Este documento describe la clasificación histórica y actual de los microorganismos. Comienza explicando las clasificaciones del siglo XIX de los reinos Plantae, Animalia y Protista. Luego describe los cambios introducidos por Copeland, Margulis y Woese, estableciendo los reinos actuales de bacterias, archaeas y eucariotas. Finalmente, explica brevemente la estructura y función de las células procariotas y sus componentes como la membrana, pared celular, ADN y estructuras especializadas.

1. Clasificación de
los
Microorganismos
M. PAZ
UMG-2011

2. Siglo XIX
 Reino Plantae:
– algas (inmóviles y fotosintéticas)
– hongos (inmóviles y no fotosintéticos),
 Reino Animalia
– Infusorios (microorganismos móviles)
 organismos perfectos: dotados de todos los
sistemas orgánicos presentes en seres superiores.
 Divididos en metazoos, protozoos y bacterias

3. Cambios históricos
 Haeckel (1866): introdujo reino Protista
– Seres vivos sencillos, fotosintéticos y/o móviles
– Protozoos, algas, hongos y bacterias.
 Copeland (1938): introdujo reino Monera
– Separa a las bacterias.
 Margulis (1969): introdujo reino Fungi y reino
Protoctista (m.o. eucariotas y parientes
macroscópicos: mohos mucosos no hongos).
 Woese (1977): ARQUEOBACTERIAS Y
EUBACTERIAS

4. Taxonomía molecular

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

6. Procariotas
 organización celular
 material genético (cromosoma circular de
ADN de doble hebra) inmerso en el
citoplasma
 Replicación: fisión binaria
 carecen de orgánulos rodeados de
membrana
 Ribosomas: coeficiente de sedimentación
de 70S
 Citoplasma envuelto por una membrana
celular
 Pared celular de peptidoglicano, excepto
las arqueas.

7. TAMAÑO: célula eucariota vrs célula procariota

8. Tamaños

9. cocos bacilos espiroquetas
FORMAS DE LAS BACTERIAS

10. Formas
1. Cocos: (células más o menos esféricas);
2. Bacilos: (en forma de bastón, alargados), que a su vez pueden tener
varios aspectos:
cilíndricos
fusiformes
en forma de maza, etc.
Según los tipos de extremos, éstos pueden ser:
redondeados (lo más frecuente), cuadrados, biselados, afilados.
3. Espirilos: al igual que los bacilos, tienen un eje más largo que otro,
pero dicho eje no es recto, sino que sigue una forma de espiral, con
una o más de una vuelta de hélice.
4. Vibrios: proyectada su imagen sobre el plano tienen forma de coma,
pero en el espacio suelen corresponder a una forma espiral con
menos de una vuelta de hélice.
Otros tipos de formas:
filamentos, ramificados o no anillos casi cerrados formas con
prolongaciones (con prostecas)

11. Formas
cocos
espiroquetas
bacilos
vibrios
filamentosas

12. Superficie vs. volumen
• la relación superficie/volumen (S/V) es muy alta.
• En una célula esférica: cuanto menor sea el radio (r) mayor será esta
relación, lo que significa que el pequeño tamaño de las bacterias
condiciona un mayor contacto directo con el medio ambiente
inmediato que las rodea
• reciben las influencias ambientales de forma inmediata.
• condiciona una alta tasa de crecimiento.
• La velocidad de entrada de nutrientes y la de salida de productos de
desecho es inversamente proporcional al tamaño de la célula, y a su
vez, estas tasas de transporte afectan directamente a la tasa
metabólica. Por lo tanto, en general, las bacterias crecen (se
multiplican) de forma rápida.

13. Superficie vs. volumen
Tamaño pequeño
intercambio más
eficiente, permite
mayor velocidad
metabólica

14. Agrupaciones
 Las bacterias normalmente se multiplican por
fisión transversal binaria. En muchas especies,
las células hijas resultantes de un evento de
división por fisión tienden a dispersarse por
separado al medio, debido a la actuación de
fuerzas físicas (movimiento browniano).
 Esto hace que al observar al microscopio una
población de estas bacterias veamos
mayoritariamente células aisladas.
 Diplococos y diplobacilos

15. Agrupaciones
 Si la tendencia a permanecer unidas es mayor y
por más tiempo, nos encontramos con varias
posibilidades, dependiendo del número de planos
de división y de la relación entre ellos:
– Estreptococos o estreptobacilos
 Si existe más de un plano de división, en el caso
de cocos podemos encontrar tres posibilidades:
– dos planos perpendiculares: tétradas o múltiplos
– tres planos ortogonales: sarcinas (paquetes cúbicos)
– muchos planos de división: estafilococos (racimos
irregulares).
 Bacilos: en empalizada, en V o L, “letras chinas”.

