Los microorganismos eucariotas y procariotas

1. LAS BACTERIAS

Las bacterias o eubacterias son organismos unicelulares procariotas, viven aisladas o formando colonias. Se conocen unas 2000 especies diferentes. Son muy antiguas se conocen fósiles desde hace 3.500 m.a

Se han adaptado a vivir en casi todos los ambientes tanto acuáticos como terrestres y raro es el lugar en el que no se las encuentre. Tienen un tamaño que oscila entre 1 y 10 micrómetros.

Presentan cuatro tipos morfológicos diferentes:

-Cocos. Tienen aspecto redondeado, pueden aparecer aisladas o en grupos. Si forman grupos de dos se llaman diplococos, si se agrupan formando cadenas se llaman estreptococos, si lo hacen de forma arracimada se denominan estafilococos, si forman masas cúbicas se llaman sarcinas.

-Bacilos. Son alargadas y cilíndricas, tienen forma de bastoncillos.

-Espirilos. Tienen forma de espiral; si la espiral es poco apretada se denomina espiroqueta.

-Vibrios. Tienen forma de coma.

2. ESTRUCTURA DE LA CELULA BACTERIANA

En las células bacterianas se diferencian las siguientes estructuras:

·Membrana plasmática

Es una envoltura que rodea al citoplasma bacteriano. Tiene una estructura similar a la membrana plasmática de las células eucariotas, aunque en ella no hay colesterol. Presenta unos repliegues de formas diversas llamados mesosomas, que aumentan la superficie de la membrana y donde se localizan enzimas que intervienen en diferentes procesos: respiración, replicación del ADN, fotosíntesis, etc.

Las principales funciones son:

-Regular el intercambio de sustancias con el exterior.

-La respiración celular que en las células eucariotas se produce en las mitocondrias.

-La duplicación del ADN bacteriano.

-La fase luminosa de la fotosíntesis en el caso de las bacterias fotosintéticas.

-Fijación del nitrógeno atmosférico.

·Pared bacteriana

Es una envoltura rígida que rodea externamente a la membrana plasmática. Su grosor oscila entre 50 - 100 A. Según la estructura de la pared celular se pueden o no teñir con el método de tinción ideado por el bacteriólogo danés Gram, lo que nos permite diferenciar dos grupos: Gram + y Gram -. En ambas la pared esta formada por mureína que es un peptidoglicano, es decir un heterosido formado por cadenas de polisacáridos, constituidas por NAM y NAG que se suceden alternativamente, estas cadenas se disponen paralelas y se unen mediante cadenas peptídicas

Las Gram positivas, se tiñen con el método Gram. En ellas la pared es monoestratificada, esta formada por una capa gruesa de peptidoglucanos (mureína) que tiene asociadas proteínas, polisacáridos y ácidos teicoicos.

Las Gram negativas: No se tiñen con el método de Gram. En ellas la pared es biestratificada, esta formada por una capa de peptidoglicanos y sobre ella hay otra capa de lipopolisacáridos y proteínas (enzimas en su mayor parte) que se denomina membrana externa.

Función:

-La pared bacteriana da forma a la célula.

-La protege evitando su destrucción, ya que con frecuencia soportan una elevada presión osmótica debido a que las bacterias viven en medios hipotónicos.

-En la pared reside la virulencia de muchas bacterias e igualmente en la pared se encuentran la mayoría de los antígenos bacterianos que estimulan las defensas inmunitarias.

·Cápsula

Es una envoltura gruesa (100 - 400 A) y gelatinosa que rodea externamente a la pared de algunas bacterias. Esta formada por diversos glúcidos complejos y en menor proporción proteínas. Suelen presentarla las bacterias patógenas.

Protege a las bacterias que la poseen de la desecación, de las células fagocitarias (leucocitos) y de los anticuerpos y facilitan su fijación a la superficie de otras células.

·Citoplasma

Presenta una gran simplificación estructural, en él se diferencian dos partes:

-Hialoplasma: Es un líquido acuoso en el que hay disueltas gran cantidad de biomoléculas.

