Unidad 2 del temario de Microbiologia de la carrera de Ingenieria Bioquimica de la Universidad Autonoma de Zacatecas

1. Unidad 2
Estructura de los microbios
EL MUNDO MICROBIANO: PROTISTAS, EUCARIOTAS Y
PROCARIOTAS
• Diversidad microbiana
• Resultado de la Evolución microbiana
• Diversidad estructuraly funcional en células microbianas
• Miles y millones de años de experimentación evolutiva
TAXONOMÍA. - ciencia de la clasificación biológica
Se descompone en tres partes independientes pero interrelacionadas:
1. Clasificación. - Estructuración de los organismos en grupos o taxones en
función de semejanzas mutuas o del parentesco evolutivo.
2. Nomenclatura. - Rama de la taxonomía que se ocupa de la asignación
de nombres a grupos taxonómicos de conformidad con normas publicadas.
3. Identificación. - Es el lado práctico de la taxonomía que consiste en
establecer que un organismo determinado pertenece a un taxón
reconocido.
El creador de la Taxonomía fue el botánico sueco Carl Linneo
 En 1735 publicó su Systema naturae (Sistema natural), el primero de
una serie de trabajos en los que presentó su nueva propuesta
taxonómica para los reinos animal, vegetal y mineral.
 También utilizó su nomenclatura binómica para nombrar plantas
específicas, seleccionando un nombre para el género y otro para la
especie.

2.  En la actualidad se utiliza el sistema de Linneo, pero los seres vivos
se clasifican sobre la base criterios genéticos, que son los factores
que regulan la expresión de los factores anatómicos
Luego de comenzar a conocerse la existencia de microorganismos, en
1866, Ernest Haeckel creó un tercer reino que llamó los Protistas.
Fue posible el reconocimiento de las células eucariotas y procariotas
(bacterias en un reino separado de microorganismos sin núcleo al que se le
dio el nombre de Procariotae)
En 1969, R. H. Whittaker propuso un sistema de clasificación en cinco
reinos:
• Monera, Protista, Fungi, Plantae y Animalia
• VIRUS no son asignados a ningún reino ya que son microorganismos
acelulares que comparten sólo unas pocas características de seres
vivientes.
PROTISTAS
• El reino protista está integrado por una gran diversidad de organismos,
incluye tanto unicelulares como pluricelulares, muy variados en cuanto a
sus formas de locomoción y nutrición
• Son importantes productores de alimento y liberadores de Oxígeno.
• Algunos también causan enfermedades al ser humano
• Célula eucariota
• Autótrofos y heterótrofos = función de su fuente de carbono
• Generalmente de reproducción asexual, aunque también hay algunos que
presentan reproducción sexual (Reproducción sexual: Unión de gametos
compatibles)
• Aerobios (presencia de oxígeno)
• Diversidad en formas de locomoción

3. EUCARIOTAS Y PROCARIOTAS
• Protozoarios, algas, hongos y animales (copépodos, cladóceros,
tardígrados, rotíferos y ácaros)
• Bacterias (Procariotas)
TIPOS DE MICROORGANISMOS Y ESTRUCTURAS CELULARES
BACTERIAS
Características generales:
• Tamaño, forma y agrupamiento
• Se podría esperar que organismos pequeños, relativamente simples como
las bacterias, fuesen uniformes en cuanto a forma y tamaño. Aunque es
cierto que muchas bacterias tienen una morfología similar, existen
importantes variaciones
• Las bacterias suelen presentar un pequeño tamaño, por lo general menor
que el de una célula eucariótica típica.
 Una bacteria grande Beggiatoa gigantea (40 µm)
 1993: bacteria que mide 0.5mm de longitud, Epulopiscium(pez cirujano)
 1999: bacteria mide 700 µm Thiomargarita (Lago de Namibia)
 Pequeñas • Haemophilus influenzae más pequeñas 0.25 x 1.2 µm
• Los organismos celulares cultivables más pequeños que existen son las
micoplasmas, muchos de los cuales no superan los 0.2 mm de diámetro
• Las nanobacterias o ultramicrobacteriasmiden en torno a 0.05 mm, pero
la mayoría no se han podido cultivar

4. Antibióticos. - Son cristales y se eliminan por la orina
ESTRUCTURAS BACTERIANAS
COMPARACIÓN ENTRE CÉLULAS EUCARIOTICAS Y
PROCARIOTICAS
PROCARIOTA
• Membrana citoplásmica
• Nucleoide
• Ribosomas
• Citoplasma
• Pared celular
• Mesosomas

5. EUCARIOTA
• Membrana citoplásmica
• Retículo endoplásmico
• A. Golgi
• Ribosomas
OTRAS ESTRUCTURAS (ACCESORIAS)
• Cápsula
• Flagelo
• Proteínas de superficie
• Espacio periplásmico
• Pili o pilus
• Fimbrias
CITOPLASMA BACTERIANO
• Es un gel de alta presión osmótica
• Finamente granular al microscopio
NUCLEOIDE
• Es el material genético de la bacteria
• Cromosoide único formado por ADN de doble hebra circular
• Compactada por sobreenrrollamiento
MEMBRANA CITOPLASMÁTICA
• Es la fina membrana que protege el citoplasma
• Cumple con el modelo de Singer de unidad de membrana
• Está constituida por una bicapa fosfolipídica y proteínas, tanto integrales
como periféricas

