Taxomonia microbiologica

1. La Microbiología
¨ 1.-Es una ciencia que estudia a las células vivas y como funcionan.
¨ 2.-Aborda el estudio de los microorganismos capaces de vivir de
manera independiente.
¨ 3.-Estudia la diversidad microbiana y su evolución.
¨ 4.-Trata de lo que los microorganismos hacen en la sociedad humana,
en nuestros cuerpos, en las plantas, los animales y en su entorno.
¨ 5.-Se refiere al estudio del papel central que juega la Microbiología y
de cómo el entendimiento de los microorganismos ayuda a
comprender la biología de los organismos superiores incluyendo al
hombre.

2. Organismos que estudia la Microbiología
¨ Bacterias
n Bacteriología
¨ Hongos y levaduras
n Micología
¨ Virus
n Virología
¨ Algas microscópicas
n Ficología
¨ Protozoarios
n Protozoología

3. Definición de microorganismo
¨ Organismo cuya identidad fenotípica y genotípica se encuentra
y expresa en una sola célula
¨ Seres vivos de tamaño microscópico
¤ Organización biológica sencilla
n Celular pero sin diferenciación de tejidos
n Unicelulares
n Cenocíticos
n Coloniales
n Pluricelulares
¤ Algunos son acelulares como los virus

4. Objeto formal de la Microbiología
¨ La Microbiología se estudia
como:
A) Una ciencia biológica
básica
Estructura y función
Fisiología
Genética
Taxonomía
B) Una ciencia biológica aplicada
Ecología, etc
Aplicaciones inherentes al
humano
Todo lo relacionado con
microorganismos patógenos
Efectos benéficos: biotecnología
microbiana
Técnicas de estudio, manejo y
control de los microorganismos

5. LA TAXONOMÍA
Sistemas de clasificación
u Del griego taxis, estructura u orden y noµos, nombre, o neµein,
distribuir, gobernar.
u Se define como la ciencia de la clasificación biológica.
u Se divide en tres partes:
– La clasificación
– La nomenclatura
– La identificación. (La caracterización)
u El término sistemática a menudo se hace sinónimo de taxonomía,
pero se define de manera más general como el estudio científico de los
organismos cuyo fin es caracterizarlos y agruparlos en forma ordenada.

6. Clasificación de los Microorganismos
1. SISTEMA DE DOS REINOS
Carolus von Linneaus a mediados del siglo XVIII
distribuyó a todos los seres vivos dos reinos:
– Plantae : algas y hongos
– Animalia : grupo Infusoria (Lamarck)
• Pero esta clasificación presentaba muchas paradojas
• El reino animal incluye organismos: Móviles,
Heterótrofos e Ingestivos.
• El reino vegetal está constituido por: organismos: No
Móviles, Fotosintéticos, su nutrición es por Absorción
y por Fotosíntesis.
• Los microorganismos fueron asignados al reino Chaos
ya que podrían ser fototróficos, no fotróficos, móviles,
inmóviles y la composición estructural era muy
diversa.
• ¿ Y los hongos ?
Creó el concepto de
NOMENCLATURA
BINOMIAL

7. Sistema de Tres Reinos: Ernest Haeckel, 1866.
► Haeckel: árbol filogenético
“darwiniano” (1866). Propone
un tercer reino: Protista
► Este reino es exclusivo para los
organismos inferiores,
incluyendo aquellos que forman
colonias, que carecen de grado
de diferenciación tisular con
características de animales o de
plantas superiores.
► El reino protista incluía:
§ Moneras (Bacterias)
§ Protozoarios
§ Hongos
§ Algas

8. Sistema de Tres Reinos: Ernest Haeckel,
1866.
u Haeckel: árbol filogenético
“darwiniano” (1866). Propone un
tercer reino: Protista
u Este reino es exclusivo para los
organismos inferiores, incluyendo
aquellos que forman colonias, que
carecen de grado de diferenciación
tisular con características de
animales o de plantas superiores.
u El reino protista incluía:
– Moneras (Bacterias)
– Protozoarios
– Hongos
– Algas

