Fundamentos de microbiologia. Diversidad celular

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TEMA 2DIVERSIDAD CELULAR

FUNDAMENTOS DE MICROBIOLOGIA

LUZ‐FACING‐EIQ ‐DIB.© Dra. Cateryna Aiello Mazzarri ,2012

DIVERSIDAD CELULAR

Aun los organismos mas simples pueden incluir

Células yMicroorganismos

La mayoría tiene diámetros de La mayoría tiene diámetros de 0.1 mm o menores.0.1 mm o menores.

Aun los organismos mas simples pueden incluir reactores químicos, información, sistemas de control y operaciones de transferencia de masa de gran sofisticación, eficiencia y organización.


DIVERSIDAD CELULAR

Los organismos vivos pueden encontrarse en

TEORIA CELULAR

1838

Todos los sistemas vivos están compuestos de células y sus productos

Los organismos vivos pueden encontrarse en todos los ambientes. La temperatura, pH y humedad optima varían de un organismo a otro.


TIPOS DE ORGANISMOS

Psicrofilos: < -20 ºCMesófilos: 20 50 ºCTEMPERATURA

Las células pueden crecer a diversas temperaturas desde < -20 ºC a >110 ºC

Mesófilos: 20 – 50 ºCTermófilos: > 50 ºC

TEMPERATURA OPTIMA


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TIPOS DE ORGANISMOS

Algunas células requieren de oxigeno para su crecimiento y metabolismo, otras no lo requieren y algunas pueden o no utilizarlo

AerobiosAerobiosREQUERIMIENTOS

AnaerobiosAnaerobiosFacultativosFacultativos

REQUERIMIENTOS DE

OXIGENO


TIPOS DE ORGANISMOS

Muchos organismos tienen pH óptimos muy bajos pH = 1 o 2Otros pH pueden crecer bien a pH > 9Algunos tienen la habilidad de crecer y a bajo pH y elevadas

pH

crecer y a bajo pH y elevadas temperaturas.


TIPOS DE ORGANISMOS

La mayoría crece donde la actividad de agua es elevadaAlgunos crecen en superficies sólidas con escasa humedadOtros pueden crecer en soluciones salinas concentradas

AGUA Y NUTRIENTES

Pocos crecen en ambientes de limitados nutrientes


TIPOS DE ORGANISMOS

• Fototrófos: Utilizan la luz como

FUENTE DEENERGIA

Fototrófos: Utilizan la luz como fuente de energía

• Quimiotrófos: Utilizan la energ’ia proveniente de la ruptura de enlaces químicos

• organotrófos: oxidación de material gorgánico

• litotrófos: oxidación de material inorgánico


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TIPOS DE ORGANISMOS

FUENTE DECARBONO

• Autotrófos: CO2

• Heterotrófos: compuestos orgánicos

• Quimoheterotrófos: carbón orgánico y energía químicacélulas animales, protozoarios, hongos, levaduras y bacterias

• Quimoheterotrófos: carbón orgánico y energía química

• Fotoautotrófos: Luz y dióxido de carbonoCélulas vegetales (plantas). Fotosíntesis


TIPOS DE ORGANISMOS

Coccus: forma esférica o elípticaBacillus: forma cilíndricaSpirillum: forma de espiralPoliformicosMORFOLOGIA

Al i dAl i dAlgunos organismos pueden Algunos organismos pueden cambiar su forma en respuesta a cambiar su forma en respuesta a cambios en las condiciones cambios en las condiciones ambientalesambientales


TAXONOMIA

Es el desarrollo de sistemas para la organización, clasificación, descripción y nomenclatura de la variedad de organismos que existen.

Nomenclatura binaria en LATIN

GENERO ESPECIE VARIEDAD

Kluyveromices marxianus var. marxianus

+ +

K. marxianus var. marxianus


CLASIFICACIÓN


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CLASIFICACIÓN

células

PROCARIOTAS

Estructuras simples con un solo cromosoma, sin núcleo ni organelas.

