Clasificación tradicional: Reino nivel superior. Clasificación moderna: Dominio (secuencias de ARN) Dos Reinos Linnaeus 1735

Transcripción

1 2. CARACTERÍSTICAS DE LOS MICROORGANISMOS 2.1. Clasificación de los seres vivos y características generales de las células Organización de seres vivos Dos Reinos Linnaeus 1735 Tres Reinos Haeckel 1866 Dos Imperios Chatton 1925 Cinco Reinos Whittaker 1969 Seis Reinos Woese et al Tres Dominios Woese et al Clasificación tradicional: Reino nivel superior Clasificación moderna: Dominio (secuencias de ARN) Cada Dominio se subdivide en Reinos características comunes Los tres dominios Hongos Animales Protozoos Plantas Hongos mucosos Carl Woese (1928). Creador de la nueva taxonomía molecular: comparación entre secuencias de ARN r 16S especies Sulfolobus Thermoplasma Halófilas extremas Metanógenas Eukarya Cloroplastos Cianobacterias Mitocondrias Gram(+) Espiroquetas Teoría endosimbiótica (Margulis, 1967): Thermoproteus Describe el origen de mitocondrias y cloroplastos en eucariontes, a partir de procariontes de vida libre simbiosis (endosimbionte) 1) Célula eucariota primitiva incorporó a procarionte aerobio relación endosimbiótica mitocondrias 2) Célula eucariota con mitocondrias incorporó a procarionte fotosintético cloroplastos Archaea Antepasado universal púrpuras fotosintéticas Bacteria verdes fotosintéticas Origen simbiogenéticode mitocondrias y cloroplastos: demostrado 1

2 Clasificación moderna Diferencias fundamentales entre organismos ácidos nucleicos (ARNr): Cambios en secuencia de nucleótidos relaciones evolutivas entre células Tres dominios: Archaea Bacteria Eukarya TODOS procariotas uni-celulares TODOS eucariotas uni-y pluri-celulares Hay MICRO-organismos procariotas y eucariotas, pero NO hay MACRO- organismos procariotas Los virus se clasifican aparte La célula Unidad fundamental de todo organismo viviente. Formadas de moléculas complejas: proteínas, ácidos nucleicos, polisacáridos Unidad dinámica: Constantemente sufre cambios y modifica sus constituyentes Toma materiales del medio y los transforma BM/Productos Nutrientes Energía (biosíntesis) Anabolismo (biosíntesis) Macromoléculas y comp. celulares (consumo de E) Catabolismo (generación de energía) Productos de desecho (ácidos, CO 2, etc) Energía (movilidad, transporte nutrientes ) Comps. químicos, luz (fuente de energía) Características de una célula Diferencias entre un sistema vivo y uno no vivo 1. Metabolismo Capta nutrientes y elimina desechos sistema abierto 2. Reproducción Una célula crece y se divide perpetuar la especie 3. Diferenciación Formación de nuevas sust. o estructuras ciclo de vida o condiciones de estrés 4. Señalización química Respuesta a estímulos químicos y físicos Interacción por medio de sustancias 5. Evolución* Las células evolucionan nuevas propiedades biológicas (adaptación) 2

3 Célula procariota: características Bacteria y Archaea células simples diferentes a las eucariotas en su organización interna: Pequeñas (1-10 µm) Molécula única de ADN circular: forma el nucleoide (sin membrana que lo rodee) Carecen de núcleo y organelos celulares Ribosomas 70S Membrana celular (MC) Citoplasma Nucleoide Ribosomas Pared celular de peptidoglicano (PG) que rodea la MC Pared celular Membrana plasmática Célula eucariota: características Eukarya más compleja que las procariotas: Más grandes ( µm) Núcleo con membrana y nucleolo ADN lineal formando cromosomas Organelos rodeados por membranas Ribosomas 80S Membrana celular Pared celular ausente en animales y protozoos Membrana citoplásmica Retículo endoplásmico Ribosomas Núcleo Nucleolo Membrana nuclear Citoplasma Mitocondria Cloroplasto Comparación Procariotas Grupos filogenéticos Bacteria y Archaea Eucariotas Eukarya: algas, hongos, protozoos, plantas, animales Tamaño celular Pequeñas (1-10 µm) Grandes ( µm) Estructura y función del núcleo Membrana nuclear Ausente Presente Genoma 1 cromosoma circular Varios cromosomas lineales División celular Fisión binaria Mitosis Reproducción sexual No hay meiosis Transf. de fragmentos de ADN Estructura y organización del citoplasma Si hay meiosis Membranas int. Sencillas y raras Complejas y comunes (RER ) Organelos Ausentes Presentes Formas de motilidad Movimiento flagelar Flagelos que rotan Flagelos o cilios que no rotan Movim. no flagelar Vesículas de gas Movimiento ameboide 3