10. Sistema de Cuatro Reinos: Herbert
Copeland 1938
u Monera: Organismos
Procarióticos, unicelulares u
organización colonial; bacterias y
algas azul-verdes
u Protista. Organismos
Eucarióticos inferiores con
organización unicelular o
unicelular-colonial o
multcelulares sin diferenciación
de tejidos. Sin características de
plantas ni animales; protozoarios,
algas superiores café-rojas y
hongos
u Plantae: Organismos Eucarióticos
multicelulares con pared celular rígida y
plástidos verdes (pigmento de clorofila A,
B, carotina y no otros). Plantas terrestres y
acuáticas.
u Animalia: Organismos Eucarióticos sin
pared celular y sin plástidos, con cavidad
digestiva interna, tienen tejidos con
diferenciación celular, que pasan durante
su desarrollo a través de los estadios de
blástula y gástrula. Incluye organismos
típicamente predatorios y tienen una alta
complejidad estructural y funcional

11. Sistema de Cuatro Reinos: Herbert
Copeland 1938

12. u En 1957 Stanier y colaboradores
reviven el término protista pero con
una subdivisión. Protistas inferiores
que incluye a los procariotes
(Chatton 1937) bacterias y algas azul-
verdes y a los protistas superiores en
donde se encuentran los organismos
eucarióticos como los protozoarios,
hongos y la mayoría de las algas
Roger Stanier 1957

13. Sistema de Cinco Reinos: Whittaker. 1969
u Monera: incluye células
procarióticas unicelulares a veces
coloniales, son organismos
principalmente absortivos, aunque
algunos son “fotosintéticos”;
bacterias y algas azul-verdes.
u Protista: consiste
fundamentalmente en formas
unicelulares o coloniales, pero
estas son eucarióticas y sus modos
de nutrición son diversos;
fotosintéticos, absortivos,
ingestivos y combinaciones
diversas de ellos. Protozoarios y la
mayoría de las algas
u Fungi: comprende organismos
multinucleados, eucarióticos que poseen
paredes rígidas a veces divididas por
paredes cruzadas constituyendo una
estructura “multicelular”. Su nutrición
es absortiva; hongos filamentosos
(mohos), levaduras, setas, hongos
musilaginosos y basidiomicetos.
u Plantae: organismos multicelulares,
eucarióticos, fotosintéticos con pared
celular rígida. Incluye la mayor parte de
las algas, briofitas y plantas vasculares.
u Animalia:organismos multicelulares
eucarióticos, carecen de pared celular,
su modo de nutrición es ingestiva y
algunas formas absortivas. Incluye
desde mesozoarios hasta cordados

14. Sistema de los Cinco Reinos de Whittaker

15. Criterios de Clasificación de Whittaker 1969
u A. Tipo de nutrición: Fotosíntesis, Absorción e
Ingestión.
u B. Distinción entre la complejidad celular: Formas
Eucarióticas y Procarióticas.
u C. Tipo de organización celular: Unicelular, Unicelular
Colonial, Multinuclear y Multicelular

16. Taxonomía
¨ La clasificación es la estructuración de los organismos
en grupos o taxones en función de semejanzas mutuas o
del parentesco evolutivo.
¨ La nomenclatura se ocupa de la asignación de nombres
a grupos taxónómicos de conformidad con las normas
publicadas.
¨ La identificación constituye el lado práctico de la
taxonomía, el proceso de determinar que un aislamiento
en particular pertenece a un taxón reconocido.

17. ¨ Taxonomía
¤ Caracterización exhaustiva
¤ Aplicación de teoría y método de clasificación
¤ Formación de grupos taxonómicos (taxones)
¤ Nomenclatura
¨ Identificación
¤ Caracterización por número limitado de pruebas
adecuadas al problema
¤ Comparación con especies conocidas
¤ Asignación a una especie
¤ No identificado: estudio taxonómico

18. Especie
¨ El grupo taxonómico básico en taxonomía microbiana es la
especie.
¨ Especie bacteriana es una colección de cepas que
comparten numerosas propiedades estables y que difieren
en forma significativa de otros grupos de cepas.
¨ Dos procariotes cuyas secuencias 16S rRNA son más del
97% idénticas, son o pertenecen a la misma especie.