6. MODELO DEL MOSAICO FLUIDO
• Principal barrera de permeabilidad celular
• Proteínas y otros componentes de la respiración celular y fosforilación
oxidativa
• Es un soporte para la síntesis y translocación de las macromoléculas
externas que forman la pared celular y los exopolisacáridos
• Es el lugar de síntesis de enzimas y de proteínas en general
• Sirven de sitio de anclaje del Cromosoide bacteriano a la membrana
celular
• Participando en su separación luego de la replicación y en la formación de
un septum que dividirá las células hijas (Fisión binaria. - Manera de
reproducción asexual, consiste en la duplicación del ADN y la división del
citoplasma de manera simultánea, dando lugar a dos células hijas
idénticas.
PARED CELULAR
• Es el soporte físico de la célula
• Participa en la interacción agente-hospedero(facilitando la adherencia)
• Componente básico de la pared celular: peptidoglicano o mureína
(polisacáridos)
• Presente en todas las bacterias, excepto los Micoplasmas que carecen de
pared celular
PÉPTIDOGLICANO
• Macromolécula que se dispone como una red alrededor de la célula
bacteriana
• Cadenas de dos aminoazúcares alternados:
• N-acetil glucosamina
• ácido N-acetil murámico, unidos por enlace ß-1-4.

7. • Las cadenas de azúcares se unen entre sí por la unión de los
tetrapéptidos de una cadena con la otra. (resistencia)
• Existen diferencias en la composición y estructura de la pared celular
entre las bacterias
• Permite clasificar las bacterias en: Gram (+) y Gram (-)
• Tinción diferencial(Gram)
• Debe su nombre al bacteriólogo danés Christian Gram, que desarrolló la
técnica en 1884
PARED CELULAR EN BACTERIAS GRAM (+)
• El peptidoglucano se dispone en varias capas lo que le otorga grosor a la
pared
• Atravesado por polisacáridos ácidos, denominados: ácidos teicoicos y
lipoteicoicos Dos clases: poliglicerol fosfato y poliribitol fosfato
• Los poliglicerolfosfatos están unidos a la membrana celular y se les
denomina ácidos lipoteicoicos (poliglicerol = Acido lipotecoico)
• Los poliribitolfosfato o ácidos teicoicos están unidos al peptidoglicano
• Estabilización del peptidoglicano y la captura de Mg++
PARED CELULAR EN BACTERIAS GRAM (-)
• Su pared celular es más delgada, pero más compleja que la de los Gram
(+)
• El péptidoglicano se dispone en una sola capa, pero por fuera de ella se
encuentra una segunda membrana denominada membrana externa
• La membrana externa es una membrana asimétrica
• Porque monocapa interna está formada por fosfolípidos y el monocapa
exterior está formada por un tipo especial de lípido, denominado
lipopolisacárido (LPS)
• El LPS es una molécula anfipática que contiene tres regiones diferentes:
el lípido A, el core y el antígeno O

8. • El lípido A, es un complejo de azúcares, fosfatos, ácidos grasos y forma
una bicapa con los fosfolípidos de la membrana externa. Además, es el
responsable de la toxicidad del LPS
• El core, es un oligosacárido de 4 a 5 azúcares, algunos infrecuentes como
las heptosas y un azúcar de 8 carbonos, denominado ceto-eoxioctanoico
(KDO) . Sirve de enlace entre el lípidoA y el Antígeno O
• El antígeno O, está formado por cadenas de 25 o más unidades de
azúcares repetidas
• El LPS constituye una endotoxina, que se libera cuando la bacteria se
divide o muere
CÉLULAS CARENTES DE PARED CELULAR NATURALES E
INDUCIDAS
ESPACIO PERIPLÁSMICO
• Es un espacio entre la membrana citoplasmática y la superficie interna de
la membrana externa
• Consistencia gelatinosa probablemente debido a la presencia de
abundantes proteínas periplásmicas. Es exclusivo de Gram negativas
• El periplasma contiene diferentes tipos de proteínas entre ellas:
• Enzimas hidrolíticas que permiten la degradación inicial de algunos
nutrientes

9. • Proteínas de unión que inician el proceso de transporte de sustratos
• Quimiorreceptores, que son proteínas implicadas en respuestas
quimiotácticas
MEMBRANA EXTERNA
• Numerosas proteínas: Porinas (proteína que forma canales)
• Poros que comunican el exterior con el espacio periplásmico.
• Las porinas constituyen poros de difusión inespecíficos que permiten el
paso de sustancias hidrofílicas y no mayores de 700 Daltons (aminoácidos
o disacáridos)
ESTRUCTURAS ACCESORIAS
• Exopolisacáridos: Cubierta de naturaleza polisacárido que las rodea
• Sintetizados en la membrana citoplasmática
• Cápsula y glicocálix
CÁPSULA
• Tienen una unión firme a la bacteria, son rígidas y excluyen partículas
• Su función es proteger a las bacterias de la fagocitosis
• Los polisacáridos capsulares son antigénicos (Antígeno K)
GLICOCALIX
• Es flexible, se une de forma laxa
• Participa en la formación de biopelículas
• Esta forma de crecimiento bacteriano se caracteriza por la formación de
microcolonias rodeadas de glicocálix
• Antimicrobianos, anticuerpos y de la fagocitosis
FLAGELOS (ANTIGENO H)
• Los flagelos son apéndices filamentosos, helicoidales, que se emplean en
la movilidad bacteriana

