo heterótrofoalgunos lo alternan

Formas de vida: libre: los autótrofos y depredadores.parásitos: se alimentan se otros seres a los que perjudican.simbiontes: se alimentan se otros seres a los que benefician.saprófitos: descomponen restos de materia orgánica.

Microorganismos

ORGANIZACIÓN GRUPO REINO NUTRICIÓN

Acelular

VIRUS, VIROIDES Y PRIONES

Parásitos obligados

Celular

Procariota BACTERIAS MONERAS

(Bacterias)Todos los

tipos

Eucariota

PROTOZOOS PROTOCTISTAS

Heterótrofos

parásitos, simbiontes

o depredador

esALGAS

MICROSCÓPICASPROTOCTISTA

S Autótrofos

HONGOS MICROSCÓPICOS

HONGOS

Heterótrofos

saprofitos o

parásitos.

Tipos de microorganismos

MICROORGANISMOS PROCARIOTAS

MICROORGANISMOS EUCARIOTAS

VIRUS

Bacterias

Virus

Algas microscópicas Hongos

ProtozoosArqueobacterias

VIROIDES Y PRIONES

Tipos de microorganismos

VIRUS

Microorganismos acelulares

Los virus

Seres acelulares: sin orgánulos, sin membranas celulares etc.Muy pequeño tamaño 30-300 nm por lo que debe de recurrirse al m.e. para visualizarlos.Parásitos obligados de células a las que necesitan para reproducirse.Carecen de metabolismo propio, capacidad de relación o de nutrición. Sólo tienen capacidad de reproducción, parasitando a una célula.

Los virus

Su objetivo es infectar una célula y utilizar su material (nucleótidos y aminoácidos), así como sus enzimas, para fabricar sus propios componentes y reproducirse. De esta manera se multiplican dentro de la célula a la que destruyen. A veces, como veremos, esta destrucción no es inmediata, sino que va precedida por un estado de latencia.

Los virus

Su única función es transportar el ácido nucléico viral de una célula hospedadora a otra.Se descubrió su existencia y su carácter infectivo a finales del XIX (Pasteur, 1884) aunque hasta 1942 no se visualizaron mediante el m.e. Cada clase de virus se caracteriza por el tipo de ácido nucleíco ADN o ARN que posee para codificar proteínas (algunas enzimáticas y otras estructurales para formar la estructura del virus).El virus extracelular se llama VIRIÓN.

Clasificación

Por la célula que parasitan:

Animales.Vegetales. Bacteriófagos.

Por su cápsida:

Helicoidales.Icosaédricos.Complejos.

Por tener o no envolturas:

Virus envueltosVirus desnudos.

Por su genoma:

ADNmc (ssADN) ADNbc (dsADN)ARNmc (ssARN) ARNbc (dsARN)

Los virus se pueden clasificar según varios criterios.

Componentes

Genoma (ADN o ARN)

Cápsida

Envoltura membranosa

Genoma

GenomaPuede ser ADN o ARN

Tanto uno como otro, pueden ser mono o bicatenarios, siendo los únicos en los que encontramos ADN monocatenario y ARN bicatenario.Tanto uno como otro, puede ser lineal o circular

Según su genoma se divide a los virus en seis grupos:

Tipo I

Tipo VI ARN monocatenario ( + )

ADN bicatenario

VIRUS GENOMA REPLICACIÓN Y TRANSCRIPCIÓN EJEMPLOS

RetrovirusARN (-) ADN (±) ARNm

Transcripción inversa Transcripción

ARN monocatenario ( + )Bacteriófago MS2, polivirus

Tipo III

Tipo II

Tipo V ARN monocatenario ( - )

ADN monocatenario

ARN bicatenario

Bacteriófago T4, poxvirus, herpesvirus

Bacteriófago X174 y M13

Reovirus, picornavirus

Virus de la rabia

Transcripción

Síntesis

Transcripción

Uso directo

ADN ARNm

ADN ARNmADN

ARN ARNm

ARN (+) ARNm

ARN (-) ARNm

Transcripción

Transcripción

Tipo IV

Clasificación

Según su genoma.

El tipo I (ADN bicatenario) funciona como cualquier célula:

El ADN se transcribe a ARNm con el que se fabrican las proteínas de la cápsida.El ADN se duplica como en eucariotas.

El tipo II (ADN monocatenario)Primero duplican su ADN y después sintetiza el ARNm y las proteínas.A partir del ADN doble, saca copias de la cadena sencilla.

Los virus ADN utilizan polimerasas de la célula huésped.

Virus según su genoma

El tipo III (ARN bicatenario)A partir de su ARN transcriben ARNm con el que sintetizan las proteínas.El ARN bicatenario lo duplican.

Tipo IV y V (ARN monocatenario)Los virus con ARN monocatenario se dividen a su vez en:

De sentido +.De sentido -.


Tipo IV (virus ARN monocatenario +)De sentido positivo (ARN+) o de secuencia idéntica al ARNm.

Significa que puede ser traducido directamente en las proteínas virales deseadas. Los virus con este ARN no necesitan tener ARN transcriptasa en el virión pues la fabrica en la propia célula al traducir el ARN directamente.