19. Especie
• Unidad taxonómica básica
• Grupo de cepas que tiene un alto grado de
similitud en sus propiedades y que difieren en
forma significativa de otros grupos de cepas
• Cepa: población de organismos que desciende
de un único organismo

20. ESPECIE BACTERIANA
¨ Concepto en revisión continua
• Actualmente el criterio es POLIFÁSICO (combinación de
características fenotípicas y genómicas)
• Definición metodológica estándar:
- % de hibridación ADN1-ADN2 > 70%
- ΔTm < 5ºC (estabilidad térmica del híbrido ADN1-ADN2)

21. Longitud de onda (nm)
ADN simple hebra
ADN doble hebra
Absorbancia
220 260 300
Abs.relativa260nm
80 90 100
temperatura (ºC)
Tm = 86ºC
ADN doble hebra
ADN simple hebra
desnaturalización
Tm: punto medio del perfil de
desnaturalización térmica de
ADN-ADN o de ADN-ARN
Aumento de absorbancia
del ADN a 260nm por
desnaturalizacion

22. Ensayo de reasociación de DNA-DNA para
cepas a y b

23. Curvas de desnaturalización térmica de DNA
homoduplex y heteroduplex

24. Género y Cepa bacteriana
¨ Un género es un grupo bien definido de una o más especies
que está claramente separado de otros géneros.
¨ Una cepa es una población de organismos que descienden de
un único organismo o de un aislamiento en cultivo puro.
¨ Cepa tipo: Espécimen de referencia permanente

25. SISTEMAS DE CLASIFICACIÓN
¨ La clasificación natural estructura a los organismos en grupos
cuyos miembros comparten muchas características y refleja tanto
como sea posible su naturaleza biológica. Linneo desarrolló la
primera clasificación natural , basada principalmente en las
características anatómicas particulares de cada organismo.
¨ Actualmente los organismos se agrupan en función de
similitudes globales para formar un sistema fenético o pueden
agruparse en función de probables relaciones evolutivas para
generar un sistema filogenético.

26. Sistemas de clasificación
Clasificación Fenética
Agrupa a los organismos en
función de las semejanzas en
sus características fenotípicas.
Los organismos que comparten
muchas características o
atributos constituyen un grupo
único llamado taxón.
Clasificación filogenética
Tras la publicación de ”El origen de
las especies” de Charles Darwin en
1859, los biólogos han desarrollado
clasificaciones que se basan en las
relaciones evolutivas mas que en
semejanzas generales. Esto ha
resultado difícil en el caso de las
bacterias por la falta de un buen
registro fósil. Se trabaja entonces con
material genético, RNA y proteínas.

27. Características utilizadas en la taxonomía
¨ Para la identificación y clasificación de los microorganismos se
utilizan numerosas características que se han dividido en dos
grupos:
Características clásicas
Morfológicas
Fisiológicas
Metabólicas
Ecológicas
Genéticas
Características moleculares
La composición, hibridación y
secuenciación de los ácidos nucleicos.
Comparación de proteínas: secuencias
de citocromos, proteínas de transporte,
proteínas de choque térmico, diversas
enzimas metabólicas, así como la
movilidad electroforética.
Se estudian y comparan las propiedades
físicas, cinéticas y reguladoras de
diversas enzimas.

