Fatouh - 2do Ano - Clasificacion De Los Seres Vivos 2 Parte - 2009

Prof. Alejandro Fatouh Año y División: 2do 1ra TM y 2do 5ta TT Bacterias, Extremófilos y Virus Introducción. La Clasificación Sabemos, por lo que vimos anteriormente, que una de las maneras más comunes de clasificar a los seres vivos es considerando la categoría de Reinos. La clasificación en cinco reinos incluye a Monera (bacterias), Protoctista o Protista (algas, protozoos, mohos del limo y otros organismos acuáticos y parásitos menos conocidos), Fungi (líquenes y hongos), Animalia (vertebrados e invertebrados) y Plantae (musgos, helechos, coníferas y plantas con flor). Hasta 1977, el reino se consideraba la categoría sistemática más inclusiva, es decir, la categoría más abarcativa. Sin embargo, la secuenciación de moléculas universales, es decir, presentes en todos los organismos como el ARN, llevó al microbiólogo estadounidense Carl Woese y sus colaboradores a la construcción de un árbol filogenético único en el cual se diferencian tres linajes evolutivos principales. Woese fue quien propuso una nueva categoría, el dominio, que abarca cada uno de estos linajes. Estos dominios constituyen grupos monofiléticos y se denominan Eubacteria, Archaea y Eukarya. El cambio propuesto por Woese resalta las diferencias, hasta ahora ocultas, entre procariotas como Monera, que es un grupo polifilético que debería descartarse de la clasificación biológica. En el sistema de Woese, Archaea y Eubacteria son dominios distintos de organismos procarióticos. El dominio Eukarya agrupa, según esta clasificación, a los restantes reinos de eucariotas. El Mundo de Los Microbios Bajo el nombre genérico de microbios se incluyen diversos tipos de organismos que a la hora de clasificar se incluyen en reinos o dominios distintos. Las limitaciones de los microscopios ópticos y de los métodos de análisis de laboratorio del pasado obligaban a designar así a todos aquellos organismos que por sus dimensiones escapaban a un estudio detallado de sus aspectos anatómicos, fisiológicos y bioquímicos. No obstante a nivel genérico y práctico en lo que respecta a la salud humana, todos se estudian de modo conjunto. Pero se incluyen aquí también muchos otros que tienen igualmente una gran importancia para nuestra especie, como son los que producen antibióticos, los que permiten hornear pan, los que transforman la leche en la gran variedad de quesos que conocemos o lo que hacen que el zumo de uva se vuelva vino, vinagre o champagne. ¿Qué es un Microbio? Como su mismo nombre lo indica, es un ser vivo (bio) y de muy pequeño tamaño (micro) sólo observable con el microscopio. Aunque los microbios son de muy variada naturaleza, presentan características comunes: 1 - Intercambian gran cantidad de sustancias con el medio en que viven, alterando así su composición química. 2 - Se dividen a gran velocidad de modo que a partir de un solo microorganismo, en pocas horas se puede obtener una población con cientos de ellos. Las bacterias y los virus constituyen los dos grupos principales dentro del mundo de los microbios aunque los virus no sean realmente seres vivos. La rama de la biología que se ocupa de su estudio es la microbiología. Un personaje destacado de la microbiología fue Louis Pasteur. DOMINIO EUBACTERIA. LAS BACTERIAS 1

En general, las bacterias son organismos unicelulares, desprovistos de clorofila que pueden vivir libres o bien agruparse.