Tipo V (virus ARN monocatenario -)Significa que su ARN es complementario del ARNm viral y deberá ser transcrito en un ARN de sentido positivo (ARNm) El ARN viral , por tanto, será transcrito en un ARN de sentido positivo que actuará como un ARNm. En este caso, el virión debe llevar la ARN transcriptasa para pasar su ARN a ARNm y así fabricar sus proteínas


Tipo VI (ARN monocatenario con transcriptasa inversa)

Estos virus cuentan con una enzima llamada Retrotranscriptasa o transcriptasa inversa y gracias a ella son los únicos capaces de llevar a cabo la transcripción inversa:

ARN ADN

Retrotranscriptasa

o transcriptasa inversa


La transcriptasa inversa la aporta el propio virión.Con ella retrotranscribe el ARN a una cadena de ADN complementaria del ARN y luego duplica la cadena de ADN y transcribe el ARNm.Después traduce el ARNm a proteínas

(+)ssRNA → ssDNA → dsDNA → mRNA → proteínas

(ss = cadena sencilla ds = cadena doble)


Cápsida

Cubierta proteica formada por proteínas individuales que forman subunidades estructurales llamadas capsómeros. Puede estar compuesta por uno o varios tipos de proteínas que se asocian en estructuras específicas que se autoensamblan. Tiene estructura simétrica: cilíndrica o helicoidal, esférica, icosaédrica, compleja.

Cápsida

Helicoidal: Capsómeros idénticos dispuestos helicoidalmente, formando una estructura tubular hueca en cuyo interior está el ácido nucleíco. A veces el tubo puede estar curvado (ébola)e, incluso, ramificado.

Virus helicoidal

• Virus del mosaico del tabaco

Virus cilíndrico o helicoidal.

Virus helicoidal

Virus helicoidalbacteriofago M13

Virus del Ébola

Icosaédrico: estructura poliédrica con 20 caras triangulares formando un icosaedro en cuyo interior se encuentra el ácido nucleíco. Se les llama también virus cuasi-esféricos.Cada triángulo está formado por varios capsómeros.Ejemplos son virus de verrugas, resfriado común, faringitis.

Virus icosaédrico

Virus icosaédrico

Los capsómeros se disponen formando un icosaedro.

Virus icosaédrico

Virus de cápsida compleja

Parasitan bacterias: bacteriófagos (o fagos)Su estructura consta de:

Cabeza icosaédrica en cuyo interior está el ácido nucléico.Cola helicoidal hueca a modo de vaina contráctil de 24 anillos.Una placa basal con espinas. 6 fibras o púas caudales.

Son los más estudiados. La mayoría con dsDNA (también

hay fagos con ssRNA, dsRNA) Hay fagos específicos de

Bacterias y de Arqueobacterias.

Bacteriófagos o fagos

Cabeza icosaédrica

Cola helicoidal

Placa basal

Espinas

Fibras caudales


Virus desnudos Virus envueltos

Algunos virus poseen una membrana rodeando la cápsida icosaédrica o helicoidal.

La mayoría son virus que infectan animales;

Consiste en una bicapa lipídica con glicoproteínas

Envolturas membranosas


Es un fragmento de la célula en la que se reprodujo el virus, concretamente, una forma modificada de una de las membranas celulares:

la membrana externa que rodea una célula huésped infectada y que el virus arrastra con él al salir.membranas internas como la membrana nuclear, del retículo endoplasmático o del Aparato de Golgi.

Se conoce como envoltorio vírico.

Los virus con envoltura son más patógenos (gripe, hepatitis, SIDA, …) La mayoría de virus envueltos dependen de la envoltura para infectar ya que es reconocida por la receptores membranosos de la célula huésped que le facilitan la entradaUn mismo virus puede tener distintas envueltas dependiendo de la célula a la que ha parasitado.A veces presentan elementos glucoprotéicos que se proyectan al exterior en forma de espículas o botones.


En esta membrana:algunas proteínas son codificadas por el genoma vírico y otras por el del huésped.la membrana lipídica en sí y todos los carbohidratos presentes son aportados completamente por el huésped.



Virus del sarampión

Virus de la hepatits C

Virus de la gripe

Virus del SIDA

Virus extracelular: virión

La partícula vírica en el estado extracelular se llama virión. Es la estructura mediante la cual el genoma del virus se transporta de una a otra célula. El virión (partícula del virus completa) está compuesta de:

La cápsida de proteínas. Material genético (DNA o RNA mono o bicatenario).

Es el único estado de “virus completo”, pues cuando infecta deja fuera muchos componentes.

Estado extracelular del virus

Es metabólicamente inerte, sin funciones catabólicas ni biosintéticas. Algunos viriones contienen enzimas que colaboran en el proceso infeccioso.

Ejemplo 1: algunos fagos contienen lisozima que perfora la pared celular de la bacteria y permite la entrada.Ejemplo 2: retrovirus contienen la enzima transcriptasa inversa.Ejemplo 3: transcriptasa en virus ssARN (-)

Estado extracelular del virus

Virus intracelular: infectando

Infección: introducción de un genoma vírico en una célula hospedadora y su reproducción en la misma. Replicación del virus: producción de nuevas copias del genoma vírico y síntesis de los componentes de la cubierta proteíca.Los genomas de los virus son pequeños (5.000-500.000 pares de bases, pb) y codifican proteínas propias del virus.

Estado intracelular del virus

Los virus, al infectar a las células, no introducen en ellas toda su estructura (virión)Normalmente, introducen solo su genoma.Si aportan alguna proteína imprescindible para su reproducción (transcriptasa inversa o transcriptasa ARN- ARNm) la introducen también. El material genético, como hemos visto, puede ser DNA o RNA, de cadena sencilla o doble, linal o circular.

Estado intracelular del virus

Ciclos vitales

Lítico: Es el ciclo habitual, sobre todo en fagos (que infectan bacterias y son los más estudiados)Lleva a la inmediata destrucción de la célula.El virus entra, se reproducen sus componentes, se reconstituyen los nuevos virus y salen de la célula destruyéndola para infectar nuevas células.

Lisogénico:La célula no resulta destruida, al menos de inmediato, sino que incorpora el genoma del virus al suyo propio.

Ciclo lítico El ciclo lítico consta de varias fases:

Fijación o adsorción.• En las células diana (célula que puede ser

infectada) existen diversas moléculas (proteínas, polisacáridos, mezclas de ambos) que actúan como receptores para la adhesión del virus.