28. RANGOS TAXONÓMICOS EN
CLASIFICACION BACTERIANA
Taxones: Dominio
Phylum
Clase
Orden
Familia
Género
Especie
Sub-especie
importancia en estudios
clínicos y ecológicos

29. Sistema binomial de nomenclatura
(Linneo)
¨ Escherichia coli
¨ Escherichia coli o E. coli

30. Clasificación bacteriana
Dominio
Phylum
Clase
Orden
Familia
Genero
Especie
Bacteria
Proteobacteria
Gamma Proteobacteria
Zymobacteria
Enterobacteriales
Enterobacteriaceae
Escherichia
Escherichia coli

31. Categorías de clasificación a nivel de sub-
especie (tipificación)
• serovariedad o serotipo (antígenos distintos)
• fagovariedad (tipificación por fagos)
• biovariedad (diferencias bioquímicas y fisiológicas)
• patovariedad (patogenicidad)
• morfovariedad (diferencias morfológicas)
• genomovariedad (grupos con DNA similares)
Variedades o tipos

32. Taxonomía bacteriana
CLÁSICA
¨ caracteres fenotípicos (morfología, nutrición, etc.)
¨ algunos genotípicos: % G+C, hibridación DNA-DNA
¨ ponderación de caracteres (llaves dicotómicas)

33. Morfología: forma, tamaño y tinción
Nutrición y fisiología: fotótrofo, quimiótrofo, aerobio o
anaerobio, temperatura y pH óptimos, fuentes alternativas
de C, N y S
Movilidad: tipo y disposición de flagelos
Otros: pigmentos, inclusiones celulares, sensibilidad a
antibióticos, patogenicidad
Características fenotípicas clásicas de valor
taxonómico

34. • Contenido G+C
% G+C = G + C x 100
G + C + A + T
determinación por gradiente de CsCl, desnaturalización térmica o
cromatografía
Amplio rango en procariotas: 20 al 80%
Poca información para la caracterización taxonómica
criterio de exclusión: %GC > 3, probablemente especies diferentes
%GC > 10, probablemente géneros diferentes
Características genotípicas clásicas

35. - depende de la secuencia completa del genoma
- útil en organismos estrechamente relacionados
- determinación por:
% hibridación de DNA1 - DNA2
Δ Tm del híbrido
- es el criterio actual de definición de especie
Hibridación DNA-DNA

36. • Agrupación de unidades taxonómicas o taxones por
métodos numéricos
• Se basa en un gran número de caracteres
• Cada carácter tiene igual peso
• La similitud es función de la proporción de
caracteres comunes
NUMÉRICA

37. - caracteres fenotípicos (no menos de 60)
- coeficiente de semejanza = a + d .
a + b + c + d
a: número de caracteres positivos en ambas cepas
b: número de caracteres positivos sólo en cepa 1
c: número de caracteres positivos sólo en cepa 2
d: número de caracteres negativos en ambas cepas
NUMÉRICA

38. Desventajas de una clasificación artificial
¨ No permite inferir propiedades
¨ No permite comprender microorganismos que no se
han cultivado en el laboratorio
¨ No permite estudiar el origen y evolución de funciones
celulares (resistencia a antibióticos, aerobiosis,
fotosíntesis)

39. ü Estructura los organismos en taxones cuyos miembros
reflejan tanto como sea posible su naturaleza biológica.
ü Es ventajosa si además establece relaciones evolutivas
Clasificación natural

40. Ø Fenotípicos: - clásicos (morfología, nutrición, etc)
- marcadores quimiotaxonómicos
- perfil de proteínas totales y enzimas
Ø Filogenéticos: basados en el gen del rRNA 16S
Ø Genotípicos: clásicos: % G+C
hibridación DNA-DNA
nuevos: fingerprinting (ej. perfiles moleculares
por restricción o amplificación de ADN)
Es la tendencia moderna. Consenso en la
integración de distintos tipos de caracteres:
POLIFÁSICA

41. Esquema de las técnicas e información más frecuente empleadas en la
taxonomía polifásica (Vandamme et al., 1996).

42. Marcadores quimiotaxonómicos
Características
- análisis químico con equipamiento especializado
- no son universales, muy útiles dentro de algunos grupos
- alto grado de discriminación
- presentes en distintas estructuras celulares
CARACTERES FENOTIPÍCOS