EUCARIOTAS

Estructuras con compleja estructura interna con mas de un cromosoma en el núcleo

Eubacterias Achaebacterias

LevadurasMohos Algas Protozoarios

Hongos Protistas Animal Vegetal


PROCARIOTAS VS. EUCARIOTASCaracterísticas Procariotas Eucariotas

Genoma

N d lé l d DNA U M dNo de moléculas de DNA Uno Mas de uno

DNA en las organelas No Si

DNA como cromosomas No Si

Membrana Nuclear No Si

División meiotica y mitotica del núcleo No Si

Formación parcial de diploide Si No

Organelas

Mitocondrias No Si

Retículo Endoplasmático No Si

Aparato de Golgi No Si

Aparato fotosintético Clorosomas Cloroplastos

Flagelas Estructura simple Estructura compleja

Esporas Endosporas Endo y Exoesporas

Alta resistencia al calor Baja resistencia al calor


NUEVA SUBDIVISIÓN DE LOS ORGANISMOSCELULARES

Grupo Estructura Propiedades Grupos constituyentesGrupo Estructuracelular

Propiedades Grupos constituyentes

Eucariotas Eucariótica

Multicelular: diferenciación extensa de células y tejidosUnicelular:Cenobítico o micelial, poca o ninguna diferenciación de tejidos

- Plantas (semillas, helechos, musgos)

- Animales (vertebrados, invertebrados)

- Protistas (algas, hongos, protozoarios)

Eubateria Procariótica Química celular similar a las La mayoría de las bacteriasEubateria Procariótica Química celular similar a las eucariotas

La mayoría de las bacterias

Arcabacterias Procariótica Química celular distintiva Metanógenos, halófilos y termoacidofilos


VIRUSNo se ubican en las anteriores categoríasNo son organismos vivos independientesSon muy pequeños (30 -200 nm)Son muy pequeños (30 200 nm)Son parásitos de otras células (bacterias, levaduras, plantas, animales

Bacteriófagos: atacan la pared celular e inyectan el material viral del núcleo a la célula que los contiene.

Contienen ADN (virus ADN) o ARN (virus ARN)Núcleo cubierto por una capa de proteína: capsido

SARS virus West Nilo virus

Son contaminantes de fermentaciones microbianasInfectan plantas y humanos, causando enfermedadesEn ingeniería genética, se usan como vectores para incorporar DNA en células. Flu virus HIV virus


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ADN Y ARN

ADN: Acido desoxiribonucleico

ARN: Acido ribonucleico ARN: Acido ribonucleico

ADN contiene la información genética de los organismos vivos,.


PROCARIOTAS

Células no compartimentalizadasNo tienen núcleo definidoNo tienen núcleo definido No tienen organelasUn solo Cromosoma con DNA circularTamaño: 0.5 – 3 µmVolumen: 10-12 mL (50-80% agua)Masa: 10-12 g Forma:Forma:

Esférica: coccusCilíndrica: bacillosEspiral: espirilos

PROCARIOTAS

EubacteriasBacterias verdaderas Achaebacterias


MORFOLOGÍA DE ALGUNAS CÉLULASPROCARIOTAS

Streptoccus

Borelia Burgdorferi


EUBACTERIAS

Eubacterias = bacteriasOrganismos vivos mas antiguosEsenciales para la vida humanaCausan enfermedades Aeróbicas, anaeróbicas y facultativas Heterótrofas y autótrofasHeterótrofas y autótrofas Gram + y Gram –Reproducción sexual y asexual Esporas intracelulares = endosporas