-Morfoplasma: Son los orgánulos que hay en el citoplasma, las principales son:

Ribosomas: Son corpúsculos esféricos, similares a los de las células eucariotas aunque algo más pequeños. Al igual que en las células eucariotas intervienen en la síntesis de proteínas.

Inclusiones: Son gránulos de diferentes sustancias que aparecen en el citoplasma bacteriano. Pueden ser sustancias de reserva que la bacteria sintetiza en época de abundancia de alimentos o bien son desechos del metabolismo. Entre estas inclusiones caben destacar: granos de volutina que son acúmulos de polifosfatos, gotas lipídicas, granos de azufre aparecen en sulfobacterias, granos de polisacáridos (almidón y glucógeno) etc.

·Nucleoide

Es la zona central del citoplasma donde se localiza el material genético de la bacteria, no esta separada del resto del citoplasma por una membrana.

El material genético bacteriano esta formado por un único cromosoma que suele estar asociado a un mesosoma. Este cromosoma esta formado por una molécula de ADN bicatenaria y circular, que no esta unida a proteínas histonas como en las células eucariotas por eso se dice que esta "desnudo". Es muy larga puede llegar a tener 1 mm y por ello esta muy replegada.

Con frecuencia presentan además pequeñas moléculas de ADN circular extracromosomicos, que se replican independientemente del cromosoma, llamadas plásmidos o episomas que no son esenciales pero les confieren ciertas ventajas adaptativas.

·Flagelos

Son prolongaciones filiformes más largas que la bacteria que sirven para la locomoción. No están presentes en todas las bacterias. El número y la disposición varia de unas a otras, según el nº y la localización de los flagelos las bacterias se pueden dividir en varios grupos:

-Monótricas tienen un solo flagelo.

-Lofótricas tienen varios, pero todos en un polo.

-Anfítricas tienen varios situados en dos polos.

-Perítricas tienen varios dispuestos por toda la bacteria.

En cuanto a la estructura es mucho más sencilla que la de los flagelos de las células eucariotas. Se diferencia:

-Una zona basal constituida por el cuerpo basal y por el codo, ambos formados por proteínas. En el cuerpo basal hay un bastón central y cuatro formaciones discoidales que sirven de anclaje. El codo tiene una curvatura de 90º y une el tallo al cuerpo basal.

-El Tallo esta constituido por fibrillas (entre 3 y 10) compuestas por una proteína llamada flagelina, estas fibrillas se enrollan helicoidalmente como en una cuerda.

·Pelos y fimbrias

Son filamentos proteicos, huecos, delgados y rectos que se sitúan por toda la superficie de algunas bacterias.

Las fimbrias son cortas y muy numerosas, mientras que los pelos son largos y poco numerosos, solo hay uno o dos por bacteria.

No están relacionados con la locomoción. Se cree que las fimbrias permiten a las bacterias fijarse al sustrato, mientras que los pelos permiten el intercambio de fragmentos de ADN con otra bacteria de la misma o de distinta especie durante la conjugación.

3. FISIOLOGIA DE LAS BACTERIAS

Las bacterias como todos los seres vivos realizan las tres funciones características de estos: nutrición, relación y reproducción.

3.1. Función de nutrición

Las bacterias forman un grupo muy heterogéneo en cuanto a la nutrición pudiendo ser:

·Fotolitótrofas o fotoautótrofos: Estas para sintetizar sus biomoléculas, utilizan como fuente de carbono el CO₂, como fuente de hidrógenos compuestos inorgánicos y como fuente de energía la luz solar. A este grupo pertenecen: las cianobacterias que realizan la fotosíntesis oxigénica y las sulfobacterias verdes y púrpuras que realizan la fotosíntesis anoxigénica.