Esquema de una bacteria mostrando estructuras generalizadas Su tamaño varia entre 0.2 y 3 micrones (λ ) de diámetro. Aunque son verdaderas células, su estructura presenta rasgos especiales: 1. Por ser procarióticas carecen de núcleo diferenciado. El citoplasma presenta un solo cromosoma en forma de anillo (ADN circular). 2. Una pared rígida (pared bacteriana) rodea la membrana plasmática. La composición química de la pared bacteriana varía en los distintos grupos de bacterias y se refleja en la capacidad de retener o no determinados colorantes. Según esto, las bacterias se clasifican en grampositivas o gramnegativas. Además, ciertas bacterias presentan una capa viscosa formada por azúcares complejos sobre la pared bacteriana que es lo que llamamos cápsula. 3. Algunas bacterias son inmóviles; otras se desplazan mediante la utilización de cilios o flagelos. 4. No presentan mitocondrias ni ninguna otra organela desarrollada. Según su forma o morfología reciben distintos nombres bacilos, con forma de bastón; vibriones, semejantes a una coma o parecidos a un sacacorchos, como los espirilos. Por último, los cocos son de forma redondeada y pueden agruparse de a pares (diplococos), en cadena (estreptococos) o de modo irregular (estafilococos). En el mundo de las bacterias, las formas de nutrición son muy variadas. Algunas viven en el suelo y, partiendo de sustancias inorgánicas, son capaces de sintetizar su propio alimento; presentan, por tanto, nutrición autótrofa. Dentro de este grupo podemos distinguir las que realizan la fotosíntesis, si bien se trata de un proceso algo distinto del que tiene lugar en las plantas; poseen variedades únicas de clorofila (bacterioclorofila), y las que aprovechan la energía de ciertas reacciones químicas (y no la del sol) para construir sus propias sustancias. Entre ésta última, llamadas quimiotrofas, se encuentran: 1. Las bacterias sulfurosas, que absorben azúcar (o ácido sulfhídrico) y lo combinan con oxígeno. 2. Las bacterias férricas, que viven en aguas dulces o saladas en las que existe hierro en disolución; absorben estos compuestos y los combina con el oxígeno. 3. Las bacterias reductoras, que combinan hidrógeno y oxígeno dando agua como subproducto de su actividad. 4. Las bacterias nitrificantes, que oxidan ciertos compuestos nitrogenados. Estos cuatros tipos de bacterias aprovechan la energía química que se libera en las reacciones descritas. Sin embargo, la mayoría de las bacterias dependen de otros seres vivos para alimentarse. Estas bacterias, heterótrofas, pueden ser saprofitas y vivir a expensas de la materia orgánica en descomposición, parásitas si viven sobre o dentro de animales o vegetales vivos o simbióticas cuando se asocian a otros organismos para obtener ambos un beneficio mutuo. Las bacterias viven en todo tipo de medios: en el agua, en la tierra y en los seres vivos. En este último caso pueden tener efectos benéficos para el organismo en el que se encuentran, como sucede por ejemplo con unas bacterias del intestino del hombre, que producen una sustancia muy importante: la vitamina K.

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Algunas formas bacterianas En muchos casos las bacterias producen enfermedades cuando se hallan presentes en seres vivos. En tal caso reciben el nombre de bacterias patógenas. Las bacterias han producido grandes epidemias a lo largo de la historia, como lo es el caso de la peste o el cólera. Pero también son responsables de enfermedades muy comunes entre nosotros. Estructura y fisiología de las bacterias. Estructura de superficie y de cubierta. La cápsula no es constante. Es una capa gelatinosa de tamaño y composición variables que juega un papel importante en las bacterias patógenas. Los flagelos no existen más que en ciertas especies. Filamentosos y de longitud variable, constituyen los órganos de locomoción. Según las especies, pueden estar implantados en uno o en los dos polos de la bacteria o en todo su entorno. En algunos bacilos gramnegativos se encuentran pili, que son apéndices más pequeños que los cilios y que tienen un papel fundamental en genética bacteriana. La pared que poseen la mayoría de las bacterias explica la constancia de su forma. En efecto, es rígida y elástica. Su originalidad reside en la naturaleza química del compuesto macromolecular que le confiere su rigidez. Este compuesto está formado por cadenas de acetilglucosamina y de ácido murámico. La diferencia de composición bioquímica de las paredes de dos grupos de bacterias es responsable de su diferente comportamiento frente a un colorante formado por violeta de genciana y una solución de yodo (coloración Gram). Se distinguen las bacterias grampositivas (que conservan el Gram después de lavarlas con alcohol) y las gramnegativas (que pierden su coloración). A partir de que se conocen los mecanismos de la síntesis de la pared bacteriana, se descubrió que ciertos antibióticos pueden bloquearla. La destrucción de la pared provoca una fragilidad en la bacteria que toma una forma esférica y estalla en medio salino. La membrana plasmática, situada debajo de la pared, tiene permeabilidad selectiva frente a las sustancias que entran y salen de la bacteria. Es soporte de numerosas enzimas, en particular las respiratorias. Por último, tiene un papel fundamental en la división del núcleo bacteriano. Los mesosomas, repliegues de la membrana, tienen una gran importancia en esta etapa de la vida bacteriana. Estructuras internas. El material genético de la bacteria está formado por un único filamento de ácido desoxirribonucleico (ADN) apelotonado y que mide cerca de 1 mm de longitud (1000 veces el tamaño de la bacteria).

