Microorganismos: Formas Celulares y Acelulares

La microbiología es la ciencia que estudia los microorganismos. Este diverso grupo de seres microscópicos incluye el reino Moneras (bacterias), el reino Protoctistas (protozoos y algas microscópicas), el reino Hongos (mohos, hongos mucosos y levaduras), los virus y otras formas acelulares, como viroides y priones.

Reino Moneras: las Bacterias

El reino Moneras agrupa a todas las bacterias, que son organismos de organización procariótica, cuyo tamaño oscila habitualmente entre 0,1 y 50 μm. Pueden ser autótrofas o heterótrofas, y aerobias, anaerobias o anaerobias facultativas. Según su forma se distinguen varios tipos de bacterias:

• Cocos: forma redondeada
• Bacilos: forma alargada
• Espirilos: forma espiralada
• Vibrios: forma de coma.

Las bacterias también aparecen formando colonias. Las agrupaciones de 2 cocos o bacilos se llaman diplococos o diplobacilos. Las hileras son estreptococos o estreptobacilos

Las Eubacterias

Grupo de bacterias con enorme capacidad adaptativa. Algunas pueden vivir en ambientes aerobios y otras, en anaerobios; también las hay que pueden vivir en los dos (facultativas). Principales grupos:

• Bacterias purpúreas y verdes: son fotosintéticas y aerobias. Pueden ser sulfurosas o no sulfurosas, en función de su capacidad para utilizar el ácido sulfhídrico.
• Cianobacterias o algas verdes azuladas: se presentan como células aisladas o en colonias. Fueron importantes en la aparición de la atmósfera oxidante en la Tierra. Se asocian en simbiosis con hongos para formar líquenes.
• Bacterias nitrificantes: sintetizan moléculas orgánicas por oxidación de compuestos nitrogenados inorgánicos del suelo o los fondos marinos y los convierten en sustancias asimilables para las plantas.
• Bacterias fijadoras de nitrógeno: captan el nitrógeno atmosférico para las plantas leguminosas con las que viven en simbiosis.
• Proclorofitas: son bacterias con aspecto de cloroplastos. Viven en el interior de las ascidias, como endosimbióticas.
• Espiroquetas: Son espirilos frecuentes en medios acuáticos. Las hay espiroquetas parásitas
• Bacterias del ácido láctico: Son anaerobias, pero tolerantes al oxígeno. Causan la fermentación láctica.
• Micoplasmas: Carecen de pared celular. La mayoría son parásitos.

Las Arqueobacterias

Son células procarióticas con una membrana sin ácidos grasos y una pared sin peptidoglicanos. Poseen lípidos especiales que se disponen en monocapas sumamente rígidas. Sus principales características son:

• La mayoría son anaerobias
• Su alimentación puede ser autótrofa o heterótrofa
• Se desarrollan en hábitats muy diversos: las halofílicas (aguas saladas), las termofílicas (aguas termales y medios ricos en azufre) y las metanógenas (ambientes anaerobios y producen metano a partir de CO₂)

Morfología de las Bacterias

Principales Estructuras

Varios aspectos de la morfología bacteriana las diferencian de células eucariotas, como son la ausencia de membrana nuclear y la casi inexistencia de orgánulos membranosos en el citoplasma. Otras estructuras, como las envueltas celulares, muestran gran complejidad. Las principales estructuras presentes en las bacterias son: cápsula, pared celular, membrana plasmática, citoplasma, material genético, pilis y fimbrias, y flagelos.

• Cápsula bacteriana: Es una capa externa presente en casi todas las bacterias patógenas. Características:
  • Regular el intercambio de agua, iones y nutrientes con el medio
  • Ser un reservorio de agua en situaciones de desecación
  • Facilitar la adherencia a los tejidos del huésped
  • Dificultar la acción de anticuerpos, bacteriófagos y células fagocitas
• Pared celular o bacteriana: Es una envuelta rígida, característica de todos los tipos de bacterias, excepto de los micoplasmas. Sus funciones son mantener la forma de la célula frente a los cambios de presión osmótica, regular el paso de iones y resistir a la acción de los antibióticos. Su estructura se pone en evidencia por la tinción de Gram, un método que consiste en exponer las bacterias a la acción de dos colorantes, el cristal violeta y las safranina. Dependiendo del color de la pared tras ese tratamiento se diferencian dos grupos:
  • Bacterias Gram positivas: la pared se muestra de color violeta y está formada por una capa gruesa de mureina. Ejemplo: Clostridium
  • Bacterias Gram negativas: La pared se muestra de color rosado y esta formada por una capa fina de mureina. Ejemplo: Salmonella
• Membrana plasmática: Es la estructura que limita el citoplasma y regula el paso de sustancias. Estructuralmente se diferencia de la membrana de las células eucariotas en la ausencia de la molécula de colesterol y la presencia de mesosomas o invaginaciones hacia el interior de la célula. Los mesosomas suponen un gran incremento en la superficie de membrana y suplen la ausencia de orgánulos membranosos en el citoplasma bacteriano.
  • En ellos se sitúan las enzimas que llevan a cabo numerosos procesos, como la respiración celular y la fotosíntesis, y las que permiten a algunas bacterias fijar nitrógeno atmosférico o asimilar nitritos y nitratos.
  • Mantienen suspendido el cromosoma bacteriano en el seno del citoplasma.
  • Contienen la enzima de ADN polimerasa, que dirige la replicación del cromosoma.
• Citoplasma: Es una disolución gelatinosa de agua y proteínas, de aspecto granuloso, que rodea el nucleoide, donde se sitúa el material genético. En el seno del citoplasma se encuentran:
  • Ribosomas: muy numerosos y los únicos orgánulos bacterianos. Están formados por masas de ARN y proteínas agrupadas en dos subunidades, que se unen para la síntesis de proteínas.
  • Inclusiones: sustancias que la bacteria acumula en los momentos de abundancia de nutrientes, o bien residuos metabólicos. No aparecen rodeados de membrana.
  • Vesículas: pequeños espacios delimitados por proteínas que acumulan masas de sustancias gaseosas. Aseguran la flotabilidad en algunas bacterias fotosintéticas.
• Material genético: Es una larga y única molécula de ADN, circular y bicatenario. Está sumamente plegada y asociada a proteínas (no histonas). Dirige toda la actividad de la célula. Además en las bacterias existe un número indeterminado de pequeñas moléculas circulares de ADN extra cromosómico, los plásmidos, que a menudo intercambian entre ellas
• Flagelos: Son estructuras de locomoción que se hallan en un número variable y constan de un cuerpo basal y un largo filamento. El cuerpo basal es una especie de bastón en el que se engarzan cuatro discos. Dos están incluidos en la membrana plasmática, giran y transmiten su movimiento al filamento. Los otros dos discos son fijos y se sitúan en la capa de mureina y en la membrana externa.

