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.
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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.
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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
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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.
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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,.
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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
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MORFOLOGÍA DE ALGUNAS CÉLULASPROCARIOTAS
Streptoccus
Borelia Burgdorferi
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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
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Sección transversal de la célula de E. coli.
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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
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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.
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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
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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
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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.
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RIBOSOMAS
Sitio para la síntesis de proteínas10 000 ribosomas/célula10.000 ribosomas/célula10-20 nmComposición:
63% ARN37% Proteína
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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.
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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.
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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
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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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