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Los ribosomas son elementos granulosos que se hallan contenidos en el citoplasma bacteriano; esencialmente compuestos por ácido ácido (ARN), desempeñan un papel principal en la síntesis proteica. Son diferentes a los ribosomas eucarióticos. El citoplasma, por último, contiene inclusiones de reserva. La división celular bacteriana. La reproducción más típica en las bacterias es la asexual, multiplicándose por simple escisión o bipartición. Este proceso es enormemente eficaz porque, en condiciones apropiadas, pueden llegar a dividirse cada veinte minutos. A las seis o sietes horas, una sólo bacteria puede dar lugar a un millón de descendiente. No cabe duda que son los organismos vivos mas abundantes sobre la tierra. Por su simplicidad ante organismos más complejos, las bacterias son muy utilizadas en la investigación bioquímica y genética. Algunos bacilos tienen la propiedad de formar estructuras de resistencia o esporas cuando las condiciones se vuelven adversas.

Reproducción de una bacteria La síntesis de la pared, el crecimiento bacteriano y la duplicación del ADN regulan la división celular. La bacteria da lugar a dos células hijas. La división empieza en el centro de la bacteria por una invaginación de la membrana citoplasmática que da origen a la formación de un septo o tabique transversal. La separación de las dos células va acompañada de la segregación en cada una de ellas de uno de los dos cromosomas idénticos que provienen de la duplicación del ADN materno. Espora bacteriana. Ciertas bacterias grampositivas pueden sintetizar una estructura de resistencia llamada espora, que les permite sobrevivir en condiciones más desfavorables, y se transforma de nuevo en una "bacteria" cuando las condiciones del medio vuelven a ser favorables. Esta espora contiene el ADN de la bacteria y está protegida mediante dos cubiertas impermeables. Se caracteriza por su marcado estado de deshidratación y por la considerable reducción de actividades metabólicas. La facultad de esporular está sometida a control genético y ciertos gérmenes pueden perderla. La germinación de las esporas es siempre espontánea. Da lugar al nacimiento de una bacteria idéntica al germen que había esporulado. Clasificación De Las Bacterias En el caso de las bacterias, el concepto de especie no es apropiado. En microbiología se dice que una especie está formada por un conjunto de poblaciones clonales o cepas, que se parecen mucho entre ellas y se pueden diferenciar de otros grupos de bacterias.