4 Procariotas Estructura y organización del citoplasma Eucariotas Membrana celular Sin esteroles (hopanoides) Con esteroles (no hopanoides) Ribosomas 70S 80S Organelos c/memb. Ausentes Presentes Sist. respiratorio Parte de la MC En mitocondrias Pigmentos fotosint. En membranas internas Pared celular Endosporas Presente En cloroplastos Presentes en ciertos grupos Ausentes Vesículas de gas Presentes Ausentes Metabolismo Metanogénesis : no Arqueas: si Presente: plantas, algas, hongos Ausente: animales y protozoos Reducción de S Nitrificación Si No Fijación de N 2 No 2. CARACTERÍSTICAS DE LOS MICROORGANISMOS 2.3. Virus, Bacteria, Archaea y Eukarya Tamaño relativo de las células 1000 nm = 1 µm Virus Célula procariota Núcleo 1000 nm Célula eucariota típica 4

5 Virus: : características Estructuras acelulares inactivas fuera de una célula (viriones): Solo asociados con una célula se autoreplica inyecta ADN/ARN base de su capacidad destructora (muchas copias del virus) No tienen autonomía metabólica no se consideran células Compuestos por: Ácido nucleico: ADN o ARN (mono- o bi-catenario) Cápside: cubierta proteica que protege al ADN/ARN Envoltura membranosa (algunos): lípidos y proteínas Virología Clasificación (2012) Diferente al resto de organismos: sin evidencia de un ancestro común o relación filogenética Genoma: ADN o ARN; mono- (ss) o bi- (ds) catenario Replicación: ARN (+) o (-) Estructura del virion: presencia de envoltura y tamaño Tipo de célula huésped 7 órdenes, 96 familias, 2618 spp. (2012, ICTV*) Célula que infectan 3 grupos: Virus vegetales Virus animales Virus bacterianos, bacteriófagos o fagos Bacteriófago *International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV) Genoma 7 tipos: ADN I. ds-adn (viruela) II. ss-adn (parvovirus) Forma de la cápside 3 grupos: ARN III. ds-arn (rotavirus) IV. ss-arn (+) (hepatitis A) V. ss-arn (-) (rabia) VI. ss-arn-rt (VIH) VII. ds-adn-rt (hepatitis B) Helicoidal Icosaédricos (poliédricos) Mixtos o complejos: cápsides con una zona icosaédrica y una helicoidal Virus helicoidal (mosaico del tabaco) RT (transcriptasa inversa): enzima que convierte ss-arn vírico en ss-adn que se copia para producir ds-adn se integra al genoma del hospedador ss-arn (+): leído directamente por los ribosomas ss-arn (-): debe haber transcripción en cadenas complementarias (+) para iniciar la replicación 5

6 Bacteria y Archaea (células procariotas) Korarchaeota Thaumarchaeota Bacteria: características y clasificación Microorganismos unicelulares procariotas (1 10 µm): Sin núcleo ni organelos en el citoplasma Generalmente PC compuesta por peptidoglicano Muchas tienen flagelos y son móviles Bacilos Cocos Formas variadas 3 tipos principales: Vibrios Clasificación tradicional: Condiciones de crecimiento Estructura celular, metabolismo Diferencias en componentes celulares (ADN, AG ) Morfología (forma) muy difícil Espiroquetas Bacteriología Actualmente similitud entre secuencias de ARNr: Árbol filogenético de Bacteria 17 clases (16S ARNr) Clasificación más aceptada: Bergey's Manual of Systematic Bacteriology Espiroquetas verdes del azufre verdes no del azufre Cianobacterias Gram-positivas 6

