MICROBIOLOGIA CONCEPTO DE MICROORGANISMOS

1.- INTRODUCCION Los microorganismos o microbios son un variado grupo de seres vivos que tienen como característica común su reducida dimensión, siendo visibles solamente al microscopio. En los microorganismos están representados cinco grupos de seres vivos, virus, bacterias, protozoos, hongos y algas, Este pequeño tamaño proporciona a los microorganismos diversas ventajas como: - Rápido intercambio de sustancias con el medio externo, dado que la disminución del tamaño celular supone un aumento en la relación superficie volumen.

-Metabolismo muy rápido pues los compartimentos celulares están muy próximos a los metabolitos y nutrientes. Por ello pueden alterar rápidamente el medio en que viven, agotando los nutrientes e inundándolo de residuos. Las toxinas son productos metabólicos de algunos microorganismos que utilizan como arma de ataque-defensa ante los competidores. -Rápida multiplicación, basada en su eficaz metabolismo. Esto tiene aspectos positivos que utiliza la microbiología industrial en la fabricación de antibióticos, fermentaciones etc, y aspectos negativos, especialmente su capacidad invasora, siendo muchos de ellos seres patógenos .

-Pueden adaptarse a todo tipo de condiciones ambientales, por extremas que sean, formando según L. Margulis, una capa continua sobre la Tierra conocida como microcosmos. Por esta capacidad de adaptación y rápido metabolismo los microorganismos desempeñan papeles básicos de los ciclos biogeoquímicos

2.- MÉTODOS DE ESTUDIO DE LOS MICROORGANISMOS Para su estudio , se requiere de una población en crecimiento activo, lo que se llama cultivo, que necesita a su vez de un medio de cultivo que contenga los nutrientes precisos y mantenga una temperatura y pH óptimos Es necesario que el cultivo esté formado por individuos genéticamente homogéneo ( cultivo axénico, puro o clonal) por lo que es imprescindible someter a la muestra a métodos de aislamiento, a fin de separar una especie de otra

b) Según su estado físico: Son en general disoluciones de agua y nutrientes a los que se añade sustancias como la gelatina o el agar-agar para convertirlos en medios sólidos c) Según su utilidad: - Medio de enriquecimiento: usados para enriquecer un medio cuando el crecimiento de los microorganismos es muy lento - Medios de aislamiento: son medios con nutrientes que permiten el crecimiento selectivo de una especie microbiana e inhibe el de los demás. Por ejemplo medio con un determinado pH o con antibióticos

Métodos bioquímicos: utilizan galerías de identificación, que son placas rectangulares dotadas de pequeñas cubetas en las que se alojan una serie de sustratos con sus indicadores , en orden progresivo. Posteriormente se hace reaccionar con todas produciéndose un código de colores que es exclusivo para cada microorganismo Técnicas de biología molecular: se basan en el conocimiento de secuencias concretas del genoma de los microorganismos que hibridan con sondas de ADN ( fragmentos de ADN complementario de una de las hebras presentes en el microorganismo problema). Si se produce la hibridación la muestra es positiva

3.- LOS VIRUS Son los seres más simples y pequeños que se conocen. Básicamente son moléculas de ácido nucleico envueltas por una cubierta proteica. Son subcelulares, es decir, no tienen organización celular. Todos son parásitos intracelulares obligados, modifican mediante su ácido nucleico el metabolismo de la célula hospedadora, usándola para reproducirse. Fuera de la célula parasitada son estructuras inertes, ya que carecen de enzimas con las que desarrollar su propio metabolismo, siendo su única función transportar el ácido nucleico viral de una célula hospedadora a otra.

3.1 COMPOSICIÓN Y ESTRUCTURA La composición de un virus se refiere a su estado extracelular, conocido como partícula viral o virión, ya que en su estado intracelular su ácido nucleico se integra en la célula hospedadora y el virus desaparece temporalmente.