Leucothrix mucor


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TINCIÓN DE GRAM

Hans Christian Gram, 1884

Bacterias

Fijación por calor

Tintura de Gram Violeta de cristal

1884Diferenciación de las bacterias

Diferencias estructurales de la envoltura celular.Composición de la pared

iodo

Lavado con etanol o acetona

Bacterias color púrpura

+

celularGram +Gram -

GRAM + GRAM -

safranina+

GRAM + GRAM -LUZ‐FACING‐EIQ ‐DIB.© Dra. Cateryna Aiello Mazzarri ,2012

BACTERIAS GRAM -Pared celular delgada (~30Å) de peptidoglicanoM b tMembrana externa compleja que repele las sustancias tóxicas incluyendo la tinción de GramMembrana citoplasmática separada de la pared celular por el espaciocelular por el espacio periplasmático.Mas resistentes a los antibióticos que las Gram +Escherchia coli


Sección transversal de la célula de E. coli.


BACTERIAS GRAM +

Pared celular gruesa (~250Å) y rígida ( ) y galrededor de la membrana plasmática Pared celular compuesta de múltiples capas de peptidoglicano Capaces de excretarCapaces de excretar proteínasBacillus subtilis


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ESPORASEsporas intracelulares = endosporasFormas durmientes de las célulasRespuesta a condiciones adversas

Altas temperaturasRadiaciónTóxicos

1 espora/célula 1-2 nmGerminan bajo condiciones favorables formando bacterias activasBacillus sp, Clostridium sp


REPRODUCCIÓN

AsexualFi ió bi i

SexualConjugaciónFisión binaria

La bacteria se divide en dos.Cada nueva bacteria es un clon de la origina

Conjugación

La bacteria se acerca y une a otra por el piliTransfiere ADN Intercambio de información genética.

Contienen una copia idéntica del ADN

genética.


ESTRUCTURA CELULAR DE LASBACTERIAS

No tienen núcleo definido nucleóidedefinido, nucleóideCromosoma con ADN en circuloOrganelas unidas a la membranaRib

Membrana citoplasmática

Pared celular

capsula

Citoplasma

nucleoide

Ribosomas, gránulos

pilus

flagela

ribosomas


MEMBRANA PLASMÁTICA

Capa de fosfolípidos y proteínas que encierra el interior de la bacteria, regulando el flujo hacia dentro y fuera de la célula.


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CITOPLASMA

Matriz tipo gel compuesta de agua, enzimas y nutrientesContiene las estructuras celulares:

RibosomasCromosomaPlasmidosGránulos

Funciones de crecimiento celular, metabolismo y li ióreplicación


PLASMIDOS

Pequeñas estructuras genéticas extracromosomalesTrozo de ADN circularNo están envueltos en la reproducción bacterianaSe reproducen independientementeNo son esenciales, pero dan ventajas selectivas a las bacteriasPasan a otras bacterias por fisión binaria o por conjugación Son instrumentos de transmisión de propiedades especiales, como la resistencia a antibióticos, metales pesados y factores de virulencia.


RIBOSOMAS

Sitio para la síntesis de proteínas10 000 ribosomas/célula10.000 ribosomas/célula10-20 nmComposición:

63% ARN37% Proteína


GRÁNULOS DE ALMACENAMIENTO

No están presentes en todas las bacteriasUsados como fuente de metabolitosUsados como fuente de metabolitos Contienen polisacáridos, lípidos y sulfuro0.5 – 1 μm


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ARCHAEBACTERIAS

Son las formas de vida mas primitivas 4 mil millones de años….Diminutos organismos procariotasViven en ambientes extremos como aguas muy calientes o muy frías, muy salinas o muy profundas, aberturas volcánicas, etc.No poseen peptidoglicano en la pared celularDiferente secuencia del ARN ribosomalDif t i ió d lí id Diferente composición de lípidos de la membrana plasmática.Utilizan nutrientes como hidrógeno, CO2 y azufre para obtener energía