18. Estructura celular

19. Pared celular
 Bacteria:
– Gram positivo
– Gram negativo
– Sin pared
 Archaea:
– Diversas estructuras
– Sin pared

20. Funciones de la pared
 Rigidez (mantener la forma, evitar la lisis).
 Comunicación con el medio exterior.
 Puede estar involucrada en patogenicidad
(LPS)
 Barrera para algunas moléculas.
 Espacio periplásmico (enzimas de
transporte, hidrolíticas, etc.)

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

22. Formación de Protoplastos
Alta
concentración
de solutos
Lisozima -- proteína que rompe el enlace
glicosídico 1-4 en el peptidoglicano
Baja concentración
de solutos

23. Gram + Gram-
Bacteria

24. Estructura del Peptidoglicano

27. Pared Celular Gram Positivo

28. Otros compuestos químicos
característicos de la pared de
Gram+
 Ácidos Teicoicos
– Polímero de alcohol (ribitol
o glicerol)
 Ácidos Teicurónicos
 Ácidos Lipoteicoicos
– Polímero de 16 a 40
unidades de glicerol unido
a un glicolípido
 Ácidos Micólicos

29. Membrana Externa de Gram Negativos
Porinas - proteínas que permiten el pasaje de moléculas
pequeñas a través de la membrana
- específicas e inespecíficas

30. Lipopolisacárido (LPS)
• Lípido A (NAG-P + grupos acilos)
• Núcleo del polisacárido
– contiene KDO (cetodesoxioctonato) y otros carbohidratos
(ramnosa, ácido galacturónico)
– usualmente específico de especies
• O-antígeno
– número de repeticiones variables
– también contiene carbohidratos
– específico de cepa
• A menudo tóxico para animales - endotoxina
• Crea superficies densamente hidrofílicas

31. Funciones del Periplasma
(E. coli)
•Proteínas de periplasma de E. coli
•Proteínas de unión para aminoácidos
• histadina, arginina
•Enzimas de biosíntesis
•Ensamblado de mureína
•Enzimas de degradación de polímeros
•proteasas
•Enzimas detoxificantes
•Beta-lactamasas: penicilinasa

32. Algunas bacterias no poseen pared
• Mycoplasma
• Membrana celular más gruesa
• pueden tener esteroles y lipoglicanos.
• Pleomórficos

33. Pared celular de Archaea
 No contiene peptidoglicano
 Puede ser de
– pseudopeptidoglicano (pseudomureína) tiñe
G+
– pseudomureína cubierta de proteína, tiñe G+
– monocapa superficial de proteína o
glicoproteína, sin pseudomureína (halófilos,
metanogénicos y termoacidófilos) tiñe G -
 Existen Archaea sin pared

34. Pseudopeptidoglicano de Archaea

35. Funciones de la pared
 Rigidez y resistencia osmótica (mantener la
forma, evitar la lisis).
 Comunicación con el medio exterior.
 Puede estar involucrada en patogenicidad (LPS)
 Barrera para algunas moléculas (porinas en
gram negativos).
 Espacio periplásmico (enzimas de transporte,
hidrolíticas, etc.)

36. Estructura:
 Bicapa fosfolipídica con proteínas embebidas;
puede contener también hopanoides de
estructura similar al colesterol.
 En Archaea, éteres de alcohol isoprenoide,
algunas forman monocapas.
La membrana celular

37. Estructura de la Membrana
Citoplasmática

38. Membrana citoplásmica

39. Los lípidos en Bacteria y Archaea tienen
diferentes enlaces químicos
Ester - Bacteria Eter - Archaea
Isopreno

40. Funciones de Membrana
Citoplasmática
 Barrera de Permeabilidad
– sólo moléculas pequeñas, sin carga, hidrofóbicas,
pueden atravesar la membrana por difusión.
 Ancla de Proteínas
– transporte, generación de energía, quimiotaxis
 Generación de fuerza proton motriz
 En fotótrofas: Estructuras intracitoplasmáticas, soportan
el aparato fotosintético
(Vesículas y túbulos)
 Síntesis de pared y estructuras extracelulares.