3.2 CLASIFICACIÓN DE LOS VIRUS Los virus se pueden clasificar según varios criterios. Algunos de ellos son: Por la célula que parasitan: Virus animales, vegetales o bacteriófagos. - Por su forma: Helicoidales, poliédricos o complejos. - Por tener o no envolturas: Virus envueltos o desnudos. - Por su ácido nucleico: ADNmc; ADNbc; ARNmc o ARNbc. mc = monocatenario bc = bicatenario

2.3. CICLO BIOLÓGICO DE UN VIRUS CICLO LITICO Y LISOGÉNICO 2.4 OTRAS FORMAS ACELULARES Estas moléculas, descubiertas recientemente, son, junto con los virus, estructuras inertes fuera de la célula, pero , si logran introducirse en una célula, interfieren su desarrollo normal, pudiendo causar su muerte. Trasposones Son secuencias de ADN bicatenario que se introducen en el ADN celular. Si el trasposón se inserta dentro de un gen, éste se inactiva (o provoca alteraciones en la síntesis proteica). Estas secuencias tienen capacidad replicativa, así que cuuantas más se repliquen, más trasposones aparecerán en la célula, pudiendo inactivar un gran número de genes.

Viroides Son secuencias de ARN circular que interfieren con el ARN celular. Se han encontrado sólo en núcleos de células vegetales, sobre todo, en cítricos. Pueden actuar como ribozimas y catalizar su propia replicación. Por esto se las considera las secuencias más antiguas, anteriores a las células más primitivas, es decir, antes de la formación del primer ser vivo. Priones Son proteínas alteradas que actúan provocando un cambio conformacional en proteínas normales, transformándolas en proteínas alteradas. Este cambio provoca a pérdida de la función en la proteína, pudiendo generar graves alteraciones en la célula. Éste es el caso del síndrome de las "vacas locas" o la encefalopatía espongiforme bovina y su variante en la especie humana.

3.1. Morfología y estructura bacteriana Capsula bacteriana Pared bacteriana Membrana plasmática Citoplasma: ADN, ribosomas e inclusiones y plásmidos Pili, fimbrias y flagelos

• Fotorganótrofas , utilizan energía lumínica pero también materia orgánica, por lo que son heterótrofas, como las bacterias verdes carentes de azufre. Quimioheterótrofas , son el grupo más abundante. Según el tipo de materia orgánica que utilicen hay bacterias saprobias,(materia orgánica muerta) parásitas (de otro ser vivo causándole un daño), simbióticas (asociadas a otro organismo con beneficio mutuo, como el género Rhizobium fijador de nitrógeno, asociado con leguminosas) e incluso hay bacterias depredadoras de otras bacterias (mixobacterias Otro criterio de clasificación de bacterias hace referencia al consumo de oxígeno: Bacterias aerobias : son aquellas que necesitan oxígeno para su metabolismo. Realizan la oxidación de la materia orgánica en presencia de oxígeno molecular, es decir, realizan la respiración celular.

b) REPRODUCCIÓN BACTERIANA El mecanismo de reproducción habitual en bacterias es la bipartición . Mediante este mecanismo se obtienen dos células hijas, con idéntica información en el ADN circular, entre sí, y respecto a la célula madre, y de contenido citoplásmico celular similar. La gran diversidad de las bacterias se debe a la elevada frecuencia de mutaciones y a procesos parasexuales, mediante los que intercambian material genético con otras bacterias, sean o no de la misma especie. Hay tres tipos de procesos parasexuales: 1.- Transformación Fragmentos de ADN que pertenecían a células lisadas (rotas) se introducen en células normales. El ADN fragmentado recombina con el ADN de la célula receptora, provocando cambios en la información genética de ésta.

2.-Transducción. Cuando una célula es atacada por un virus bacteriófago, la bacteria genera nuevas copias del ADN vírico. En la fase de ensamblaje se pueden introducir fragmentos de ADN bacteriano en la cápsida del virus . Los nuevos virus ensamblados infectarán nuevas células. mediante este mecanismo, una célula podrá recibir ADN de otra bacteria e incorporar nueva información. 3.- Conjugación Este proceso se lleva a cabo si la célula presenta el plásmido F , que contiene la información genética para formar pili , puentes que sirven de unión citoplásmica entre dos bacterias. La célula que presenta el plásmido se denomina F+ ; la célula que no lo contiene se llama F- . La bacteria F+ (donadora de información) se une a una bacteria F- (receptora) mediante uno de sus pili. A través de él introduce una hebra del plásmido F, de forma que la bacteria F- se convierte en bacteria F+.En ocasiones el plásmido se introduce en el anillo del ADN bacteriano . Entonces, la bacteria donadora se denomina Hfr (High

frequency of recombination). De esta forma la bacteria Hfr puede donar a otras células cualquier gen de su ADN.