Fisiología de las Bacterias

La Reproducción

Las bacterias son seres haploides que se reproducen asexualmente por bipartición. Previamente, se duplica el único cromosoma que poseen y un proceso de estrangulación posterior, genera dos células hijas genéticamente idénticas. Además existen otros mecanismos, parasexuales, en los que se produce el intercambio de material genético entre individuos, pero no se generan descendientes. Estos mecanismos, proporcionan variabilidad genética:

• Conjugación: una bacteria donadora transmite ADN de sus plásmidos, a través de pilis sexuales a una bacteria receptora. Si se integra en el cromosoma se llama episoma.
• Transformación: las bacterias pueden captar del medio fragmentos de ADN procedentes de la lisis de otras bacterias o células y lo integran en su cromosoma.
• Transducción: las bacterias intercambian material genético mediante un virus transmisor, un bacteriófago. Se integra en el cromosoma.

Los tres mecanismos implican recombinación genética entre el material genético propio y el añadido. Es importada ya que hay bacterias patógenas resistentes a los antibióticos, que han adquirido esta capacidad al convivir en el intestino con bacterias simbióticas que resisten a la acción de estos fármacos.

Los Virus

¿Qué son los Virus?

Son partículas microscópicas sin estructura celular (formas acelulares) constituidos por un fragmento de ácido nucleico al que rodea una cápsula proteica o cápsida. No realizan las funciones vitales de nutrición y relación, por lo que muchos científicos no los consideran seres vivos. Sí son capaces de reproducirse, aunque para ello necesitan de una célula. Son, por tanto, parásitos intracelulares obligados con dos fases, una extracelular inerte y otra intracelular. Al virus en fase extracelular se le denomina virión.

El Material Genético de los Virus

En el caso de los retrovirus como el VIH la enzima retrotranscriptasa inversa forma ADN a partir del ARN único y lo integra en el ADN de la célula hospedadora. Los virus contienen ADN o ARN pero nunca coexisten en un mismo virus. Tienen una o más moléculas, circulares o lineales, monocatenarias o bicatenarias. Todos los virus con genomas de ARN de cadena doble, e incluso algunos de cadenas sencilla, tienen varias cadenas de ARN independientes, con genes distintos que codifican solamente una o dos proteínas esto es lo que se denomina genoma fragmentado. No se han descrito virus de ADN con genoma fragmentado. Los virus más simples solo llevan información para codificar unas 8 proteínas, que pueden llegar hasta a doscientas en los virus más complejos. Las proteínas pueden ser:

• Estructurales: si están destinadas a la formación de la cápsida.
• Enzimáticas: si están implicadas en la síntesis de los ácidos nucleicos víricos
• Aglutinantes: si facilitan la adherencia a la membrana de la célula huésped

La Morfología de los Virus

Las cápsidas están compuestas, en general, por múltiples copias de una o más proteínas llamadas capsómeros. Se denomina nucleocapsida al conjunto formado por la cápsida del virus y el ácido nucleico que contiene La cápsida protege el ácido nucleico y además en los virus que no están envueltos en una membrana también se encarga del reconocimiento de las células a las que va a parasitar.

• Virus de simetría helicoidal: constituidos por una molécula de ácido nucleico que crea una espiral interna. A ella se engarzan miles de copias de una misma proteína que forman una estructura similar a un vástago. Ejemplo: virus del mosaico del tabaco
• Virus de simetría icosaédrica: tiene una forma casi esférica. La estructura de la cápsida es un icosaedro, compuesto por 20 triángulos equiláteros. Cada uno de ellos está constituido por capsómeros de dos tipos: los hexones, acúmulos de 6 moléculas de proteína que se sitúan en caras y aristas; y los pentones. De ellos pueden salir fibras. Ejemplo: los adenovirus
• Virus bacteriófagos: También llamados fagos, son virus con una estructura compleja que combinan los dos tipos de simetría. La cabeza es icosaédrica y contiene el ácido nucleico. Tras la cabeza están la zona caudal, de simetría helicoidal y propiedades contráctiles y la placa basal dotada de espinas y fibras de anclaje.
• Virus envueltos: presentan una envoltura que es un recubrimiento membranoso exterior a la cápsida. Esta envoltura procede normalmente de la membrana plasmática de la célula huésped, que el virus adquiere al emerger de ella. Además la envoltura siempre lleva algunas glicoproteínas codificadas por el virus, que tienen como misión el reconocimiento y adherencia a la célula huésped. Ej: morfología de los coronavirus.

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