43. • Pared: peptidoglicana en todas las bacterias salvo en Planctomyces y
Mycoplama
• Membrana externa Gram negativos: lipopolisacáridos
• Membrana citoplasmática: acidos grasos (Fatty Acid Methyl Ester), ácidos
micólicos en un grupo de bacterias Gram positivas (Actinomicetos),
pigmentos carotenoides en bacterias fotótrofas anoxigénicas.
• Cadena de transporte electrónico: citocromos, quinonas.
• Sistema fotosintético: bacterioclorofilas.
• Citoplasma: poliaminas en metanogénicas y Gram negativas

44. ¨ Plantean hipótesis de evolución (determina relaciones de
parentesco entre las especies)
¨ Compara la secuencia de moléculas (cronómetros
evolutivos) y establece la relación entre ellas
¨ Las secuencias de las moléculas son el registro histórico de
la evolución
CARACTERES FILOGENÉTICOS

45. – distribución universal (presente en todos los organismos)
- función homóloga en todos los organismos
- secuencias con zonas altamente conservada para distancias
evolutivas grandes (alineamiento) y algunas zonas variables
- ausencia de transferencia horizontal
- cantidad de información suficiente
PROPIEDADES DE UN BUEN
CRONÓMETRO EVOLUTIVO

46. •rRNA: 5S, 16S y 23S (Carl Woese)
•Factor de Elongación Tu
•Subunidad beta de ATPasa
•RecA
•Genes funcionales
Moléculas usadas para la determinación
de relaciones filogenéticas de organismos

47. rRNA en Procariotes
Nombre Tamaño Ubicación
(nucleótidos)
5S 120 Subunidad mayor del ribosoma
16S 1500 Subunidad menor
23S 2900 Subunidad mayor

48. Árboles filogéneticos

49. Árboles filogenéticos
¨ Uso de programas para alinear secuencias y construir
árboles filogenéticos
¨ Longitud de la línea entre organismos es proporcional a la
distancia evolutiva
¨ Similitud de secuencias implica similitud en los genes

50. Ejemplo de un árbol filogenético basado en el gen rRNA 16S. La
barra indica la sustitución de 10 nucleótidos cada 100
A
B
C
D
E
F

51. ¨ Estructura primaria:
v Dominios de conservación universal
v Regiones altamente variables
v Dominios de nivel intermedio de conservación, con
cambios de secuencia, pero conservación de
estructura secundaria
¨ Estructura secundaria:
v Similar en todos los organismos
v Acotada por su función en la síntesis de proteínas:
función ancestral
Secuencia del rRNA 16S

52. Estructura secundaria
del rRNA 16S de E. coli
Líneas gruesas: dominios
de conservación universal
Líneas normales: dominios
de conservación
intermedia
Líneas punteadas: regiones
hipervariables11

53. Oligonucleótidos o bases presentes en determinadas
posiciones en ciertos grupos de organismos
Ejemplos:
AAACUCAAA (posición 910) en Bacteria
CACACACCG (posición 1400) en Archaea
C (posición 47) en gamma-Protebacteria, Cianobacteria,
Bacteroides, Grampositivos
Secuencias signaturas o firma en rRNA

54. Arbol del rRNA 16S
¨ Termofilia representada en los grupos mas profundos de
Archaea y Bacteria
¨ Muchos de los linajes profundos son anerobios o
microaerofílicos
¨ Fotosíntesis basada en clorofilas: distribuida en varios
linajes de Bacteria

55. Propiedades definidas genéticamente que
han cambiado poco
¨ Estructura de la pared celular:
¤ Peptidoglicana sólo presente en Bacteria
¤ Gram positvas: linaje filogenéticamente coherente
¨ Lípidos de membrana (ésteres o éteres)
¨ Metanogénicos: todos pertenecen a uno de los 4 linajes
dentro de Archaea

56. • Principales diferencias entre dominios Bacteria, Archaea y Eukarya
• Procariotes actuales más cercanos al ancestro relacionadas con las
condiciones fisicoquímicas en el origen de la vida: Aquifex y
Methanopyrus (termofilia, anaerobiosis)
• Características de los Eukarya mas cercanos a los procariotas:
Giardia y Microsporidia
• Secuencias de otras moléculas, especialmente las ligadas a la
replicación, transcripción y traducción
Caracteres que confirman el árbol universal
construido a partir del rRNA 16S