• Los fagos se unen mediante enlaces entre los receptores de la célula y las puntas de las púas caudales.

• Los virus no son muy eficaces: se necesitan miles de viriones para que uno pueda infectar.

Penetración: existen cuatro formas mediante las cuales el ADN o el ARN vírico puede penetrar en la célula:

Penetración directa: el virus penetra atravesando la membrana plasmática.Endocitosis: El virus es englobado en una invaginación de la membrana y penetra en el interior de una vacuola de donde es liberado al citoplasma.Fusión de membranas: para virus con envoltura. Penetra el virus tras englobarse su cubierta con la de la célula.Algunos virus con envoltura (gripe) penetran por un mecanismo combinado de los dos ateriores.

Ciclo lítico

Penetración

Fusión de membranas

Endocitosis

Penetración directa

Puede entrar : el virus completo (raro) el genoma acompañado de algunas proteínas. solo el genoma.

Si el genoma es ADN y la célula eucariota tiene que llegar al núcleo de la célula.Los fagos, mediante lisozima de la placa basal, perforan la pared celular de la bacteria, contraen la vaina de la cola e introducen el ADN por el orificio practicado.

Ciclo lítico

Ciclo lítico Eclipse:

• Desaparecen las estructuras del virión que no pueden detectarse ni a microscopio electrónico.

• No obstante, es en esta fase cuando se sintetizan el genoma y las proteínas víricas.

• El ADN del virus (los fagos son casi todos ADN), utilizando moléculas de la bacteria (enzimas y ribonucleótidos), dirige la síntesis de gran cantidad de ARNm.

Con el ARNm, se sintetizan: las proteínas de la cápsida, endonucleasas que destruyen el ADN de la bacteria impidiendo su duplicación endolisinas (rompen la pared celular bacteriana).

El ADN vírico se replica repetidas veces, utilizando nucleótidos y enzimas bacterianos.Para la síntesis de las proteínas se utilizan aminoácidos, ARNt, enzimas y energía de la célula.

Ciclo lítico

Ciclo lítico

Ensamblaje.• Los capsómeros recién formados forman

las cápsidas y las nuevas moléculas de ADN vírico se pliegan y se introducen en ellas formando de nuevo los viriones.

Lisis o liberación.• La enzima endolisina fabricada con

información del ADN vírico produce la lisis de la bacteria.

• Los viriones formados salen al exterior y pueden infectar otra célula.

Ciclo lítico

http://adn-bio-wiki.wikispaces.com/file/view/CICLO%20L%C3%8DTICO.swf/133713103/CICLO%20L%C3%8DTICO.swf

Ciclo lítico

Fijación

Penetración

Eclipse

Ensamblaje

Liberación

http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2bachillerato/micro/contenidos3.htm

Ciclo lisogénico

El ácido nucleíco viral no expresa sus genes. Se integra en el genoma de la célula o queda libre a modo de plásmido (moléculas de ADN extracromosómico, circular o lineal, de unos 250kb [miles de pares de bases] que se replican y transcriben independientes del ADN cromosómico). Los plásmidos normalmente aparecen en bacterias, pero pueden aparecer en células eucariotas (levaduras).

Ciclo lisogénico El virus queda en forma de provirus (profago en bacterias).Puede permanecer en esta forma latente durante generaciones pasando de una a otra generación cada vez que la célula duplica su ADN.Mientras la célula lisogénica posea el ADN provirus será inmune a las infecciones por el mismo virus, inmunidad que se hereda con el provirus.Por distintos factores el provirus puede comenzar un ciclo normal o lítico.

Ciclo lisogénico

http://adn-bio-wiki.wikispaces.com/file/view/CICLO+LISOG%C3%89NICO.swf

Origen de los virus.

Origen moderno: Se les suele considerar como células en regresión, que, por adaptarse a la vida parásita, perdieron muchos de sus componentes por no necesitarlos, ya que disponen de ellos en las células parasitadas. Origen arcaico: Otros autores los consideran precélulas, estructuras evolutivas de antecesores que no evolucionaron y no llegaron a convertirse en verdaderas células quedando en fases arcaicas de la evolución prebiótica.

beneficios

Los virus pueden ser parásitos con tal capacidad de simbiosis que acaban formando parte del ADN de sus huéspedes, ya sean éstos microorganismos bacterias u organismos superiores. La mayoría de los virus han preferido la simbiosis a la agresión. Así, se integran en la maquinaria celular de sus huéspedes, convirtiéndose en pasajeros simbióticos permanentes. En el caso de las bacterias, parece que el 20% de su genoma deriva de los virus. Las células eucariotas también están dotadas de ADN cargado de restos de antiguas infecciones virales.

VIRUS Y EVOLUCIÓN

Se llama elemento viral endógeno (EVE por sus siglas en ingles) a una secuencia de ADN derivada de un virus, que está presente dentro de la línea germinal de un organismo no viral; los cuales se han identificado en animales, plantas y hongos.Si el EVE deriva de un retrovirus se llama ERV (retrovirus endógeno) Hasta un 8% del genoma humano se cree derivado de ERV (HERV o elemento viral endógeno humano).Esta invasión ha sido la causa de una gran parte de las mutaciones adaptativas producidas en los últimos 500 millones de años, como, por ejemplo, la de la aparición de la placenta, indispensable para la reproducción de los mamíferos modernos.