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La clasificación, de las bacterias se hace principalmente basándose en propiedades bioquímicas, fisiológicas y ecológicas. En primer lugar, los procariota se pueden dividir en dos grupos: las arqueobacterias y las eubacterias. Las eubacterias se diferencian en grampositivas y gramnegativas, en autótrofas o heterótrofas, en fotosintéticas o no, etc. Para clasificar una bacteria, primero hay que aislarla para obtener un cultivo puro. Esto se consigue distribuyendo la muestra, de manera que al sembrar, las colonias que se desarrollen lo hacen separadas y se pueda aislar un clon en concreto. Después este se ha de sembrar en diferentes medios de cultivo, convenientemente preparados para realizar diferentes pruebas y observar el tipo de crecimiento que se produce en ellos. DOMINIO ARCHAEA El grupo más antiguo, las arqueobacterias, constituyen un fascinante conjunto de organismos y por sus especiales características se considera que conforman un Dominio separado: Archaea. En su aspecto, los Archaea son muy parecidos a las Bacterias. La mayoría son pequeños (0.5-5 micras) y con formas de bastones, cocos y espirilos. Las Archaea generalmente se reproducen por fisión, como la mayoría de las Bacterias. Si bien lucen como bacterias poseen características bioquímicas y genéticas que las alejan de ellas. Hoy se encuentran restringidas a hábitats marginales como fuentes termales, depósitos profundos de petróleo caliente, fumarolas marinas, lagos salinosos (incluso en el mar Muerto...). Por habitar ambientes "extremos", se las conocen también con el nombre de extremófilas. Se considera que las condiciones de crecimiento semejan a las existentes en los primeros tiempos de la historia de la Tierra por ello a estos organismos se los denominó arqueobacterias (del griego arkhaios = antiguo). Los archaea metanogénicos son anaerobias obligadas que no toleran ni siquiera breves exposiciones al aire (O2). En ambientes anaeróbicos son muy abundantes, incluyen sedimentos marinos y de agua dulce, pantanos y suelos profundos, tracto intestinal de animales y plantas de tratamiento de líquidos cloacales. Las metanogénicas tiene un tipo increíble de metabolismo que puede usar el Hidrógeno (H2) como fuente de energía y el CO2 como fuente de carbono para su crecimiento. En el proceso de construcción de material celular desde H2 y CO2, Las metanogénicas producen metano (CH4) en un único proceso generador de energía. El producto final, gas metano, se acumula en el ambiente, así se han creado la mayoría de las fuentes naturales de gas natural (combustible fósil) utilizado con fines industriales o domésticos. Por otra parte gran cantidad de gas metano es producido durante el tratamiento de los líquidos cloacales, sin embargo normalmente es descartado en lugar de ser reciclado. Un ejemplo de estos organismos es Methanococcus jannischii Este microorganismo fue originalmente aislada de una muestra tomada de una chimenea (white smoker: fumarola blanca) a 2.600 metros de profundidad en el Pacífico Este. Puede crecer en un medio de cultivo mineral que contenga solo H2 y CO2 como fuente carbonada y en un rango de temperatura entre 50º - 86º grados. Estas células son cocos irregulares móviles, debido a la presencia de dos haces de flagelos polares insertos cerca del mismo polo. Otro ejemplo son las Halófilas extremas que viven en ambientes naturales como el mar Muerto, el Great Salt Lake (Colorado USA), o en estanques de evaporación de agua salada, donde la concentración de sal es muy alta (hasta 5 molar o 25 por ciento de NaCl). Estos procariotas requieren la sal para el crecimiento, sus paredes celulares, ribosomas y enzimas se estabilizan con el ión Na+. Halobacterium halobium, la especie predominante en Great Salt Lake, se adapta al ambiente altamente salino por el desarrollo de una "membrana púrpura", que toma esta coloración por la presencia del pigmento del tipo de rodopsina llamado bacteriorodopsina que reacciona con la luz formando un gradiente de protones a lo largo de la membrana que permite la síntesis de ATP. Estos organismos son heterótrofos y aerobios, la alta concentración de ClNa en el ambiente limita la disponibilidad de O2 para la respiración, por lo que usando bacteriorhodopsina aumentan su capacidad de producir a ATP, convirtiéndolo a partir de la energía lumínica.

