temas 24-25. microorganismos. concepto y diversidad

Biologa 2 bachilleratoBloque V. Microbiologa. Temas 24 y 25. MICROORGANISMOS. CONCEPTO Y DIVERSIDADNDICE 1. 2. 3. 4. 5. 6. Microbiologa Mtodos de estudio de los microorganismos Diversidad microbiana. Reino Moneras Reino Protoctistas Reino Hongos Los virus

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MICROBIOLOGA

La microbiologa es la ciencia que se encarga del estudio de los microorganismos. Este grupo incluye a todos aquellos seres vivos que por su reducido tamao solo son visibles con el microscopio. Es un concepto muy heterogneo, tanto por el tamao, como por la organizacin de sus clulas, como por sus caractersticas funcionales y evolutivas, o por el medio en el que viven. Por ello, dentro de este concepto se agrupan organismos pertenecientes a grupos taxonmicos muy diversos. CARACTERSTICAS DE ALGUNOS TIPOS DE MICROORGANISMOS MICROORGANISMO TAMAO MEDIO ORGANIZACIN NUTRICIN BACTERIAS 10 mm PROCARIOTA TODAS LAS MODALIDADES PROTOZOOS > 250 mm EUCARIOTA HETERTROFOS Y ALGAS AUTTROFOS HONGOS VIRUS 0,1 mm ACELULAR PARSITOS OBLIGADOS Caractersticas generales: Gran diversidad gentica. Metabolismo muy rpido. Se reproducen con rapidez. Gran capacidad para alterar el medio en el que viven. Debido a la gran variedad de formas de vida pueden vivir en condiciones extremas.

DOMINIO-REINO ARCHAEA MONERAS EUCARYA PROTOCTISTAS FUNGI (HONGOS) NINGUNO VIRUS

Temas 24 y 25. Microorganismos. Concepto y diversidad

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MTODOS DE ESTUDIO DE LOS MICROORGANISMOS

Los microbios son capaces de colonizar una gran diversidad de medios por lo que la procedencia de las muestras es tambin muy variada: suelo, agua, aire, cuerpo de otros seres vivos, fluidos, alimentos, etc. Para su estudio necesitamos una poblacin microbiana en crecimiento, un cultivo, con un medio de cultivo que tenga los nutrientes necesarios, y la temperatura y pH ptimos. Ya Koch puso de relevancia la importancia de obtener cultivos puros o axnicos, genticamente homogneos, de modo que es imprescindible desarrollar mtodos de aislamiento. Asimismo, la identificacin de los microorganismos requiere una manipulacin en condiciones de asepsia, y la esterilizacin de materiales para evitar su contaminacin. 2.1MEDIOS DE CULTIVO Criterio Segn su composicin Tipos Medios complejos Medios sintticos Caractersticas Sin composicin definida, como el caldo de carne, soja o levadura De composicin concreta. (Necesitan ambos adicin de oligoelementos y bioelementos para el crecimiento ptimo de los microbios). Generalmente son disoluciones de agua con los nutrientesPgina 2

Segn su estado fsico

Medios lquidos


Medios slidos Segn su utilidad Medios de enriquecimiento Medios de aislamiento

Medios de diferenciacin

Se aade agar-agar o gelatina para espesarlos Cuando el crecimiento de los microbios es muy lento, para estimularlo Permiten el crecimiento selectivo de una especie microbiana, inhibiendo el de las dems. Por ej. Se usa un medio con sal para separar a Staphilococcus de otras especies, dado que es la nica capaz de resistirlo. En un cultivo mixto permite diferenciar unas colonias de otras. Contienen un sustrato especfico y un indicador, de modo que las colonias se diferencian por su capacidad de realizar una determinada reaccin qumica. As se distinguen E. coli y Proteus, en presencia de lactosa y rojo fenol, apareciendo rojas las primeras e incoloras las segundas, al no fermentar la lactosa.

Crecimiento microbiano. En condiciones ambientales favorables crecen siguiendo un ciclo que depende de la especie considerada. En un cultivo en el que no se aaden nuevos nutrientes (cultivo cerrado, discontinuo o batch) la poblaciones experimentan un ciclo de cuatro fases: 1. Fase de latencia. Se introduce un inculo en un medio fresco y al principio no se observa crecimiento dado que tienen que adaptarse a las condiciones de cultivo. 2. Fase exponencial. Una vez adaptadas, comienzan a crecer a ritmo exponencial, duplicndose cada cierto tiempo (el tiempo de generacin no es constante). 3. Fase estacionaria. Si no se renueva el medio se agotan algunos nutrientes esenciales y se acumulan productos de desecho, con lo que el cultivo entra en esta fase sin crecimiento, en equilibrio entre las clulas que surgen y las que mueren. 4. Fase de muerte. El nmero de clulas disminuye gradualmente por agotamiento de las reservas celulares, falta de nutrientes y txicos en el medio.