57. Chloroflexus y Chlorobium
ambos poseen clorosomas con similar función y estructura, pero
diferentes centros de reacción
posibles explicaciones:
transferencia lateral
evolución independiente
el gen del rRNA 16S aportaría información limitada
Caracteres similares en taxones
filogenéticamente distantes

58. Actualmente con mas de 40 divisiones (phylum), algunas sin
organismos cultivados (secuencias ambientales)
Phylum mejores caracterizados: Proteobacteria (α,β,γ,δ,ε),
Gram positivos ( GC y GC)
Origen de mitocondrias (phylum Proteobacteria) y
cloroplastos (phylum Cianobacteria)
DOMINIO BACTERIA

59. Relación entre la definición de especie
bacteriana y el análisis del gen rRNA 16S
En general se cumple:
secuencia del gen del rRNA 16S difiere en más del 3% con el resto
de las secuencias conocidas de bacterias entonces el % de
hibridación DNA-DNA es menor al 70%
especies diferentes
Definición especie: % de hibridación ADN1-ADN2 > 70%

60. Ø COMPLETAR IDENTIFICACIÓN DE
CULTIVOS PUROS
Ø ANÁLISIS DE COMUNIDADES SIN CULTIVO
Se emplea frecuentemente para:
Secuencia del gen ARNr 16S

61. ANÁLISIS DE LA SECUENCIA DEL GEN ARNr 16S PARA LA
IDENTIFICACIÓN DE UNA CEPA BACTERIANA
> 3% < 3%
Diferencia de secuencia con la cepa mas similar
Alineamiento y corrección de la secuencia
Comparación con bases de secuencias
(http://rdp.cme.msu.edu/html http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Genbank)
NUEVA CEPA DE LA
MISMA ESPECIE
< 70%
Hibridación ADN-ADN
pruebas fenotípicas
similaresdiferentes
> 70%
Confirmación con pruebas
fenotípicas y genotípicas
diferentes
NUEVA ESPECIE

62. • son ancestrales
• son ubicuos: ambientes extremos, parásitos o
simbiontes de Eukarya
• representan la mayor diversidad de seres vivos, mucha
de la cual esta aún inexplorada
¿Por qué hay tanta diversidad entre los
Procariotes (Archaea y Bacteria)?

63. • Pared: bacterias sin pared (Mycoplasma, Thermoplasma)
Membranas: diferente composición (Mycobacterium)
• Forma: Espiroquetas, bacterias con prostecas (Caulobacter),
formación de hifas (Streptomyces)
• Mecanismos de movimiento: bacterias deslizantes (Beggiatoa)
• Diferenciación celular: microcistos de Cianobacterias,
comportamiento social (Myxobacterias)
• Comportamiento frente a otras bacterias: predación (Bdellovibrio)
• Obtención de energía independiente del trasporte de electrones
(fosforilación oxidativa o fotosíntesis) y la fermentación,
ej.decarboxilasas en Oxalobacter formigenes
Ejemplos de diversidad: estructura y función

64. • Origen de la tierra 4600 millones de años
• Condiciones de la Tierra primitiva: CH4, CO2, N2 NH3 y muy poco O2
(ambiente reductor). Trazas de FeS y H2S
• Temperatura > 100°C
• Evidencia de vida microbiana en la Tierra primitiva (microfósiles:
estromatolitos)
• Vida primitiva: ¿organismos con ARN? (sin ADN)
• Célula moderna: ADN ARN Proteína
• Origen de eucariotas: teoría endosimbiótica
ORIGEN DE LA VIDA

65. Según su teoría, varios organismos
procariotes independientes se unieron
entre si, primero de manera casual y
después de manera estable. Esto dio
origen a los organelos característicos
de las células eucarióticas: las
mitocondrias y los cloroplastos. Este
conjunto hizo surgir la primera célula
eucariótica
Teoría endosimbiótica: Lynn Margulis