beneficiosVIRUS Y EVOLUCIÓN

En los años 70 se observó que la placenta humana produce gran cantidad de partículas similares a los retrovirus. Más recientemente se ha identificado que el retrovirus HERV W produce la sincitina, fundamental para que se forme la placenta. En cierto sentido, el feto y la placenta son como un parásito, que debe invadir los tejidos de la madre, manipular su fisiología para alimentarse a sí mismo y escapar a la detección del sistema inmune de la madre. Ninguna de estas características se encuentra en mamíferos anteriores (monotremas y marsupiales) y parecen haber sido adquiridas en un solo paso. En definitiva, que los mamíferos placentarios se habrían servido de un truco vírico para desarrollar sus placentas

beneficiosVIRUS Y EVOLUCIÓN

CURIOSIDAD

Beneficios

Muchos virus prefieren la simbiosis a la agresión ya que si provocan enfermedades mortales, se condenan ellos mismos a su propia destrucción. Existen unos virus (Polyadnaviridae) que están dentro del código genético de diversas avispas parásitas, y actúan de manera simbiótica al proteger los huevos de la avispa dentro de los hospedadores, impidiendo que el sistema inmunitario de éstos los destruya. Algunos fitovirus reparan el sistema de transporte de electrones en la fotosíntesis si este es dañado.

VIRUS Y simbiosis

CURIOSIDAD

Terapia con bacteriófagos.Se trata de utilizar bacteriófagos para luchar contra bacterias patógenas.Es una buena alternativa a los antibióticos cuando aparecen cepas bacterianas resistentes a éstos.

Vectores en biotecnología.Para introducir en individuos enfermos los genes que tienen alterados.Para introducir en cualquier especie genes que nos interese que posea.

Virus y vacunas.Es utilizar los virus, atemperados, para fabricar vacunas que nos inmunicen frente al propio virus activo.

beneficiosVIRUS Y TERAPIAS

perjuicios

Los virus causan muchas enfermedades.Algunas causaron grandes epidemias en el siglo XX como la gripe, la poliomielitis o el SIDA.Otras enfermedades causadas por virus son el dengue, la fiebre amarilla, los tres tipos de hepatitis, las fiebres hemorrágicas del ébola.Los virus también producen algunos tipos de cáncer como el cáncer de cuello de útero por el virus del papiloma humano y el cáncer de hígado por el virus de la hepatitis B

Las enfermedades causadas por virus son difíciles de tratar.Al no ser seres vivos no responden a los antibióticos.La mayor parte de las enfermedades víricas se curan dejando actuar al sistema inmunitario.Un tratamiento es el interferón.También se utilizan los antirretrovirales para virus con retrotranscriptasa inversa (retrovirus).

perjuicios

interferónLos interferones son proteínas producidas naturalmente por el sistema inmunitario de la mayoría de los animales como respuesta a agentes patógenos, tales como virus y células cancerígenas. Son glicoproteínas.Reciben este nombre debido a su capacidad para interferir en la replicación de los virus en las células hospedadoras. Se unen a receptores en la superficie de las células infectadas, activando la actuación de proteínas antivirales.Estas proteínas impiden la replicación de una amplia variedad de virus de ARN y ADN.

Los interferones cumplen, además, otras funciones:

activan células inmunes, como los macrófagos y otros linfocitos.incrementan el reconocimiento de células cancerígenas o infecciones por parte de los linfocitos T. incrementan la capacidad de las células sanas para resistir a nuevas infecciones víricas.

Ciertos síntomas como el dolor muscular y la fiebre están relacionados con la producción de interferones durante la infección.

interferón

interferónActualmente, se utiliza interferón en farmacia para tratar enfermedades víricas y cáncer.Su obtención fue muy cara hasta 1980.A partir de1980 se empezó a utilizar la ingeniería genética:

genes de interferón fueron introducidos en bacterias recombinando el gen del interferón con el cromosoma bacteriano. se produjo el cultivo masivo de bacterias que sintetizaban el interferón que, una vez purificado, podía usarse en terapia.

Actualmente existen varios tipos de interferón que han sido aprobados para su uso en humanos, y la terapia de interferón se utiliza junto con la quimioterapia y la radioterapia en el tratamiento del cáncer.

interferón

antiretrovirales

Son medicamentos que impiden la multiplicación del virus en el organismo. Se llaman así porque se han utilizado sobre todo en el tratamiento del SIDA (VIH) que es un retrovirus.Surgieron en la década de los ochenta. Existen diferentes tipos de medicamentos antirretrovirales que actúan a diferentes niveles.

Inhibidores de la transcriptasa inversa: inhiben la acción de la enzima y, por lo tanto, la multiplicación del virus.

Inhibidores de la proteasa. Actúan sobre la enzima proteasa, que es la encargada del ensamblaje de los capsómeros.Inhibidores de la adsorción y penetración. Impiden la entrada de virus a la célula. Inhibidores de la integrasa. Bloquean la actividad de la enzima integrasa, responsable de la inserción del ADN del virus (recién sintetizado por la transcriptasa inversa) en el ADN humano, condición necesaria para la replicación del virus y su capacidad de infectar a nuevas células.

antiretrovirales

Enfermedad Virus Factores de emergenciaGripe Influenza Cría integrada de aves acuáticas, cerdos y población móvil

Dengue Dengue Densidades altas de población humana, presencia de estanques de agua

Fiebre Amarilla Fiebre Amarilla Densidades altas de población humana, presencia de estanques de agua, contactos selváticos

Fiebre del Valle de Rift

Fiebre del Valle de Rift Represas y riego

Fiebre hemorrágica

Ebola Contactos selváticos con un huésped aún desconocido, excesivamente rápida transmisión interhumana

SIDA VIHTransfusiones o tratamientos que requieren la

administración parenteral de sueros, transmisión sexual, uso compartido de jeringas entre drogadictos

Leucemia de células T

Virus de la leucemia de células T humana

Transfusiones o tratamientos que requieren la administración parenteral de sueros, transmisión sexual, uso compartido de jeringas entre drogadictos

Viruela Viruela Emergente en América después de 1492, Transmisión interhumana entre poblaciones previamente aisladas

enfermedades víricas emergentes

bacterias

Microorganismos celulares

DIFERENCIAS FUNCIONALESCÉLULAS EUCARIOTAS CÉLULAS PROCARIOTAS

Constituyen organismos tanto unicelulares (protistas) como pluricelulares: animales, vegetales y hongos.