7 Archaea: características Microorganismos unicelulares procariotas Características únicas dominio diferente Estructuras procariotas pero muy diferentes a Bacteria: resistencia vs. antibióticos y agentes líticos Capacidades metabólicas especiales: Metanógenos Muchas extremófilas (desarrollo en ambientes extremos): límites de la tolerancia biológica Características únicas dominio diferente Pared celular y flagelos diferentes a Bacteria Membrana celular con características únicas No se conocen especies patógenas para humanos Archaea: clasificación Comparación de secuencias de ARNr 16S cuatro grupos Tradicional (fisiología*) Metanógenas (producen CH 4 ) Ambientes anaerobios Tracto gastrointestinal de animales Halófilas (halo-arqueas) arqueas) Ambientes hiper-salinos (> 12% NaCl): lagos, mar muerto Termo-acidófilas Necesitan T > 60 C y ph < 3 Picrophilus (org. + acidófilo: ph 0.1) Incluye hipertermófilos (T op > 80 C) Pyrolobus fumarii (org. + termófilo:t max 113 C) Actual (genoma, ARNr) Euryarchaeota (1990) Grupo más grande y conocido Metanógenos, halófilos y termófilos Incluye a Nanoarchaeota (2002) Crenarchaeota (1990) La mayoría acidófilos e hipertermófilos (T más altas conocidas) Korarchaeota (1996) Sólo secuencias de ARNr de 1 especie Phylum no confirmado (no se han encontrado más especies) Thaumarchaeota (2008) 3 especies (2012) autótrofos que oxidan NH 4 *Estudio científico de las funciones de los seres vivos Trends in Microbiology, 2012 Eukarya (células eucariotas) 7

8 Algas: : características Organismos eucariotas autótrofos fotosintéticos: Pluri- y Uni-celulares (con flagelos) Fotosíntesis oxigénica: H 2 O O 2 Cloroplastos estructuras con pigmentos fotosintéticos que sirven para captar luz Todas tienen clorofila a (como las plantas) y otros pigmentos Hábitat: agua dulce/salada y ambientes húmedos Principales fijadores de CO 2 fitoplancton (algas microscópicas) No causan enfermedades Muchas aplicaciones industriales: alimentos, ácido algínico y carragenina (espesantes), tierra de diatomeas (filtración) Ficología Algas: : clasificación Cuatro criterios básicos de clasificación 6 grupos: Pigmento fotosintético*, pared celular, material de reserva, hábitat División Euglenophyta (Euglenoides) Pyrrophyta (Dinoflagelados) Chrysophyta (Diatomeas, algas doradas) Clorofila Pigmento Otros Pared celular a + b Carotenoides Ausente a + c a + c (+ d) Carotenoides, xantófilas Carotenoides, xantófilas Celulosa o ausente Sílice, CaCO 3, celulosa, Material reserva Paramilo*, lípidos Almidón, glucano, aceites Leucosina*, lípidos Hábitat AD, AS, S AD, AS AD, AS, S Chlorophyta (Algas verdes) a + b Carotenoides, xantófilas Celulosa, mananos Azúcares, almidón AD, AS, S + Phaeophyta (Algas pardas) y Rhodophyta (Algas rojas) Algas macroscópicas pluricelulares (todas) * Polisacáridos * Convierten la luz solar en energía Protozoos: : características Organismos eucariotas, heterótrofos, sin PC: Unicelulares y microscópicos No fotosintéticos Hábitat: ambientes húmedos o en medios acuáticos Muchos son parásitos y son distintos a: Son móviles criterio de clasificación 4 grupos: Flagelados (Mastigophora): se mueven por uno o más flagelos Rizópodos (Sarcodinia): pseudópodos (extensiones citoplásmicas) Ciliados (Ciliophora): movimiento por numerosos cilios Esporozoos (Sporozoa): la mayoría parásitos inmoviles 8

9 Hongos: : características Organismos eucariotas, heterótrofos*, con PC de quitina Uni- (levaduras) y pluri-celulares (hongos filamentosos) Osmótrofos: absorción de moléculas predigeridas externamente por acción de enzimas extracelulares La mayoría aerobios y muchos (levaduras) facultativos Reproducción sexual y asexual (esporas) Hábitat: se desarrollan casi en cualquier ambiente acidez, [sales y azucares], T s, [nutrientes] Gran importancia económica: levaduras, setas Clasificación: forma de crecimiento y tipo de reproducción * Obtienen el C que necesitan para crecer a partir de materia orgánica Micología Crecimiento Hongos: : clasificación Aspecto macroscópico de la colonia Aspecto microscópico: Tipo de hifa (filamentos) Trichoderma Forma, tamaño y distribución de esporas y estructuras reproductoras Pruebas de identificación bioquímica Reproducción Cada grupo produce esporas características Sexual: esporas sexuales características Fusarium Asexual: esporas asexuales, fragmentación de hifas, gemación Hongos verdaderos (Mycota) cinco grupos (reproducción, ARNr) Quitridios Mycota Hongos zigóticos Micorrizas arbusculares Hongos en saco Hongos en masa (setas) 9