Archaeoglobus


ARCHAEBACTERIAS

Metanógenasarqueas que producen metano

Methanothermus

arqueas que producen metano como producto de desecho

Halófilas viven en ambientes altamente salinos

Termófilas viven en temperaturas extremadamente altas

Termoacidofilas

Methanopyrus,

crecen a altas termperaturas y bajos pH

Psicrofilas viven a temperaturas muy bajas

Pyrodictium amante del calor


EUCARIOTAS

H P iA i l V l

LevadurasMohos Algas Protozoarios

Hongos ProtistasAnimal Vegetal

Mas grandes que las procariotasEstructura interna mas complejaAlto grado de diferenciación y organizaciónNúcleo definido rodeado por una membrana


EUCARIOTAS

Célula animal Célula vegetal


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CÉLULAS ANIMALES

Designación de las células Animal Tejidolas células

HeLa (CCL 2) Humanos Carcinoma de cerviz

HLM Humanos Hígado de feto

FS-4 Humanos fibroma

MK 2 Mono Hígado

CHO (CCL 61) Hamster Chino Ovario

L-M (CCL 2) Ratón Tejido conectivo


NÚCLEO

Organela altamente especializadaCentro administrativo y de informaciónMaterial nuclear = cromosomas (ADN) y proteínas asociadas (histones)Rodeado por una membrana nuclear Nucleolos: síntesis de los ribosomasNucleolos: síntesis de los ribosomas


REPRODUCCIÓN

SexualConjugación

AsexualDivisión celular

Síntesis de ADNDivisión nuclearDivisión celularSeparación de la celula

Co jugac ó

Dos células haploides: gametosSe forma una célula diploide: zigoteEl zigote tiene el doble de cromosomas que los gametosp cromosomas que los gametosHumanos:

haploides: 23 cromosomasDiploides; 46 cromosomas


MITOCONDRIA

Es el lugar donde se genera la energía, ocurre la respiración y la fosforilación oxidativa.

L b t i t dLa membrana externa consiste de una doble capa de fosfolípidos con proteínas incrustadas en la matriz de lípidos.

ADN propio y maquinaria para sintetizar proteína

Se reproducen pindependientemente

Complejo sistema de membranas internas: cristae

Diametro: 1μm Longitud 2-3 μm


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HONGOS

Ecológicamente importantes en la descomposición y reciclaje de nutrientes Algunos son

S i i h t ót f

Hongos

descomposición y reciclaje de nutrientes. Algunos son fuentes o parte de alimentos y productos de gran utilidad: champiñones, queso azul, pan, cerveza, antibióticos.

Son microorganismos heterótrofosMas grandes que las bacteriasMulticelulares y unicelularesForman esporas

LevadurasMohos


ALGUNAS CATEGORÍAS

Ficomicetos: son hongos parecidos a las algas, sin embargo no poseen clorofila y no pueden realizar la fotosíntesis Ej mohosposeen clorofila y no pueden realizar la fotosíntesis. Ej. mohos acuáticos o terrestres.

Ascomicetos: forman esporas sexuales llamadas ascosporas, las cuales están contenidas en un saco o bolsa. Ej. mohos del género Neurospora, Trichoderma y Aspergillus y algunas levaduras.

Basidiomicetos: se reproducen por basidiosporas, las cuales son extensiones de los tallos de células especializadas llamadas basidia.extensiones de los tallos de células especializadas llamadas basidia. Ej. los champiñones (mushrooms)

Deuteromicetos (hongos imperfectos): son hongos que no pueden reproducirse sexualmente. A esta categoría solo pertenecen los mohos que se reproducen asexualmente Ej. algunos patógenos como Trichopyton, el cual causa el pie de atleta.