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En cualquier caso, podemos hacer crecer un cultivo durante ms tiempo si aadimos peridicamente medio fresco y eliminamos el medio agotado junto con el exceso de clulas. A esto se le llama cultivo continuo y se puede hacer en:

1. Quimiostato. Mediante una bomba se suministra continuamente una cantidad controlada de mediofresco y se elimina el mismo volumen de medio usado. Este medio contendr uno de los factores esenciales del crecimiento en cantidades limitantes. 2. Turbidostato. El control se basa en mantener constante la turbidez (medida de la densidad celular del cultivo). Segn vare esta propiedad se aade o se elimina medio.

2.2 Se basan microbios cepas del transfieren Tipo de aislamiento Por agotamiento de asa en superficie Por dilucin y siembra en profundidad Aislamiento directo

MTODOS DE AISLAMIENTO en una reduccin progresiva del nmero de de la muestra inicial, o en la separacin de mismo tipo. Posteriormente los grmenes se a otro medio de cultivo. Hay varios: Descripcin El asa de siembra se pasa sobre el medio slido realizando estras en zigzag desde un extremo a otro de la placa de Petri Se preparan diluciones decimales de la muestra inicial en una solucin salina estril y luego se mezclan cantidades conocidas de las diluciones con agar lquido a 60C en una placa. Cuando el agar se solidifica, cada clula origina una colonia aislada Los de mayor tamao, como algunas algas y protozoos, se pueden aislar directamente con una pipeta Pasteur bajo la lupa binocular


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2.3MTODOS DE ESTERILIZACIN La esterilizacin consiste en la eliminacin de todos los microorganismos vivos de un medio de cultivo, de un alimento o del material de laboratorio. Los mtodos ms utilizados son: Mtodo Calor Tipo Autoclave Fundamento Recipiente que emplea calor hmedo, a temperaturas de 120C, donde los objetos se mantienen durante 20 minutos. Emplea calor seco alrededor de los 200C Cuando las altas temperaturas pueden destruir sustancias de un medio, los microbios quedan retenidos en los filtros, mientras la solucin que los contiene los atraviesa. Alteran el material gentico de los microbios y con ello su actividad vital.

Horno Pasteur Filtracin Filtros selectivos

Radiacin

Rayos gamma Radiacin ultravioleta Radicaciones ionizantes

2.4 MTODOS DE OBSERVACIN E IDENTIFICACIN Para identificar un microorganismo se utilizan distintas tcnicas: Tcnica Microscopa Descripcin Se identifican los distintos tipos por la forma de las colonias, o la de las clulas, o por la presencia de esporas, etc. Se pueden observar en fresco (una gota en el porta y con el cubre para observar protistas y hongos) o en gota pendiente (una gota en el cubre colocando este sobre un porta excavado). En ocasiones se usan tinciones para destacar las estructuras. Puede hacerse una tincin simple con un solo colorante (safranina, cristal violeta, etc.), negativa, utilizando negrosina o tinta china sobre la cual se pone la muestra. Las tinciones diferenciales nos permiten separar los grandes grupos de bacterias (Gram positivas y Gran negativas) Utilizan galeras de identificacin, placas rectangulares con pequeas cubetas en las que se ponen una serie de sustratos con sus indicadores. Una muestra se hace reaccionar con todas y se produce un cdigo de colores exclusivo para cada microbio Se usa cada vez ms en el diagnstico de enfermedades infecciosas dado que noPgina 5

Mtodos bioqumicos

Biologa molecular


es necesario el cultivo del microbio, dado que se basan en el conocimiento de secuencias concretas del genoma del mismo que hibridan con sondas de ADN (fragmentos complementarios de una de las hebras del genoma microbiano). Si el microbio est en la muestra, se forma una molcula hbrida.

3. DIVERSIDAD MICROBIANA: REINO MONERAS3.1. GENERALIDADES DE LAS BACTERIAS Las bacterias (del griego bakterion, pequeo bastn), grupo abundante y heterogneo de microorganismos unicelulares procariotas, con un tamao que oscila entre 0,1 y 50 m. Presentan formas variables denominndose: cocos (esfricos), bacilos (alargados con forma de bastoncillo), vibrios (forma curvada, a veces con forma de coma) y espirilos (alargados y retorcidos. A veces se presentan agrupados: se utiliza el prefijo estrepto cuando aparecen alineadas, estafilo cuando se encuentran en un plano o sarcinas cuando se encuentran en racimo. Dentro de la estructura bacteriana se deben tener en cuenta los siguientes componentes: - Cpsula bacteriana (no siempre presente) - Pared bacteriana: formada por peptidoglucanos. Segn su composicin se diferencian las bacterias Gram + y Gram -. - Membrana plasmtica. Presenta unas invaginaciones relacionadas con la divisin celular y la respiracin celular denominadas mesosomas. - Citoplasma celular. No presenta la gran diversidad de orgnulos de la clula eucariota, nicamente presenta ribosomas de tipo 70 S responsables de la sntesis de protenas. - Nucleoide. Es el cromosoma bacteriano. Su composicin es ADN bicatenario circular, no asociado a histonas. - Plsmidos o episomas. Son fragmentos de ADN circular que se replican independientemente del cromosoma bacteriano. Aportan informacin extra a la clula bacteriana que los contiene. - Flagelo. Prolongacin de longitud variable que sirve para el movimiento de la bacteria. Su nmero y disposicin es variable. La protena que los constituye es la flagelina (a diferencia del flagelo eucariota formado por la unin de protenas de tubulina). - Fimbrias o pili (pelos bacterianos). Son filamentos abundantes y delgados que recubren la superficie de la bacteria. Su misin es la de fijacin a otras bacterias para intercambiar informacin (plsmidos) por conjugacin.