c) Funciones de relación. Muchas bacterias tienen movilidad, ya sea por flagelos, contracción o reptación, acercándose o alejándose de los estímulos ambientales. Pueden responder también modificando su metabolismo adaptándolo a las condiciones concretas. Si el ambiente es desfavorable originan formas de resistencia conocidas como endosporas, formas de vida latente protegidas por una gruesa membrana, capaces de resistir condiciones extremas. Cuando el ambiente es favorable, germinan y originan bacterias funcionales

4.- PROTOZOOS Los protozoos son microorganismos eucariotas unicelulares heterótrofos sin pared celular. La mayoría son de vida libre en medios acuáticos o húmedos, aunque algunos se han adaptado al parasitismo, pudiendo producir enfermedades en el hombre. Toman la materia orgánica en disolución por pinocitosis o en estado sólido por fagocitosis. Predominan las formas móviles, mediante cilios, flagelos o seudópodos. Se reproducen asexualmente y sexualmente, normalmente por conjugación. Pueden originar estructuras muy resistentes, llamadas quistes, con las que sobreviven en condiciones adversas.

Los grupos más importantes son Flagelados , Rizópodos , Esporozoos y Ciliados . 1.-Flagelados, o Mastigóforos Se caracterizan por presentar flagelos que utilizan para el desplazamiento. Pueden tener vida libre , en agua dulce o salada, presentándose en forma individual o en colonias. También existen grupos parásitos , entre ellos se pueden destacar los siguientes: Trypanosoma gambiense y Tripanosoma rhodesiense: son individuos parásitos que producen la mortal “enfermedad del sueño Gonyaulax catenella: especie de vida libre que forma grandes agrupamientos de individuos. Que reciben el nombre de “marea roja” y son alimento de bivalvos (mejillones). Estos protozoos producen una toxina inofensiva para los mejillones pero en el hombre produce envenenamiento

2.- Rizópodos, o Sarcodinos Incluye protozoos muy sencillos cuya característica general es que forman pseudópodos para el desplazamiento, Su estructura está formada por un citoplasma con núcleo y orgánulos no permanentes. Algunos grupos presentan una estructura externa dura llamada Teca, que puede ser de carbonato cálcico como los Foraminíferos, o de sílice como los Radiolarios. En este grupo aparecen individuos de vida libre y, también, parásitos. Entre los más conocidos se encuentran: Amoeba proteus: especie de vida libre. Entamoeba histolytica: especie parásita que produce la disentería amebiana. Entamoeba gingivalis: vive en la boca de mamíferos, es comensal.

Esporozoos Protozoos parásitos con una estructura muy simple, debido su forma de vida. Viven en el interior de células, cavidades corporales o líquidos corporales. Atacan a todo tipo de animales causando enfermedades muy graves. Son capaces de formar esporas muy resistentes. Los más representativos son: Toxoplasma. Produce la toxoplasmosis, la gravedad de esta enfermedad depende del tejido que se vea afectado. Plasmodium malarie y P. Falciparum: estas dos especies provocan la grave enfermedad de la malaria

Ciliados Presentan cilios distribuidos por toda la membrana celular o en localizaciones determinadas (en torno a la boca, periestomáticos). Los cilios sirven para el desplazamiento del individuo o para la captura de alimento. La estructura del ciliado es compleja. , en el citoplasma se observa: un macronúcleo que se encarga del control de la célula un micronúcleo que actúa en la reproducción sexual que presenta este grupo

Los ciliados pueden dividirse mediante reproducción asexual , por procesos de bipartición o gemación. También pueden reproducirse sexualmente mediante un proceso muy complejo denominado conjugación Los representantes más conocidos son: Paramecium: ciliado que aparece en aguas dulces que contengan restos vegetales. Vorticella: también aparece en aguas dulces.