67. De acuerdo con Margulis, existieron tres tipos de
organelos eucariotes como organismos procarióticos
independientes.
a) Las Mitocondrias,
b) Los Cloroplastos
c) Los Flagelos (Undulipodia)

68. Origen endosimbiótico de los eucariotes

69. ¨ Prácticamente ningún organismo vive aislado. Con raras
excepciones, estar vivo implica tener siempre compañía. Esta es
una poderosa realidad que afecta todas nuestras consideraciones
sobre los fenómenos biológicos incluyendo la evolución, la ecología
y el funcionamiento de los individuos y de las especies. La relación
con otros organismos define salud y enfermedad. El espectro de
asociaciones varía desde benéficas o mutualistas hasta dañinas o
parásitas. Las fronteras no siempre están claramente definidas y un
ejemplo claro de esta situación se ilustra con los enfermos de SIDA.
Origen endosimbiótico de organelos
eucarióticos: Mitocondrias y Cloroplastos

72. La Mitocondria
¨ La mas extraordinaria aventura
desde el punto de vista simbiótico
ha sido la adquisición de
mitocondrias en el caso de animales
y plantas y de cloroplastos en el
caso de las plantas. Estos organelos
fueron alguna vez microbios. El
origen de estas simbiosis que se
llevó a cabo hace millones de años
llevó a un momento cumbre que fue
la aparición de la célula eucariótica.

73. Quizá la asociación entre el
organismo aeróbico y el
anaeróbico fue semejante a la
establecida entre un
depredador bacteriano y su
presa también bacteriana, tal
como sucede entre Bdellovibrio
y sus bacterias huéspedes
(Gram-negativas).
El Origen de las Mitocondrias

74. Fagocitoisis

75. La Mitocondria
nHa tomado mucho tiempo confirmar que algunos
organelos celulares tienen origen microbiano. Han sido
muy convincentes los hallazgos de que el DNA
mitocondrial tiene homología con el DNA de las
rickettsias. Es interesante observar que este grupo
microbiano está formado por parásitos intracelulares
estrictos. De la misma manera el DNA de los cloroplastos
es similar al de las bacterias fotosintéticas.
nTanto en la mitocondria como en los cloroplastos muchos
de los genes originalmente microbianos se transfirieron al
núcleo y otros se perdieron. Por lo tanto, estos organelos se
han reducido desde el punto de vista genético. Los
genomas mitocondriales codifican para algunas docenas
de enzimas que son vitales para la actividad principal del
organelo que es la respiración aerobia.

77. Mitocondria

78. El Cloroplasto
¨ Los cloroplastos son organelos que
contienen clorofila y que se
encuentran en las células
eucarióticas capaces de llevar a
cabo fotosíntesis.
¨ Los cloroplastos de muchas plantas
son relativamente grandes y visibles
al microscopio, poseen una
membrana externa permeable y
otra interna muchas.
¨ El genoma del cloroplasto posee las
enzimas necesarias para llevar a
cabo la fotosíntesis.

80. La teoría simbiótica del origen de los cloroplastos propone
que la fotosíntesis fue adquirida muchas veces, y en forma
ya desarrollada y refinada por varios tipos de células
heterotróficas eucarióticas, es decir, los protozoarios. Estos
organismos se transformaron en algas móviles o no
móviles dependiendo si el protozoario lo era o no. Estos
organismos primitivos tenían la doble ventaja de generar su
ATP mediante las reacciones luminosas de la fotosíntesis y
mediante la respiración lo qué aseguró su supervivencia y
proliferación hasta llegar a formar el actual fitoplancton.