3.2. FUNCIN DE RELACIN Las bacterias son sensibles a las condiciones ambientales, composicin qumica y condiciones fsicas del medio (nutrientes, desecacin, luz, temperatura, etc.). Pueden responder: - Movindose, con movimientos de aproximacin o separacin utilizando sus flagelos, por contraccin o por reptacin. - Variando su metabolismo. - Originando formas de resistencia que pueden ser quistes o endosporas.


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3.3. FUNCIN DE NUTRICIN Las bacterias presentan todos los tipos de metabolismo conocido y algunas son capaces de cambiar de metabolismo en funcin del tipo de nutrientes que encuentran en el medio. Los principales grupos son: - Bacterias auttrofas fotosintticas o fotolittrofas. En este grupo se incluyen las cianobacterias que presentan clorofila a, fotosistemas I y II, el dador de electrones es el agua y desprenden oxgeno; y por otro lado las bacterias purpreas y verdes del azufre que presentan bacterioclorofila, slo tienen el fotosistema I, el dador de los electrones en el sulfuro de hidrgeno y materia orgnica, y no desprenden oxgeno. - Bacterias fotoorganotrofas. Son las purpreas carentes de azufre, que por usar materia orgnica son hetertrofas. - Bacterias quimiosintticas. Obtienen la energa oxidando sustratos inorgnicos que actan como dadores de electrones. Destacan las bacterias del azufre, del hierro y del nitrgeno. - Bacterias quimiohetertrofas. Se nutren de los sustratos orgnicos sobre los que viven. En funcin del modo en el que obtienen la materia orgnica se clasifican en patgenas, cuando causan un dao o enfermedad al organismo del que se alimentan; simbiticas de vegetales o animales, beneficindose con ellos de la relacin (ejemplo Rhizobium que vive en races de leguminosas y fija el nitrgeno atmosfrico); o saprfitas, que viven sobre la materia muerta ayudando a su descomposicin. 3.4. FUNCIN DE REPRODUCCIN Las bacterias normalmente se reproducen asexualmente por biparticin. Tras la duplicacin del ADN regida por la ADN polimerasa, cada una de los cromosomas se fija en un mesosoma bacteriano; cuando la clula se alarga, las copias se reparten entre las dos clulas hijas. Adems de la reproduccin asexual, las bacterias presentan procesos parasexuales en los que se produce un intercambio de genes entre microorganismos de la misma o distinta especie. Son los procesos de transformacin, transduccin y conjugacin bacteriana. - Transformacin. Consiste en la captura de ADN de otra bacteria que estaba libre en el medio y su incorporacin al cromosoma bacteriano. No interviene ningn agente transportador. - Transduccin. En este caso la transferencia del material gentico es llevada a cabo por un vector o bacterifago. - Conjugacin. Cuando la transferencia de ADN se realiza a travs de fimbrias o pili de la bacteria dadora a la receptora. La bacteria donadora puede ser F+ si tiene el factor F o plsmido libre en el citoplasma o Hfr (alta frecuencia de recombinacin) si tiene el factor F integrado en el cromosoma bacteriano. Estos dos tipos son interconvertibles. Las bacterias receptoras carecen de este factor F y se conocen como bacterias F-

Por medio de estos mecanismos las bacterias pueden intercambiar genes entre organismos de una misma generacin, es decir, se trata de un intercambio horizontal no vertical como el resto de los seres vivos. Esta caracterstica permite la gran capacidad adaptativa de las bacterias.


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3.5. CLASIFICACIN DE LAS BACTERIAS. La clasificacin actual de las bacterias permite diferenciar las arqueobacterias del resto de las bacterias o eubacterias. 1. Las arqueobacterias o archaeas representan el dominio ms viejo y de ms lenta evolucin. Tienen en comn la adaptacin a condiciones ambientales extremas semejantes a las condiciones geoqumicas existentes en la Tierra cuando apareci la vida. Son extremfilas y anaerobias. Tienen membranas diferentes, paredes celulares con distintos peptidoglucanos y extremoenzimas que no se desnaturalizan en condiciones extremas. Destacan las siguientes: - Halfilas. Viven en condiciones de salinidad extrema. - Metangenas. Viven en condiciones de anaerobiosis estricta. - Hipertermfilas. Viven en zonas a altsimas temperaturas (>80C) - Acidfilas. Viven en condiciones de acidez extrema. (pH

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