10. • Las bacterias nadan rotando los flagelos, como una hélice.
• Están presentes sólo en los bacilos
• 0.02 micras y 5 – 15 micras
POSICIÓN DE LOS FLAGELOS
FIMBRIAS
• Son pequeñas fibras de naturaleza proteica.
• Se encuentran en la superficie de muchas especies de bacterias.
• Su número varía entre 100 y 1000 por bacteria
• Su tamaño entre 2 a 9 nm de diámetro y 1 a 5 μm de longitud.
• Estas estructuras son de gran importancia en la adhesión de la célula
bacteriana a las superficies que van a colonizar
• Estructura similar al flagelo
• Naturaleza proteica
• Son más numerosas que los flagelos y mucho más pequeñas
• Sirven para la Adhesión

11. LOS PILI
• Estructuras similares a las fimbrias
• Mas largos
• Menor cantidad que las fimbrias
• Solo se observan Microscopio electrónico
• Producido por bacterias capaces de transmitir su información genética a
otras mediante conjugación bacteriana.
• Su longitud llega a alcanzar las 10 μm.
• También sirven para la Fijación
• Tienen receptores específicos para algunos tipos de virus
ENDOSPORAS
• Algunas especies del dominio bacteria pueden formar endospora
• También llamada espora bacteriana
• Por un proceso llamado Esporulación (tipo de reproducción asexual que
tiene como medio de reproducción tanto esporas como endosporas)
• Los microorganismos detectan y se adaptan a los cambios en su
ambiente.
• Cuando se agotan los alimentos favorecidos, algunas bacterias pueden
llegar a ser móviles para buscar alimentos, o pueden producir enzimas para
explotar recursos alternativos.
• Un ejemplo de una estrategia extrema de la supervivencia empleada por
ciertas bacterias que son Gram positivas y de bajo contenido de G+C es la
formación de endosporas.
• Este proceso de desarrollo complejo se inicia a menudo en respuesta a la
privación de nutrientes.
• Esto permite que la bacteria produzca una célula “inactiva” y altamente
resistente para preservar el material genético de la célula en tiempos de
estrés extremo.

12. • Otras especies también producen esporas, pero con otra composición
• La de bacterias es única en cuanto a su grado de resistencia térmica, a la
desecación, radiación, ácidos y desinfectantes químicos, etc.
• Pueden permanecer en este estado mucho tiempo que se conoce como
tiempo de latencia
ESTRUCTURA
• Impermeables a los colorantes, formada por 4 capas:
• Exosporio: una capa fina y delicada de naturaleza proteica
• Cubierta de la espora: varias capas de proteínas específicas de la espora
• Córtex: capa de péptidoglicano con uniones laxas
•Núcleo o protoplasto de la espora: Pared celular normal, membrana
citoplasmática, el citoplasma, nucleoide, etc.
Nota: Contiene ácido dipicolínico en el núcleo de la endospora, que cuando
se combina con calcio forma el dipicolinato de calcio, que es la capa
responsable de la resistencia de la espora bacteriana.
PROPIEDADES
• Núcleo de una espora madura difiere mucho del núcleo de una célula
vegetativa o viable
• En la endospora el núcleo está parcialmente deshidratado (10-30%), el
citoplasma es un gel más denso por la poca cantidad de agua
• Aumenta la termorresistencia de las esporas y confiere resistencia a las
sustancias químicas
• El pH del citoplasma es menor que en una célula vegetativa.
• La endospora contiene niveles altos de unas proteínas específicas
llamadas: pequeñas proteínas ácidos solubles de la espora (SASPs)
• Se forman en el proceso de esporulación y tienen por lo menos dos
funciones

13. • Se unen al DNA para protegerla de las condiciones extremas (Luz UV,
desecación y calor seco)
• Estas proteínas son fuente de carbono y energía en su transición a la
célula vegetativa
FORMACIÓN
• Es una estructura inerte y termorresistente
• Tarda 8 hrs en formarse
• Intervienen 200 genes
• Cuando se forman, la síntesis de proteínas funcionales en célula
vegetativa se detiene
• Se Sintetizan nuevas proteínas específicas
GERMINACIÓN
• Latencia de la endospora puede ser de varios años
• Pero cuando las condiciones son idóneas la endospora germina a célula
viable o vegetativa en tres pasos:
• activación, germinación y crecimiento
• Perdida del dipicolinato de calcio y de los componentes del cortex
• Desnaturalización de las SASPs
• Crecimiento: aumento de tamaño de la célula por la acumulación de agua
• Síntesis de Novo de RNA, DNA y proteínas