81. Si los cloroplastos se originaron por
simbiosis y no del interior de las
algas primitivas, se podría esperar
qué, como en el caso de las
mitocondrias, los cloroplastos
conservaran rasgos de sus
antepasados. Algunas pruebas nos
indican que así es. Así, se pueden
manejar los siguientes argumentos.
Bacterias en proceso de reproducción
Bacterias simbióticas
Cloroplastos

82. Argumentos sobre el origen bacteriano de las
mitocondrias y de los cloroplastos
¨ 1.-Las mitocondrias y los cloroplastos se dividen por
fisión binaria.
¨ 2.-La síntesis proteíca de estos organelos tiene varias
signaturas bacterianas:
¤ a) La proteína se inicia con formil metionina
¤ b) Sus ribosomas son semejantes a los bacterianos
¤ c) Los ribosomas de estos organelos son sensibles a
los antibióticos que inhiben la síntesis de proteínas en
las bacterias.
¨ 3.-Estos organelos tienen cromosomas circulares y no
presentan histonas.
¨ 4.- Utilizan el anillo FtsZ para su división

83. Organelos eucarióticos

84. Basándose en la secuencia de nucleótidos de los
cronómetros moleculares rRNA 16S y 18S de
células procarióticas y eucarióticas
respectivamente CARL WOESE desarrolló un
trabajo taxonómico revolucionario y
extraordinariamente importante que considera,
según sus propias palabras una nueva forma de
vida. En la propuestas de Woese se incluyen
representantes de todas las formas de vida, de
modo que propone un sistema de TRES
DOMINIOS.
Los Tres Dominios de Carl Woese

85. Los ribosomas

86. Los tres dominios de Woese

87. Los microorganismos dentro de la
clasificación de los seres vivos
A mediados del siglo XX: Se observa que la organización
celular de las bacterias y de las “algas azul-verde” es muy
diferente a la del resto de seres vivos.
En la 8ª edición del Manual Bergey´s (1974) se estableció:
Reino Prokaryotae dividido en:
Cyanobacteria (antiguas cianofíceas)
Bacteria
Reino Eukaryotae
En los años 70 se descubre que los procariotes constan de
dos grupos muy distintos (C. Woese y G. E. Fox):
Eubacterias (hoy Bacteria)
Arqueobacterias (hoy Archaea)

88. Organismos microscópicos y macroscópicos
¨ Hay microorganismos procarióticos y
eucarióticos, pero no hay “macroorganismos”
procarióticos

89. Excepciones a la regla: Macroorganismos
procarióticos
Epulopiscium fishelsoni 600 µm
Thiomargarita namibiensis 500 µm

90. Los tres grandes Dominios de la vida

93. Diferencia entre Procariotes y Eucariotes
¤ PROCARIOTES
¤ Genóforo
¤ Un sólo cromosoma
¤ ADN c.d., C.C.C
¤ No presentan membrana nuclear
(no hay núcleo auténtico)
¤ No existen histonas
¨ Replicación: no mitosis
¨ Organización del citoplasma
¤ No poseen orgánulos de tipo
eucariótico
¤ No tienen citoesqueleto
¤ Ribosomas de tipo 70S
¤ Flagelo: Un solo filamento
¨ EUCARIOTES
¤ Nucleoplasma
¤ Varios cromosomas
¤ ADN cadena doble lineal
(terminado en telómeros)
¤ Existe membrana nuclear (hay
núcleo auténtico)
¤ histonas
¨ Replicación: mitosis
¨ Organización del citoplasma
¤ Orgánulos (mitocondrias,
cloroplastos, REL y RER,
aparato de Golgi, lisosomas.
¤ Existe citoesqueleto,
corrientes citoplámcias
¤ Ribosomas de tipo 80S
¤ Flagelos y cilios 9+2

94. Célula Procariótica y Eucariótica
Procariote
Eucariote

95. Comparación entre una célula procariótica y
una eucariótica

96. Características diferenciales entre Bacteria,
Archaea y Eukarya
Bacteria Archaea Eukarya
Peptidoglicana Si No No
Lípidos Enlace éster Enlace éter Enlace éster
Ribososmas 70S 70S 80S
tRNA iniciador Formilmetionina Metionina Metionina
Intrones en tRNA No Si Si
RNA polimerasa Una (4
subunidades)
Varias (8-12
subunidades)
Tres (12-14
subunidades)
Ribosoma
sensible a:
Toxina diftérica No sensible Sensible
Cloranfenicol
Kanamicina
Estreptomicina
Sensible No No

97. Diferencias entre una célula eucariótica
animal y una vegetal