BLOQUE E. BIOTECNOLOGÍA. E1 LOS MICROORGANISMOS

 E.1.1. CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DE HONGOS (MOHOS Y LEVADURAS) Y ORGANISMOS PROCARIOTAS: EUBACTERIAS O BACTERIAS Y ARQUEOBACTERIAS O ARQUEAS.

 E.1.2. LOS VIRUS

Diferencias entre los distintos tipos de microorganismos e identificación en imágenes.

Concepto de microorganismo.

Los microorganismos son seres vivos o con algunas características de seres vivos para cuya observación es necesario un microscopio (óptico o electrónico).

Rangos de tamaño (se solapan):

a) Acelulares (Virus): de 18 nm (algún parvovirus, virus de ADN 1C, monocatenario) a 1.200 nm (1,2 micrómetros) (algunos virus parásitos de amebas) o incluso 1.500 nm. El coronavirus tiene 120 nm (0,12 micrómetros). Excepto los virus gigantes, solo se ven con un m.e.

b) Procariotas (Arqueas y bacterias): 400 nm (una arquea endoparásita de otra) o 450 nm (micoplasmas: bacterias parásitas sin PC) a 750.000 nm o 20.000 micrómetros o 20 mm (Thiomargarita magnifica, una bacteria marina del azufre dada a conocer en 2022). E. coli tiene una longitud de entre 1.000 y 2.000 nm (entre 1 y 2 micrómetros).

c) Eucariotas (Algas, protozoos y hongos). El organismo eucariótico más pequeño es un alga verde, que tiene 800 nm (0,8 micrómetros). Generalmente entre 10 y 100 micrómetros.

 2. Criterios de clasificación de los microorganismos.

a) Organización celular: 

- Acelulares (virus, viroides y priones) o 

- Celulares (arqueas, bacterias y eucariotas).

b) Presencia de núcleo:

-  Procariotas (arqueas y bacterias) o 

- Eucariotas (protoctistas y hongos).

c) Tipo de nutrición: Autótrofos (algas y algunas bacterias y arqueas) o Heterótrofos (protozoos, hongos y algunas bacterias y arqueas).

d) Bioquímica: 

Sin histonas y con fMet como aa iniciador de la traducción (bacterias) o 

con histonas y Met como aa iniciador de la traducción (arqueas* y eucariotas).

*En las arqueas, el ADN se enrolla sobre una estructura proteica compuesta por tres dímeros idénticos de histonas

e) Modo de vida: 

- Patógenos o parásitos (virus, viroides, priones, y algunas bacterias, protozoos y hongos) o no, es decir, 

- de vida libre (las arqueas, algas y muchas bacterias, protozoos y hongos). 

De los primeros se ocupa la Microbiología médica, veterinaria o la agrícola o forestal, dependiendo si producen enfermedades en el ser humano, animales, plantas cultivadas o árboles, formando parte en estos dos últimos casos de la Fitopatología (estudio de las enfermedades de las plantas).

 3. Microorganismos eucarióticos. 

Paramecio, ejemplo de protozoo ciliado (Reino Protoctista).

Vorticella, ejemplo de protozoo ciliado sésil (vive fijo al sustrato) al que se une por un pedúnculo contráctil.

Los hongos son organismos eucariotas uni- o pluri-celulares heterótrofos, que se alimentan por absorción y cuya pared celular es de quitina. En los casos que son pluricelulares (la mayoría), no forman tejidos y son filamentosos. Sus filamentos se llaman HIFAS, y el conjunto de hifas, MICELIO. Tienen complejos ciclos de vida en los que alternan etapas sexuales con otras asexuales, 

Sacharomyces cerevisae, levadura cervecera, hongo unicelular (Reino Fungi, Hongos). En la imagen se observan dos en gemación (un tipo de reproducción asexual). Responsable de la fermentación alcohólica utilizada en la fabricación del pan, cerveza y otras bebidas alcohólicas.

Limón colonizado por el moho Penicillium (Reino Fungi)

Cultivo de Penicillium chrysogenum, productor de penicilina en una placa de Petri. En un cultivo bacteriano en una placa de Petri contaminado por este moho, Fleming observó la destrucción de las colonias bacterianas por la acción de una sustancia antibiótica producida por el moho.

Este moho produce unas esporas (en la imagen) de origen sexual.

Rhizopus, moho del pan.

Los mohos, como todos los hongos, crecen y se multiplican con la humedad. 

 4. Bacterias.

Son organismos procariotas incluidos en el Reino Moneras. Actualmente, las arqueobacterias se han incluido en un dominio aparte, Archaea, mientras que las eubacterias o bacterias verdaderas, se incluyen en el Dominio Bacteria. 

    4.1. Características estructurales.

Son organismos unicelulares procariotas con pared celular de peptidoglucano (excepto los micoplasmas). En algunos casos, forman filamentos, como muchas cianobacterias o los estreptococos. En otros casos, los cocos se agrupan por parejas o en racimos: 

 

 

 

 

    4.2. Características funcionales.

          4.2.1. Reproducción asexual. La conjugación bacteriana es un mecanismo parasexual para aumentar la variabilidad genética que en las bacterias se ve limitada por no tener reproducción sexual.

La conjugación no es un tipo de reproducción ya que no crea nuevos organismos. 