Constituyen organismos unicelulares llamados protistas (móneras): bacterias y cianobacterias.

Son de nutrición heterótrofa o autótrofa (fotosintética).

Son de nutrición heterótrofa o autótrofa (fotosintética o quimiosintética).

No pueden fijar el N2 atmosférico. Algunos procariotas pueden fijar el N2 atmosférico.

Son de respiración aerobia aunque existen eucariotas capaces de realizar fermentación (levaduras y células musculares).

Existen procariotas aerobios y anaerobios (estrictos o facultativos). Muchos realizan fermentaciones.

En ambos tipos de células existen representantes con capacidad de realizar movimientos como respuesta a estímulos.

Se reproducen por bipartición, gemación o división múltiple. Dividen el núcleo por mitosis o meiosis.

Se reproducen por bipartición, previa duplicación del cromosoma.

Procariotas vs eucariotas

PROCARIOTAS EUCARIOTAS

Bacteria

Archaea

Eukarya

Microorganismos celulares

Clasificación de microorganismos celulares

Forma unicelular

procariota de la que partió todo

(LUCA)

procariotas. características

Sólo presentan esta organización organismos unicelulares. Todos pertenecen al reino Monera aunque pertenecen a los dominios Bacteria (eubacterias) y Archaea (arqueobacterias).

Luca

Archaea

archaeaLas arqueobacterias son microorganismos muy heterogéneos, diferentes tanto de las eubacterias como de los eucariontes por lo que muchos autores no las consideran bacterias y las llaman Archaea.Difieren de las eubacterias en:

Composición de la pared celular.Lípidos de las membranas.

Se semejan a los eucariotas en:ARN con intrones,ARN-polimerasa más parecida a la eucariota que a la de bacterias.Ciertas rutas metabólicas.

Las arqueas explotan una variedad de recursos mucho mayores que los eucariotas (azúcares, pero también amoníaco, iones de metales o incluso hidrógeno como nutrientes). Entre ellas hay muchas extremófilas

Halófilas(tolerantes a la sal)Termófilas (tolerantes de elevadas temperaturas)Metanógenas (toleran elevadas cantidades de materia orgánica en descomposición a la que reducen a metano)

archaea

Se las considera "fósiles vivientes" pues viven en hábitats similares a los de la Tierra primitiva (ambientes termales donde se alcanzan temperaturas por encima del punto de ebullición del agua; medios halófilos o muy salados, etc) La mayoría son anaerobias.Algunas utilizan la luz solar como fuente de energía, y otras especies de arqueas fijan carbono, pero a diferencia de las plantas y las cianobacterias, no se conoce ninguna especie de arquea que sea capaz de ambas cosas.

archaea

Eubacterias

Son bacterias y micoplasmas (bacterias sin pared celular)Pueden encontrarse en todas las formas de vida posibles y en todos los lugares imaginables, siendo algunos extremófilos.Metabolismo: autótrofo y heterótrofo; algunos lo alternanFormas de vida: libre, parásitos, simbiontes y saprófitos.La mayoría son beneficiosos: papel ecológico, elaboración de productos alimenticios (yogur, pan, vino, etc.), fármacos (vacunas), industrial (alcohol, enzimas, ingeniería genética, etc.).También existen perjudiciales, principalmente, patógenos.

características

Forma y tamaño

Tamaño: entre 1 y 10 μm. Micoplasmas 0,1 μm. No se detectan con la vista, pero pueden detectarse por el olor, color, presencia de gases, etc. Alteran las condiciones habituales. Forma: distintas que se agrupan en cocos, bacilos, vibrios y espirilos.Pueden formar agrupaciones o colonias al quedar unidas las células tras la división.

Estas colonias pueden presentar distinta forma:

Los bacilos forman cadenas ya que se dividen en una sola direcciónDiplococos: forman parejas.Estreptococos: cadenas (se dividen en una sola dirección).Estafilococos: láminas (se dividen en dos direcciones)Sarcinas: asociaciones tridimensionales.

Forma y tamaño

Bacilo Coco Espirilo Vibrio

morfología

Diplococos

Estreptococos

Sarcinas

Estafilococos Bacilo

s

Estructura

Carecen de núcleo. Material genético circular, de doble hélice y desnudo (sin proteínas). No hay sistema de membranas en su citoplasma, excepto unas invaginaciones de la propia membrana plasmática llamadas mesosomas. Casi todas tienen Pared bacteriana excepto micoplasmas.

procariotas. características

Cápsula: estructura rígida de glucoproteínas y mucopolisacáridos adherida a la pared bacteriana. Si adsorbe agua se vuelve mucilaginosa (capa mucosa)Sólo está presente en algunas bacterias, sobre todo, patógenas. Tiene las siguientes funciones:

Defensiva: protege frente a desecación y al ataque de distintos agentes (virus, anticuerpos, fagocitos, etc.)permite la adhesión de la bacteria a las células del hospedador.

Estructura y Función de los orgánulos

permite el intercambio de nutrientes y relación ya que se usa para unirse distintas bacterias.permite la adhesión de células entre sí, favoreciendo la formación de colonias.



Pared bacteriana: cubierta rígida que da forma a las células de grosor entre 50 y 100 Å. Se encuentra por debajo de la cápsula. Está compuesta de mureína, una glucoproteína (que regula el intercambio de sales) y otras sustancias como lípidos y proteínas (nunca celulosa). Se puede destruir por la lisozima de lágrimas, saliva y mocos y deja a la bacteria inerme frente a los cambios de salinidad del medio.