5.- ALGAS MICROSCOPICAS Estos individuos se caracterizan por ser autótrofos fotosintéticos ; presentan clorofila a y otros pigmentos como carotenos, fucoxantina o ficobilinas. La estructura celular está rodeada por una pared de celulosa además de otros polisacáridos como la pectina, los xilanos y los mananos. A veces contienen carbonato cálcico (algas calcáreas) o sílice como las diatomeas Las algas unicelulares suelen presentar flagelos para realizar su desplazamiento. También aparecen flagelos en los individuos que forman colonias. La forma de reproducción puede ser asexual, por bipartición, o sexual. En algunos grupos la reproducción sexual se realiza cuando las condiciones del medio son desfavorables. Estos seres pueden aparecer con formas unicelulares o en colonias donde se aprecia reparto de funciones.

Los grupos más representativos son Euglenofitas , Crisofitas , Dinoflagelados y Clorofitas . Euglenofitas Seres unicelulares de agua dulce. Presentan cloroplastos de triple membrana, no doble, con clorofila a y b. Estas algas presentan movilidad debido a que tienen flagelos . Crisofitas Algas pardo-amarillentas debido a la presencia de un pigmento denominado fucoxantina . Estos seres tienen paredes celulares muy rígidas que están formadas por celulosa y compuestos silíceos. A este grupo pertenecen las algas Diatomeas cuyos caparazones tapizan los fondos marinos. Dinoflagelados Son algas con pigmentos rojos aunque algunos individuos de este grupo carecen de pigmentos y son heterótrofos, parecen protozoos. Los Dinoflagelados junto con algunos Rizópodos (protozoos) son los responsables de las mareas rojas tóxicas.

Clorofitas Son algas con un intenso color verde. Los individuos de este grupo pueden presentar vida libre o formas coloniales. En las formas coloniales puede existir una repartición del trabajo. También aparecen los sincitios, que son estructuras polinucleadas, formadas por fusión de varios individuos que comparten el citoplasma celular sin que exista membrana de separación entre ellos. 6.- HONGOS MICROSCÓPICOS Los hongos son organismos unicelulares o pluricelulares . Tienen nutrición heterótrofa . Los hongos son saprofitos , por lo que se alimentan de materia en descomposición; de ahí su relevancia dentro del ciclo de la materia. También aparecen individuos parásitos y otros simbiontes como los que forman los líquenes.

Las células de los hongos suelen presentar una pared formada por quitina u otro polisacárido como los glucanos . La reproducción de los hongos puede ser de forma asexual mediante esporas a las que se denomina conidiospora . También puede ser de forma sexual mediante la formación de gametangios , que formarán esporas sexuales . Las esporas sexuales reciben un nombre distinto atendiendo al grupo al que pertenecen; así encontramos Ascosporas o Basidosporas, por ejemplo.

Dentro de los hongos microscópicos se pueden destacar los siguientes: Hongos mucosos También se les conoce como hongos acuáticos. Algunos autores los incluyen dentro del grupo de los Protoctistas ya que son similares a las amebas y en la fase vegetativa pueden desplazarse con movimiento ameboide. El hábitat de estos hongos es el bosque húmedo con suelos fríos y ricos en materia en descomposición .. Estos mohos no presentan hifas, ni micelio. En condiciones desfavorables realizan reproducción sexual Plasmodiophora brassicae, que es el responsable de la hernia de la col que ataca a las raíces de crucíferas.

Levaduras Son seres unicelulares ; no forman hifas, ni micelio. Forman colonias de células dotadas de un pared gruesa Se reproducen asexualmente por gemación y sexualmente, formando Ascosporas . Son importantes desde el punto de vista económico por ser las responsables de las fermentaciones , producir un gran número de antibióticos y provocar un número importante de enfermedades en vegetales . Tienen una gran importancia económica, pues las fermentaciones del vino, cerveza y pan las realizan levaduras del género Saccharomyces. El género Cándida es una levadura patógena.

Mohos filamentosos Están formados por filamentos pluricelulares llamados hifas , que se reúnen para formar un cuerpo o micelio . Las hifas pueden ser tabicadas, y se denominan hifas septadas, o no presentar tabiques, y reciben el nombre de hifas sifonadas. Resisten condiciones extremas de acidez, de falta de humedad o de alta concentración de azúcares Penicillum, productor de antibióticos o el moho del pan (Rhizopus)