          4.2.2. Tipos de nutrición.

Hay de todos los tipos:

a) Fotótrofos 

     oxigénicos (cianobacterias, muy importantes pues contribuyeron a oxigenar nuestra atmósfera, pero su proliferación en los lagos puede provocar eutrofización, que es una disminución de la calidad del agua) y                     anoxigénicos (bacterias verdes y purpura del azufre). 

La mayoria son fotolitotrofos o fotoautotrofos (usan CO2 como fuente de C) pero algunas son fotoorganotrofas o fotoheterotrofas (usan moléculas orgánicas como fuente de C) como alguna bacteria verde no sulfurosa.

b) Quimiolitotrofos o quimiosintéticos, como las bacterias nitrificantes (muy útiles para la fertilidad de los suelos y, por tanto, para la agricultura)

c) Heterotrofas u organotrofas. Fermentadoras. Como las bacterias lácticas (muy importantes en la fabricación de productos lácteos, como el yogur, además de que muchas de ellas tienen una función probiótica en nuestro organismo).

d) Heterotrofas con respiración aerobia (usan oxígeno como aceptor final de electrones, como E.coli) o con respiracion anaerobia (no usan oxígeno como aceptor final).

Las bacterias pueden ser 

-parásitas y en este caso, pueden ser patógenas, 

- simbióticas o 

- comensales. 

Estos dos últimos tipos forman parte de la importantísima microbiota humana (p.ej. la microbiota intestinal, llamada anteriormente flora bacteriana intestinal). También las hay saprófagas con un importante papel como descomponedoras en los ecosistemas, reciclando la materia para los productores.

Respecto a su relación con el oxígeno pueden ser:

a) Aerobias: necesitan oxígeno, al realizar la respiración aerobia.

b) Anaerobias facultativas. En presencia de oxígeno realizan la respiración aerobia y en su ausencia, la fermentación.

c) Anaerobias estrictas. Realizan un metabolismo fermentativo y el oxígeno las mata (poder antiséptico del agua oxigenada).

 5. Virus.

Son seres acelulares formados por un ácido nucleico (ADN o ARN, uno de los dos) cubierto por una cápsida proteica y que son parásitos celulares obligados, por lo que pueden provocar la destrucción de las células parasitadas o provocar enfermedades en las plantas (estudiadas por la fitopatología o por la virología agrícola o forestal) o en los animales, incluido el ser humano. Por ello, los virus, además de parásitos, son patógenos. 

A la organización básica (nucleocápsida) se le puede añadir una envuelta lipoproteica en muchos virus animales o una organización compleja en bacteriófagos o fagos (virus que infectan a bacterias).

En muchos casos, el material genético vírico se puede integrar en el genoma parasitado y replicarse con él, sin efectos fenotípicos durante generaciones.

Adenovirus, virus animal de ADN bicatenario. Se ha usado como vector (portador de la información genética) del coronavirus SARS-CoV-2 (CoViD-19) en algunas vacunas, como la rusa Sputnik.

VMT (Virus del mosaico del tabaco), virus vegetal de ARN (+), es decir de ARN monocatenario que podría servir como ARNm. 

VIH (Virus de Inmunodeficiencia Humana), retrovirus (tiene una molécula de ARN que mediante una retrotranscriptasa o transcriptasa inversa que va dentro de la cápsida, da lugar a una molécula de ADN) causante del SIDA (Síndrome de Inmuno-Deficiencia Adquirida)  

.

Bacteriófago T4, parásito lítico de E. coli. Su material genético es una molécula de ADN bicatenario.

     5.1. Composición y estructura.

Los virus tienen una estructura básica formada por dos componentes:

a) Ácido nucleico:

  a1. ARN

    a1.1. Bicatenario (ARN2C o RNA ds), como los rotavirus, que producen diarrea.

    a1.2. Monocatenario (ARN1C o RNA ss). Es mucho más frecuente.

           a1.2.1. ARN (+), que puede actuar como ARNm, como los coronavirus.

           a1.2.2. ARN que lleva a cabo la retrotrancripción, como el VIH (son los retrovirus). 

           a1.2.3. ARN (-), complementario del ARNm, como los virus de la gripe.

  a2. ADN

     a2.2. Bicatenario (ADN2C o DNA ds), como los adenovirus, que producen algunas infecciones respiratorias.

     a2.1. Monocatenario (ADN1C o DNAss). Es menos abundante. Los parvovirus, que producen gastroenteritis.

b) Cápsida proteica, que puede ser cilíndrica (ej. VMT), icosaédrica (ej. adenovirus) o compleja (fagos).

Dependiendo del tipo de virus, pueden tener:

c) Envuelta lipoproteica, en muchos virus animales, como los coronavirus, que se la llevan por gemación a partir de la última célula infectada. Dicha envuelta, procedente de la membrana plasmática de la célula infectada, es modificada con proteínas víricas, p.ej. con las espículas del coronavirus:

d) Estructura compleja en los bacteriófagos, como el T4:

e) En algunos casos, como los retrovirus, llevan alguna enzima vírica dentro de la cápsida, necesaria para su multiplicación. Los retrovirus llevan la retrotranscriptasa o transcriptasa inversa.

     5.2. Ciclos de vida: lítico y lisogénico.

ETAPAS DEL CICLO LÍTICO:

Adsorción, Penetración, Multiplicación, Ensamblaje y Liberación

ETAPAS DEL CICLO LISOGÉNICO:

Adsorción, Penetración, Inserción en el cromosoma bacteriano, Multiplicación junto al cromosoma, Activación y comienzo de un ciclo lítico.

   6. Partículas infectivas subvirales: viroides y priones.