Tinción gram Según la composición de la pared, las bacterias reaccionan distinto frente a la tinción Gram:

Método de tinción usado por primera vez por Hans Christian Gram en 1884.Según este método, H. C. Gram diferenció:

Bacterias Gram –Se tiñen de rojo.La pared tiene unos 10 nm de espesor.La pared es lisa.Por fuera de la pared, tienen una segunda membrana.

Bacterias Gram +Se tiñen de violeta.La pared tiene unos 50 nm de espesor.La pared presenta irregularidades al exteriorCarecen de membrana por fuera de la pared.

PARED BACTERIAS GRAM +

PARED BACTERIAS GRAM -Mureína

Membrana plasmática

Mureína


Membrana externa

Tinción gram


Membrana celular: estructura similar a la eucariota, pero no contiene colesterol. Tiene pliegues hacia el interior llamados mesosomas en los que hay sistemas enzimáticos para:

replicación del ADN. metabolismo aerobio mediante ATP-sintetasa. fotosíntesis en bacterias fotosintéticas. asimilar nitrógeno (nitratos, nitritos y nitrógeno atmosférico).

Ribosomas: más pequeños que en eucariotas. Libres o formando polirribosomas.Inclusiones: con sustancias de reserva y de productos de desecho. Están dispersas por el citoplasma y pueden ser de grasas, almidón o glucógeno.Vacuolas: Vesículas rodeadas de membrana de diversa naturaleza:

De gas, para regular la flotación.Clorosomas, con pigmentos fotosintéticos.Carboxisomas, contienen ribulosa difosfato carboxilasa (rubisco) para fijar el CO2 en el ciclo de Calvin.


Cromosoma: Es circular y no tiene proteínas asociadas.

Se encuentra unido a la membrana anclado a proteínas del mesosoma.Se encuentra en una región llamada nucleoide.

Plásmidos: pequeñas moléculas circulares de ADN. Se replican independientemente del nucleoide.No son imprescindibles para la supervivencia, pero aportan genes que pueden ser ventajosos como los que indican resistencia a ciertos antibióticos.Pueden provenir de virus que ha infectado a la bacteria.


Fimbrias o pili: finos túbulos semirrígidos, alargados y huecos, de naturaleza proteica (pilina).Solo aparecen en bacterias Gram –Pueden ser de dos tipos:

Pelos de unión. Sirven para adherirse al sustrato, a las células que infectan, a virus, etc.Pelos sexuales. Más largos y escasos que los anteriores. Sirven para el intercambio de material genético entre dos bacterias en el fenómeno conocido como conjugación.


Flagelos: filamentos semirrígidos de la proteína flagelina.Son prolongaciones cuya longitud puede ser varias veces la de la bacteria.Su diámetro es de entre 12 y 18 nm.Parten de la membrana plasmática y atraviesan la pared.Tienen un cuerpo basal proteíco que se inserta en la membrana y en la pared.Su movimiento es rotatorioSirven para el movimiento celular.


Según su número y posición, las bacterias pueden ser:

Atricas: sin flagelos.Monotricas: un flageloLofotricas: varios flagelos en un polo.Anfitricas: con grupos de flagelos en ambos polos.Peritricas: con flagelos todo alrededor.


FLAGELO

Filamento flagelar Codo

Bastón central

Estructura discoidal


Cuerpo basal

http://www.youtube.com/watch?v=-tomSWbl5IA

Flagelo

Inclusión

Fimbria

Ribosoma

CloroxisomaCarboxisoma Vacuola de gas

Membrana plasmáticaCápsula

ParedPlasmidio

Cromosoma bacteriano

estructura

Nutrición

nutriciónSon los únicos seres vivos que presentan todos los tipos de nutrición conocidos.Según la fuente de Carbono pueden.

Autótrofas: utilizan materia inorgánica (CO2) Heterótrofas: utilizan moléculas orgánicas simples (glucosa)

Según la forma de energía pueden ser: Fotótrofos: utilizan la luz como fuente de energía. Quimiótrofos: utilizan la energía desprendida en la oxidación de materia orgánica.

Por lo que se refiere a la utilización de oxígeno como último aceptor de electrones en la oxidación de la materia pueden ser:

Aerobias, si lo utilizan.Anaerobias si no lo utilizan y degradan la materia mediante fermentaciones. A su vez pueden ser:

Anaerobias estrictas. No toleran el oxígeno.Anaerobias facultativas. Si lo tienen, lo utilizan. Si no, utilizan otro aceptor de electrones.Aerotolerantes. No lo utilizan, pero pueden vivir en su presencia.

nutrición

Fotoautótrofas. Utilizan la luz como fuente de energía. Como fuente de materia utilizan CO2 que fijan mediante el ciclo de Calvin.Menos frecuentemente pueden utilizar compuestos de azufre o amoniaco (cianobacterias, púrpuras sulfúreas).Son aerobias.

nutrición

Al igual que los vegetales, estas bacterias toman la luz del Sol y con su energía transforman materia inorgánica en materia orgánica.

Su fuente de materia es el CO2 inorgánico.

Son aerobias.

nutrición

Fotoheterótrofas. Como fuente de energía, también utilizan la luz.Como fuente de materia utilizan materia orgánica, generalmente glúcidos (purpúreas no sulfúreas). Suelen ser anaerobias (aunque también las hay aerobias).

nutrición

Toman la energía de la luz solar Requieren compuestos orgánicos (como

azúcares) a los que reducen para formar sus estructuras.

Los ejemplos incluyen heliobacterias, bacterias verdes sin azufre y bacterias púrpuras sin azufre.

Aunque las hay aerobias, suelen ser anaerobias.

nutrición

Quimioautótrofas: Como fuente de energía utilizan la que se desprende de la oxidación de compuestos inorgánicos.Son aerobias.También utilizan compuestos inorgánicos como fuente de materia ( NH3, CO2, H2S, S)

nutrición

Toman la energía de la que se desprende de oxidar materia inorgánica.