MOHOS

Comúnmente se les llama hongosEstructura micelialEstructura micelialMicelio ramificado, tubular con citoplasma móvil y núcleos.Hifas

Esporas asexuales: conidiasEsporas asexuales: conidiasEsporas sexualesEsporas sexualesNo contienen clorofilaNo contienen clorofila


LEVADURAS

Son células pequeñas y simplesForma esférica cilíndrica u ovaladaForma esférica, cilíndrica u ovalada5-30 μm de longitud y 1-5 μm de anchoNo contienen clorofilaReproducción asexual:

GemaciónFisión binaria

Reproducción sexual


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ALGUNAS LEVADURAS

Saccharomyces cerevisiae Cryptococcus albidus,

Candida albicansLUZ‐FACING‐EIQ ‐DIB.© Dra. Cateryna Aiello Mazzarri ,2012

REPRODUCCIÓN SEXUAL

αα

esporulación

Gemación

conjugación

α

α

Fisión

α

α α α

esporulación

germinación

ascosporas

ααzygote


PROTISTAS

I l i ti dIncluye varios tipos de microorganismos: algas, protozoarios y algunos mohos mucilaginosos

Su ADN esta incluido en el Algas Protozoarios

Protistas

núcleo dentro de la célula

La mayoría son unicelulares


ALGAS

Se encuentran generalmente en el agua. También en rocas y árboles donde la yhumedad es elevada.

La mayoría son fotosintéticas, producen cerca del 80% del oxígeno que respiramos

Algas unicelulares: 10-30 μmg μ

Algas multicelulares: filamentosas y ramificadas


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ALGAS

Algunas algas se alimentan de otros organismos vivos.g

La Pfiesteria se alimenta de la sangre y líquidos de los peces.

La Pfiesteria es una forma de plancton que produce

i isustancias toxicas que aturden a los peces y les causan hemorragias

Zoospora de Pfiesteria


ALGAS

Las diatomeas tienen un caparazón duro de siliconacaparazón duro de silicona o cristal.

Cuando mueren se depositan en el fondo de su ambiente acuático. Se utilizan para hacer abrasivos, pintura reflectora , py la arenilla le da la consistencia a la crema dental


ALGASAlgunas algas se utilizan para el tratamiento de aguas residuales con produccion de proteína unicelularunicelular

Chiorella, Scenedesmus, Spirullina y Dunaliella.

Algunas crecen en grandes cantidades: Floracion. Al morir en masa y al descomponerse agotan el oxigeno disuelto del agua, afectando el ecosistema

El agar y el ácido alginico se obtienen de algas marinas


PROTOZOARIOSCélulas eucariotas unicelulares, motiles1-5 mmCarecen de pared celularSe alimentan de bacterias, algas y otros protozoariosAlgunos absorben el alimento a través de sus membranas celulares. Otros, como las amibas rodean y engullen el alimento.O i b b l l lOtros tienen aberturas, poros bucales, con los cuales barren el alimento.Digieren el alimento en compartimientos similares al estomago, llamados vacuolas


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PROTOZOARIOS

Las amibas se mueven por movimientos amoebicos hacia donde fluya el citoplasma de la célula, para formar un pseudópodo (falso pie) y el resto de la célula fluye hacia el lóbulo.


PROTOZARIOS

Los flagelados se mueven usando su flagelo. Los tripanosomas se mueven usando su flagelo y causantripanosomas se mueven usando su flagelo y causan numerosas enfermedades en humanos.

Los ciliados se mueven Los ciliados se mueven gracias a un gran gracias a un gran número de pequeños número de pequeños apéndices que apéndices que p qp qsobresalen de la sobresalen de la superficie de la célula, superficie de la célula, llamados cilia. Ej. llamados cilia. Ej. LoxodesLoxodes


PROTOZOARIOS

Los esporozoarios son estáticos y agrupan ciertos parásitos que se presentan en humanos y animales. Se alimentan por b ió t é d b d tabsorción, a través de su membrana, de compuestos y

nutrientes disueltos.

Vorticella es un protozoario que se fija a un punto en un tallo largo y elástico. Se dobla y se desliza en este tallo para capturar el alimento que pasa. Otros se mueven de varias maneras

La amenaza protozoaria más conocida es el Plasmodium, que causa la malaria. Esta terrible enfermedad todavía causa cerca de 800.000 muertes cada año en el mundo


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