·Fotoorganótrofas o fotoheterótrofas: Utilizan como fuente de carbono compuestos orgánicos, como fuente de hidrógeno compuestos orgánicos y como fuente de energía la luz. A este grupo pertenecen bacterias púrpuras no sulfuradas que realizan la fotosíntesis anoxigénica.

·Quimiolitótrofas o quimioautótrofas: Utilizan para sintetizar sus biomoléculas como fuente de carbono el CO₂, como fuente de hidrógenos compuestos inorgánicos y como fuente de energía la que se desprende en reacciones químicas redox de compuestos inorgánicos. A este grupo pertenecen las llamadas bacterias quimiosintéticas como las bacterias nitrificantes, las ferrobacterias, etc.

·Quimioorganótrofas o quimioheterótrofas: Es el grupo más numeroso, utilizan para sintetizar sus biomoléculas como fuente de carbono compuestos orgánicos, como fuente de hidrógenos compuestos orgánicos y como fuente de energía la que se desprende en las reacciones redox de los compuestos orgánicos.

Estas no pueden sintetizar compuestos orgánicos a partir de los inorgánicos y tienen que tomarlos ya sintetizados por otros organismos. Según como obtengan los compuestos orgánicos se diferencian varios grupos:

-Saprófitas: Obtienen los compuestos orgánicos de la materia orgánica muerta sobre la que viven, descomponiéndola mediante dos tipos de procesos: putrefacciones (descomposición de los protidos) y fermentaciones (descomposición de glúcidos y lípidos). Estos procesos son de gran importancia ecológica ya que permiten que se cierre el ciclo de la materia, y en muchos casos tienen interés industrial (fabricación de yogur).

-Simbióticas: Obtienen los compuestos orgánicos de otros seres animales o vegetales con los que se asocian y a los que a cambio proporcionan algún beneficio. A este grupo pertenece Rhizobium que viven en las nudosidades de las raíces de las leguminosas, esta bacteria es capaz de fijar el nitrógeno atmosférico y con el produce compuestos nitrogenados que la planta aprovecha, a cambio la planta le da hidratos que ella sintetiza. A este grupo pertenecen también las bacterias de la flora intestinal que utilizan los restos no digeridos y a cambio sintetizan vitaminas que ceden al animal.

-Parásitas: Obtienen los compuestos orgánicos de otros seres sobre los que viven y a los que producen alteraciones más o menos graves. Estas constituyen las bacterias patógenas causantes de enfermedades.

Independientemente del tipo de nutrición que presenten, dentro de las bacterias podemos distinguir dos grupos según que necesiten o no oxígeno para vivir:

-Aerobias: necesitan oxígeno

-Anaerobias: no necesitan oxígeno, dentro de ellas podemos diferenciar dos grupos:

-Anaerobias estrictas, no solo no necesitan oxígeno, sino que este les resulta toxico.

-Anaerobias facultativas: pueden vivir sin oxígeno si no lo hay, pero si existe lo utilizan.

3.2. Función de relación

Las bacterias son capaces de captar estímulos del medio y responder ante ellos de forma adecuada. Las respuestas más frecuentes suelen ser: los movimientos y la formación de esporas.

-Movimientos: Las bacterias ante ciertos estímulos responden moviéndose, bien acercándose al estímulo si es favorable o alejándose de él si es adverso. El movimiento puede ser: flagelar o por deslizamiento.

-Formación de esporas: Algunas bacterias cuando las condiciones del medio se hacen desfavorables (falta de agua, alimentos, Tª elevada, etc) se defienden formando esporas; las esporas en las bacterias no son formas de reproducción asexual si no formas de resistencia. Se denominan endosporas por ser intracelulares. Mediante ellas se protege el ADN bacteriano ya que entorno a él y, a partir de los mesosomas se forma una gruesa membrana que lo rodea junto con una pequeña porción de citoplasma. Las esporas pueden conservarse viables durante años y soportar condiciones muy adversas, cuando las condiciones se hacen favorables germinan dando nuevamente una bacteria activa.