41. Membrana citoplasmática
de E. coli

42. Estructura celular procariota - ADN
 No tiene núcleo. El ADN está en el citoplasma
– “nucleoide”: zona que ocupa el ADN
 Es haploide.
– Genoma es una única molécula de ADN de doble cadena,
circular.
 El genoma contiene 1 - 6 x 106 pares de bases (bp)
– procariotas de vida libre: 1000-5000 genes
 No contiene histonas (proteínas para empaquetamiento de
ADN).
 Puede contener otros elementos genéticos no genómicos:
plásmidos y genomas fágicos.

43. Procariotas
 No tienen
membrana
nuclear

44. ADN Cromosómico
–No hay procesamiento del
ARNm
–La transcripción está ligada
a la traducción.
–ADN circular
cerrado
–Superenrrollado.

45. Citoplasma
 Proteínas (enzimas, complejos
enzimáticos, estructurales)
 Ribosomas (70S: 55 proteínas, rARN 5S, 16S,
23S)- polisomas
 mARN, tARN
 Otras macromoléculas, solutos
 Sin estructura visible al microscopio
 No tienen citoesqueleto.

46. Estructuras características
 Estructuras con funciones específicas.
 No todos los microorganismos las tienen.
 Son características de género y especie
(taxonomía)
 Ejemplos:
– fimbrias, flagelo, pili, endospora, cápsula, inclusiones
citoplasmáticas

47. Fimbrias - Pili
 Fimbria - filamento proteico corto,
involucrado en funciones de
adhesión a superficies.
 Pelo sexual - unión a célula
receptora durante la conjugación.

48. Flagelos
Más de 40 genes involucrados
La energía la proporciona la fuerza protomotriz

49. Sólo detectados por técnicas de tinción específicas
Flagelos

50. Barra 0,5 micras
Anaerobaculum mobile sp.
Flagelo insertado lateralmente

51. Endosporas
 Resistencia al calor, radiación, desecación.
 Producidas principalmente por los géneros Bacillus y
Clostridium
 Permite la supervivencia en ambientes desfavorables
 ADN protegido por ácido dipicolínico y proteínas.
 Luego de la activación por stress, la disponibilidad de
nutrientes dispara la germinación y el crecimiento
 La localización de la espora en la célula puede ser usada
para su identificación

52. Estructura de la espora

53. Formación de esporas
A- el ADN se duplica y enrolla alrededor del eje central (filamento
axial)
B- Uno de los cromosomas se rodea de membrana plasmática.
C- el protoplasto es rodeado por la célula madre
D- se sintetizan las cubiertas de la espora.
E- se elimina agua, se forma estructura resistente al calor.
F- se libera la espora por lisis de la célula madre.
En B. subtilis 6-7 horas, 50 genes.

54. Inclusiones citoplasmáticas
 Algunas bacterias tienen estructuras
internas
– gránulos de almacenamiento -
polifosfato,azufre, polihidroxibutirato
(PHBs)
– vesículas de gas – flotación
– Carboxisomas, clorosomas.

55. Gránulos de polihidroxibutirato (PHBs)
vesículas de gas
flotación

56. Cubiertas extracelulares
 Glicocálix: Material externo a la pared celular
– Cápsulas - Material en la superficie celular
– Capas mucilaginosas - Material adherido, menos fuertemente
– Capa S: Subunidades proteicas o glicoproteicas.
 G+, G- y Archaea
 Pueden constituir la pared
 Funciones
– Protección contra defensas del huésped (fagocitosis)
– Protección contra desecación
– Protección contra virus, toxinas
– Adhesión a superficies (células, objetos inanimados)
formación de biofilms.

57. Glicocálix
Tinción negativa
Microscopía
electrónica

58. El árbol filogenético universal

59. Diferencia entre la estructura celular de
Bacteria, Archaea y Eucarya
Propiedad Bacteria Eucarya Archaea
Membrana
nuclear
NO SI NO
Organelos NO SI NO
Tamaño
ribosoma
70S 80S 70S
Peptidoglicano
en la pared
SI NO NO
Esteroles en
membrana
NO
(hopanoides)
SI SI
Lípidos de
membrana
Ester unidos
a glicerol
Ester unido a
glicerol
Eter,
ramificados

61. ¿Cómo se estudia?
 Microscopía (óptica y electrónica)
 Análisis químicos y bioquímicos
 Estudios genéticos (mutaciones)
– BIOLOGÍA MOLECULAR
– BIOTECNOLOGÍA