Con esa energía reducen al CO2 que es su fuente de materia.

Entre los ejemplo tenemos algunas fijadoras de Nitrógeno (Nitrobacter)

Son aerobias.

nutrición

Quimioheterótrofas: Son la mayoría.Al igual que los animales, usan glúcidos, lípidos, proteínas tanto para obtener energía, como para obtener materia.Las hay aerobias y anaerobias.

nutrición

Al igual que las células animales, toman la energía de la oxidación de materia orgánica.

Como fuente de materia utilizan moléculas orgánicas del medio.

Los ejemplos incluyen bacterias patógenas y muchas de las cultivadas en laboratorio.

Las hay aerobias y anaerobias.

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Las bacterias autótrofas suelen ser de vida libre o simbiontes como las bacterias del nitrógeno quimioautótrofas (Rhizobium) que viven en simbiosis en raíces de leguminosas.Las hetrótrofas son:

Saprofitas: como las descomponedoras del suelo.Simbiontes: como las de la flora intestinal de los animales.Parásitas: como las patógenas que causan enfermedades.

nutrición

Relación

relaciónLas bacterias como cualquier ser vivo reciben estímulos y responden a ellos.Los estímulos pueden ser variados (luz, oxígeno, sustancias químicas como nutrientes, etc.)Muchas son capaces de moverse ante un estímulo

acercándose a él (tactismo +) alejándose de él (tactismo -)

relaciónEn condiciones desfavorables, muchas bacterias responden concentrando el citoplasma y envolviéndose en una cápsula. Esta fase de reposo suele recibir también el nombre de espora, pero no se trata de una célula reproductora y, por tanto, no es comparable con las esporas verdaderas que forman otros organismos.

Las forman tanto bacterias aerobias, como anaerobias.Las bacterias que forman esporas suelen vivir en el suelo y frente a condiciones adversas, reducen su metabolismo y protegen su ADN con una cubierta, formando una endospora.Aparece el exosporio, membrana exterior de la espora transformada por la incorporación de proteínas ricas en cisteína. Se forma así una estructura que le confiere resistencia a factores antibacerianos

relación

El resto de la célula se destruye y las endosporas quedan libres en el suelo formando una exoespora.Estas se comportan como células latentes en un estado llamado criptobiosis.Pueden sobrevivir mucho tiempo en condiciones extremas.Cuando vuelven las condiciones favorables, las esporas se activan y se regenera la bacteria con todas sus funciones.

relación


ADNCondensación del ADN

Invaginación de la membrana plasmática

Formación del septo de la

espora

Crecimiento del tabique de

la espora

Formación de la preespora

Formación del exosporio

Formación del córtex

Lisis de la

célula

Espora libre

relación

Fotos de endosporas (esporas en el interior de la célula madre).

relación

reproducción

Se reproducen por bipartición precedida de una duplicación del ADN.Así se forman individuos clónicos que pueden quedar unidos formando colonias o separarse y llevar vida independiente.De esta manera, la única posibilidad de variabilidad es la mutación.Para salvar este inconveniente, las bacterias presentan mecanismos parasexuales, mediante los que intercambian información genética con otras bacterias de igual o distinta especie.

reproducción

reproducción

BIPARTICIÓN

ADN

ADN hijoDuplicación del ADN Tabicación

Separación de las dos bacterias

Septo de separación

Separación de los

dos ADN

Bipartición

Realmente, el ADN está unido a un mesosoma y se duplica unido a él.Una vez duplicado el ADN, se forma un nuevo mesosoma que queda unido al nuevo cromosoma.Los mesosomas, al verse separados por la tabicación, arrastran a los cromosomas.

Parasexualidad

Los fenómenos parasexuales son tres:

Conjugación.Transducción.Transformación.

parasexualidad

Conjugación: Una bacteria donante transmite ADN por un pelo sexual (pilli) a otra bacteria receptora.Las donantes tienen unos plásmidos llamados Plásmidos F o de fertilidad con genes para elaborar pelos sexuales. Las bacterias con plásmidos F son F+Las que no tienen plásmidos F son F-Estos plásmidos se autoduplican y una bacteria F+ puede tener docenas de ellos.En la transmisión del plásmido solo pasa una hebra, entera o un fragmento, del ADN del plásmido.

CONJUGACIÓN

Una copia del factor F se

transmite a la célula F─ por el

pelo sexual

Las células se separan

Hfr

F+

F─

F+ Factor FCromosoma

Si el plásmido se integra al cromosoma bacteriano, pasa a llamarse episoma.

Las bacterias con episoma se llaman Hfr (High frequency of recombination) y pueden aportar ADN a las F-

Se transmite el plásmido F junto con genes adyacentes del cromosoma bacteriano que se recombinan con el ADN de la bacteria receptora.

EpisomaF- pasa a ser F+

parasexualidad

http://www.mhhe.com/sem/Spanish_Animations/sp_bact_conjgtn_plsmd.swf

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parasexualidad

Transducción: intercambio genético accidental a través de un agente transmisor, generalmente un virus, que transporta fragmentos de ADN procedentes de la última bacteria parasitada.