3.3. Función de reproducción

Las bacterias se reproducen asexualmente por bipartición, el proceso ocurre de la siguiente manera:

·El ADN (cromosoma bacteriano) que esta unido a un mesosoma, se duplica por acción de la ADN-polimerasa.

·Las dos moléculas de ADN que se forman se separan, cada una de ellas se dirige a un polo de la célula.

·La membrana plasmática se invagina formándose un tabique transversal, dando lugar a dos bacterias hijas que tendrán cada una de ellas una replica exacta del cromosoma de la bacteria madre.

Mediante este tipo de reproducción las bacterias que se originan son idénticas, la única posibilidad que tienen de recibir nueva información genética es mediante la mutación de su ADN.

Las bacterias además presentan fenómenos parasexuales, mediante los cuales pueden intercambiar fragmentos de ADN con otras bacterias sean o no de la misma especie. Estos fragmentos pasan a formar parte del cromosoma bacteriano. Estos procesos aumentan la variabilidad. Los fenómenos paraxesuales pueden ser de tres tipos: Transformación, transducción y conjugación.

·Transformación. Proceso mediante el cual una bacteria incorpora fragmentos de ADN que se encuentran libres en el medio, y que proceden de otra bacteria muerta, estos fragmentos se integra en el cromosoma de la bacteria receptora sustituyendo a un fragmento homólogo de esta mediante un proceso llamado recombinación genética.

·Conjugación. Es un proceso mediante el cual una bacteria donadora transfiere, a través de los pelos, un fragmento de su ADN a otra bacteria receptora.

Las bacterias donadoras son aquellas que poseen, además del cromosoma bacteriano, pequeñas moléculas de ADN bicatenarias y circulares (plasmidos), denominados episomas o factores F. Estas bacterias son de dos tipos: las bacterias F⁺ cuando el episoma se encuentra libre en el citoplasma y las bacterias Hfr (alta frecuencia de recombinación) cuando el episoma esta integrado en el cromosoma bacteriano. Las bacterias receptoras carecen de episoma y se llaman F^-.

-Si la bacteria donadora es una F⁺ a través de los pelos pasa a la bacteria F^- únicamente una replica del episoma , con lo cual esta bacteria receptora se convierte en F⁺, mientras que la F⁺ como posee varias copias del episoma no pierde la condición de donadora.

-Si la bacteria donadora es Hfr, antes de la conjugación duplica su ADN cromosómico junto con el episoma que lleva integrado, y una de las copias pasa a través de los pelos a la bacteria F^-, no suele pasar la copia completa sino un fragmento de esta debido a que los pelos se rompen. Este fragmento se integra mediante recombinación genética en el cromosoma de la bacteria receptora y como consecuencia aparecen en ella caracteres de la bacteria Hfr.

·Transducción. Es el proceso mediante el cual se transfiere material genético entre dos bacterias, interviniendo como vehículo transmisor un virus bacteriófago.

4. LAS ARQUEOBACTERIAS.

Antes se las incluía dentro de las eubacterias hoy día, a pesar de ser procariotas, se las considera un grupo aparte debido a que presentan características muy diferentes.

Las características más destacadas son las siguientes:

·Tienen organización procariota.

·Las paredes celulares no tienen peptidoglicanos.

·Las membranas celulares poseen lípidos que carecen de ácidos grasos, en ellos el glicerol se une mediante enlaces tipo éter (-C-O-C-) con cadenas isoprenoides. Estas membranas pueden ser bicapas o monocapas.

·El genoma de las arqueobacterias esta formado por una sola molécula de ADN circular, más pequeño que el de las bacterias.

·Viven en medios extremos lo que permite diferenciar tres grupos: especies halófilas, viven en medios hipersalinos; especies termoacidófilas, viven en ambientes con temperaturas altas y muy ácidos; especies metanógenas viven en ambientes anaerobios y producen metano.

5. MICROORGANISMOS EUCARIOTAS (Leer)

Los grupos más importantes de microorganismos eucariotas son: protozoos, algas unicelulares y hongos.