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El organismo mas conocido en este grupo es Halobacterium salinarium. Es una halofila extrema que crece a altas concentraciones de NaCl. Las termófilas extremas (Termoacidófilas) representan varias líneas filogenéticas de Archaea. Estos organismos requieren temperaturas muy altas (80º - 105º grados) para crecer. Sus membranas y enzimas son inusualmente estables a estas temperaturas. La mayoría de ellas requiere sulfuro para crecer, algunas son anaerobias y usan el sulfuro en la respiración, en reemplazo del oxígeno. Otras son litotróficas y oxidan sulfuro como fuente de energía, crecen a bajo pH (< pH 2) dado que acidifican su ambiente oxidando sulfuro a SO4 (ácido sulfúrico). Estos hipertermófilos son habitantes de ambientes calientes, ricos en sulfuro asociados a los volcanes, como los manantiales calientes, géiseres y las fumarolas del Parque National de Yellowstone , en respiraderos termales ("smokers") y en fracturas del piso oceánico. Sulfolobus fue el primer Archeae hipertermofílo descubierto por Thomas D. Brock de la Universidad de Wisconsin en 1970. Su descubrimiento, junto al de Thermus aquaticus en el Parque Yellowstone, iniciaron el campo de la biología de los hipertermófilos. Thermus aquaticus crece a 70º grados. Sulfolobus crece en ambientes rico en sulfuro, manantiales calientes, 90º grados y pH 1. Thermoplasma, también descubierta por Brock, es un termófilo único, ya que es el representante exclusivo de una línea filogenética de Archaea. Thermoplasma recuerda a las bacterias micoplasmas ya que carece de pared celular. Thermoplasma crece a 55º grados y pH 2; solo han sido encontradas en pilas calientes de carbón, los cuales son productos de desecho humanos. Sulfolobus es un termófilo extremo que se encuentra en manantiales ácidos productos de calentamiento por volcanes, y suelos con temperaturas entre 60º - 95ºC, y pH 1 a 5. A pesar que las Archaea son extremófilos por excelencia, también pueden encontrarse Bacterias, e inclusive algunos eucariotas en estos hábitats. Ninguna bacteria produce metano, pero existen algunas que crecen en estos ambientes. Con respecto a la tolerancia ácida, una bacteria: Thiobacillus, puede crecer a pH 0. Un alga, Cyanidium, también puede crecer a pH 0. En ambiente supercálidos (> de 100º C), los Archaea son exclusivos. Ninguna bacteria puede crecer en altas concentración de sales. LOS VIRUS Los virus son estructuras no vivas muy pequeños que no pueden verse con el microscopio óptico, por lo que para observarlos hay que recurrir al microscopio electrónico. Por esta razón los virus fueron ignorados durante mucho tiempo. En 1892 los trabajos llevados a cabo por Dimitri Ivanbousky en el jugo de las hojas atacadas por el mosaico del tabaco demostraron que los agentes causantes de esa enfermedad eran organismos ultramicroscópicos. Ivanbousky observó que si se hacían pasar extractos de estas hojas por filtros con poros muy finos (capaces de retener todas las bacterias conocidas hasta entonces), esos extractos seguían conservando su poder infeccioso, aunque no dio importancia a este hecho. Seis años más tarde Löffler y Frosch descubrieron la existencia de agentes patógenos ultramicroscópicos y filtrables, a los que llamaban virus. La virología es la ciencia que se encarga del estudio de los virus.

Estructura viral. Algunos bacteriófagos (virus que parasitan bacterias), izquierda, tienen una estructura bastante complicada y elaborada. El fago T4, representado aquí, consta de cinco proteínas y de las siguientes partes: cabeza, cola, un cuello o collar, placa basal y unas fibras a modo de patas. Por contra, un virus de la gripe, derecha, es más simple. Una envuelta lipídica envuelve el caparazón proteico, o cápside, el cual, como en el bacteriófago, encierra el material genético enrollado. Desde esta envuelta se proyectan dos tipos de proteínas a modo de púas, que determinan las propiedades 6