TRANSDUCCIÓN

Primera bacteria parasitada ADN con fragmentos

de la primera bacteria parasitada

Segunda bacteria parasitada

Agente transmisor (virus)

Virus abandona la célula con trozos del ADN bacteriano

TRANSFORMACIÓNCaptación de

fragmentos de ADN de otra

bacteria

Incorporación del nuevo

ADN

parasexualidad

Transformación: Una bacteria introduce en su interior fragmento de ADN que aparecen libres en el medio, procedentes de la lisis de otras bacterias.Esto aumenta mucho la variabilidad de las bacterias cuando viven junto a otras de distinta especie.

parasexualidad

Parasexualidad y sanidad

El hecho de que las bacterias sean capaces de intercambiar genes hace que la resistencia a antibióticos se transmita de cepas resistentes a otras que no lo son.El uso indebido de estos medicamentos crea cepas resistentes por selección natural.Al entrar estas cepas en contacto con otras les pueden transmitir su resistencia con lo que el número de bacterias resistentes aumenta mucho.Ante una infección que realmente requiere antibióticos, nos encontramos con que ya no hacen efectos.Se hace necesario elaborar o descubrir nuevos antibióticos.

Extremófilos

extremófilosUn extremófilo es un microorganismo que vive en condiciones extremas, entendiéndose por tales aquellas que son muy diferentes a las que toleran la mayoría de las formas de vida en la Tierra.Las enzimas que poseen los organismos extremófilos (apodadas extremoenzimas), son funcionales cuando otras no lo son. La mayor parte de los extremófilos son microrganismos, hay arqueobacterias, bacterias y eucariotas (algunos protozoos y hongos) aunque éstos en mucha menor cantidad.. Su metabolismo, muy adaptable, ha permitido que colonicen ambientes que son mortales para seres pluricelulares.

Algunos de los organismos extremófilos pueden ser:

Xerófilos: Viven en ausencia de agua o son capaces de resistir la desecación viviendo con muy poca. Acidófilos: Se desarrollan en ambientes de alta acidez, (pH óptimo de crecimiento próximo a 3)Alcalófilos: Se desarrollan en ambientes muy alcalinos (pH óptimo de crecimiento próximo a 9 o más). Barófilos o Piezófilos: Se desarrollan en ambientes con presión muy alta (lechos oceánicos profundos de hasta once mil metros de profundidad: fosa de las Marianas)

extremófilos

Halófilos: Se desarrollan en ambientes hipersalinos, Criptoendolitos: Organismo de suelos profundos. Viven a muchos metros bajo el suelo, incluso en medio de rocas Metalotolerantes: Organismos que sufren altas concentraciones de metal en su entorno (cobre, cadmio, arsénico, zinc,etc.).Criófilos o criotolerantes: Se desarrollan en ambientes de temperatura muy fría, (fosas abisales, glaciares)

extremófilos

extremófilosTermófilos: Se desarrollan en ambientes a temperaturas superiores a 45 °C, algunos de ellos, los hipertermófilos tienen su temperatura òptima de crecimiento por encima de los 80 °C., algunos se multiplica en torno a los 113 grados centígrados.Radiófilos: Soportan gran cantidad de radiación.Poliextremófilos: Acumulan resistencias diversas a varios ambientes hostiles.Recientemente se ha descubierto en un lago de California, un nuevo organismo que sustituye el fósforo con arsénico, incorporándolo en el ADN, ARN, y cualquier molécula que lleve fósforo.

moléculas

Viroides y Priones

Descubiertos en 1978, en patatas infectadas. Actualmente se conocen unos 200.Son responsables de enfermedades en plantas únicamente.Son pequeñas moléculas de ssRNA (de cadena simple) circular de unos 300 nt (número de nucleótidos) con una estructura muy particular.

viroides

viroidesNo funciona de ARNm por lo que no codifica proteínas.En estado extracelular el ARN aparece desnudo y estable.Penetra en la planta por heridas o mediante insectos.Se replica en el núcleo o cloroplasto utilizando la ARN-pol II de la célula.

Constituido únicamente por proteína, sin ácidos nucleicos.

Forma extracelular: proteínas. Responsable de la enfermedad de la vaca loca. Enfermedad de Kuru o de la risa:

Transmitida en una tribu de Nueva Guinea.Consumian los cerebros de personas fallecidas.

Priones

Se propaga transmitiendo una alteración en el plegamiento de la proteína.

El contacto prion-proteína, induce alteración del plegamiento y cambio en la función.

Los priones son resistentes a radiación, temperatura y proteasas.

Se pueden destruir por hidrólisis con lejía.

Priones

Priones

Anaya:

microorganismos

PAU Cantabria

PAU

Define el concepto de virus y comenta brevemente sus características biológicas, indicando aquellas por las que no se les considera como seres vivos. Dibuja un virus del SIDA indicando la composición de cada una de sus partes.Define el concepto de virus. Comenta su papel biológico en aquellas facetas consideradas como beneficiosas o perjudiciales para los seres vivos, poniendo un ejemplo en cada caso. ¿Cómo inactiva el sistema inmune de un mamífero un virus infeccioso?

Cita y describe brevemente – ayudándote de un dibujo – aquellos mecanismos mediante los que se puede generar variabilidad genética en bacterias. Mutación.¿Cómo harías para demostrar experimentalmente la presencia de microorganismos en el ambiente? Razona cada uno de los pasos a seguir. ¿Cómo sabrías – apoyándote en los resultados obtenidos en el ensayo anterior – si se trata de bacterias, hongos o virus?Describe mediante un dibujo el proceso de conjugación bacteriana. Comenta brevemente la importancia evolutiva y sanitaria de este fenómeno biológico.

PAU

Dibuja la estructura de un bacteriófago T4 identificando cada una de sus partes. Representa mediante un dibujo/esquema, el ciclo lisogénico de este virus en una célula infectadaReconocer el tipo de célula representada en la figura. Identificar las partes/estructuras señaladas con letra.

PAU

PAU

Representa mediante un dibujo/esquema las diferentes etapas de la infección de una bacteria por un fago en sus fases lítica y lisogénica, respectivamente.Desarrolla un texto de no más de 10 líneas en el que se relacionen de manera coherente los siguientes conceptos: conjugación, resistencia a antibióticos, transducción, transformación, evolución.

tema 13 microorganismos y virus

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