5.1 Protozoos.

Están incluidos dentro del reino protoctistas. Son organismos unicelulares eucariotas, heterótrófos. Carecen de pared celular. Pueden ser móviles.

Viven en ambientes acuáticos. Algunos son de vida libre, otros son parásitos de animales incluidos el hombre, a los que causan enfermedades como la disentería, la malaria o el paludismo, etc.

Se alimentan a partir de otros organismos (bacterias, algas, etc) o de macromoléculas orgánicas que ingieren en disolución por pinocitosis o en estado sólido por fagocitosis.

Se reproducen asexualmente mediante división binaria, por división múltiple. En algunos se dan procesos parasexuales como la conjugación.

Algunos protozoos cuando las condiciones son adversas (falta de agua) pueden originar formas de resistencia que les permite subsistir.

El tipo de locomoción que presentan es una de las características que se utilizan para su clasificación:

·Ciliados, utilizan cilios en la locomoción. Ejemplos: Vorticella y Paramecio

·Flagelados, utilizan flagelos para la locomoción. Ejemplo: Trypanosoma

·Sarcodinos, se desplazan por pseudópodos. Ejemplo: Ameba

·Esporozoos, son inmóviles y parásitos de animales. Ejemplo Plamodium.

5.2. Algas microscópicas.

Se incluyen en el reino protoctistas. Son organismos unicelulares eucariotas. Son autótrofos fotosintéticos, realizan la fotosíntesis oxigénica.

La mayoría tienen pared celular formada principalmente por celulosa y en la que puede haber otros polisacáridos. Presentan uno o más cloroplastos, que contiene gran variedad de pigmentos fotosintéticos (clorofila a, b, c, carotenoides y ficobilinas) en distintas proporciones que les confieren colores característicos.

Las algas se pueden reproducir asexualmente y sexualmente.

Viven preferentemente en ambientes acuáticos tanto en agua dulce como en agua salada. Constituyen el fitoplancton, siendo la base de las cadenas tróficas de los ecosistemas acuáticos. Debido a su actividad fotosintética son los principales fijadores de CO₂ del planeta y los que más oxígeno aportan a la atmósfera.

Los principales grupos de algas microscópicas son:

Pirrofitas. Poseen dos flagelos

Diatomeas. Están recubiertas por un caparazón silíceo, a modo de caja.

Euglenofitas. No tienen pared celular y tienen dos flagelos.

5.3 Hongos.

Se encuentran incluidos dentro del reino de los hongos. Son organismos eucariotas, unicelulares o pluricelulares. Tienen nutrición heterótrofa. Presentan paredes celulares formadas por quitina. Se reproducen asexualmente por esporas y sexualmente. En los pluricelulares el cuerpo tiene estructura talofítica, las células forman filamentos simples o ramificados denominados hifas, el conjunto de todas ellas constituye el micelio que forma el cuerpo vegetativo.

Viven en ambientes muy diversos, algunos son acuáticos. Sin embargo, la mayoría son terrestres y viven en el suelo o sobre materia orgánica en descomposición (saprófitos), otros se asocian en simbiosis con algas formando líquenes, otros son parásitos de plantas, animales y el hombre a los que causan enfermedades llamadas micosis.

Los principales hongos microscópicos son:

·Los mohos son hongos filamentososo. Están muy distribuidos por la naturaleza, se desarrollan sobre el pan, la fruta, queso, etc.

·Las levaduras son hongos unicelulares, que se reproducen asexualmente por gemación. Se desarrollan sobre frutas, flores, cortezas de árboles y en todos aquellos hábitats ricos en azúcar. Pueden vivir en simbiosis con animales y algunos son patógenos no sólo para animales, sino también para el hombre como Cándida. Desde el punto de vista industrial, algunas cepas de levaduras, como las del género Saccharomyces son importantes por que son las responsables de la fermentación alcohólica interviniendo en la fabricación del pan y de las bebidas alcohólicas (vino, cerveza).