infectivas del virus. Los hospedadores humanos deben producir nuevas defensas inmunes cada vez que éstas mutan; de aquí las vacunaciones anuales que se realizan. Los virus no son verdaderas células, su estructura es muy simple y consiste tan sólo en un ácido nucleico rodeado de una envoltura de proteínas llamadas cápsida, y en ocasiones una envoltura de carácter membranoso. Según la forma de la cápsida, distinguimos varios tipos de virus 1. Icosaédricos, cuando forman un poliedro con veinte caras de forma triangular. 2. Helicoidales, cuando su cápsida tiene dorma de cilindro hueco en cuyo interior se encuentran el ácido nucleico. 3. Complejos, cuando tienen formas muy típicas y específicas. Los virus se introducen en el interior de una célula, gracias a la cual son capaces de reproducirse. Según el tipo de célula infectada, los virus se pueden dividir en bacteriófagos o fagos (si infectan bacterias), virus de vegetales, virus de animales, etc. Cuando un fago se pone en contacto con una bacteria y la reconoce, inyecta su ácido nucleico. Una vez dentro de la bacteria, utiliza su propia información genética para bloquear la síntesis de ADN, ARN y de proteínas bacterianas. Apropiándose de la maquinaria sintética (ribosomas, enzimas...) dirige la síntesis de su ácido nucleico y de las proteínas de su cápsida, que en un momento dado se ensamblan formando nuevos virus. De este modo se acumulan gran cantidad de fagos en el interior de la célula huésped. Cuando las cápsidas están formadas, con los ácidos nucleicos en su interior, la pared de la bacteria se rompe de forma violenta (lisis) y numerosos fagos, dispuestos a infectar nuevas bacterias, son liberados al medio. Los virus de vegetales y animales actúan de forma muy parecida, "matando" a las células que infectan una vez que han conseguido multiplicarse a sus expensas. Esto es un ciclo lítico. La mayoría de los virus producen enfermedades llamadas virosis en todos los seres vivos conocidos.

Ciclo lítico y lisogénico en virus Otro tipo de ciclo es el ciclo lisogénico: no destruyen la célula huésped, sino que el ácido nucleico se incorpora al ADN celular. Son virus atenuados o profagos. La célula receptora se llama lisógena. Es un ciclo que puede permanecer así latente hasta que se produce un estímulo del profago y se inducirá al ciclo lítico. Las enfermedades producidas por los microorganismos suelen denominarse enfermedades infecciosas porque están provocadas por la "infección" o entrada de aquellos en el organismo. Un individuo enfermo puede transmitir la enfermedad a otro sano, y entonces se habla de contagio. Esto puede ocurrir directamente, de un individuo a otro de la misma especie, o bien a través de un intermediario. Decimos entonces en el primer caso que se ha producido un contagio directo. En el segundo de los casos se habla de contagio indirecto y el medio por el que se transmite la enfermedad (el mosquito, la ropa, el aire, el agua, etc.) es denominado agente propagador o agente infeccioso, que no tiene que padecer la enfermedad que transmite.

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Cuestionario a) Señale cuatro características que presentan las células procariotas que las diferencian de las células eucariotas. b) ¿Qué diferencias encuentra entre los organismos del Dominio Archaea y los del Domino Eubacteria? c) ¿Cuál es la forma más sencilla (y menos exacta) de clasificar a las bacterias? d) Señale cuatro diferencias entre un virus y una bacteria. e) Explique en palabras el ciclo lítico y lisogénico de un virus. ¿Qué relación tienen estos ciclos con las enfermedades? f) Unir y Justificar 1) virus 2) bacilo 3) productores 4) archibacterias 5) cápsula 6) cápside 7) célula 8) procariotas 9) microbios 10) núcleo

a) antibióticos b) a.d.n. c) extremofilos d) bacterias e) importancia sanitaria f) productores g) cocos h) dominio archaea i) eucariotas j) dominio eubacteria

g) Complete las referencias

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