Biología 2º Bachillerato - Salesianos Atocha 2015-2016 Luis Heras.

Presentación del tema: "Biología 2º Bachillerato - Salesianos Atocha 2015-2016 Luis Heras."— Transcripción de la presentación:

1 Biología 2º Bachillerato - Salesianos Atocha 2015-2016 Luis Heras

2 Louis Pasteur (1822-1895) Químico francés que realizó importantísimos avances en el campo de la microbiología: Refutación de la generación espontánea: demostró que la vida no nace de la materia inerte. Pasteurización Teoría de las enfermedades infecciosas: los microorganismos son responsables de una amplia gama de enfermedades Desarrollo de vacunas como la de la rabia

3 1. Los microorganismos Extenso y variado grupo de seres vivos y de formas acelulares de tamaño microscópico. Comprende: Bacterias: procariotas Algas Hongos eucariotas Protozoos Virus: acelulares "Por la libertad, así como por la honra, se puede y debe aventurar la vida".

4 1.1 Características de los microorganismos Su pequeño tamaño determina sus propiedades biológicas: Gran superficie de contacto en relación a su volumen, con lo que intercambian rápidamente sustancias con el medio externo y lo pueden alterar en muy poco tiempo. Reacciones metabólicas muy rápidas, al concentrar las enzimas con los sustratos. Multiplicación muy rápida al metabolizar a gran velocidad.

5 1.2 Clasificación Existen 3 dominios: Bacteria Archaea Eukarya Todos ellos derivaron de un antepasado procariota común (LUCA)

6

7 2. Virus Formas acelulares compuestas de un ácido nucleico rodeado por una cubierta proteica. Son parásitos intracelulares estrictos (obligados), lo que significa que dependen de forma absoluta de una célula huésped viva para multipicarse. Denominamos virión a la partícula vírica que se encuentra fuera de la célula. “El intentar las cosas de las cuales antes nos puede suceder daño que provecho es de juicios sin discurso y temerarios"

8 2.1 Estructura de los virus Ácido nucleico Contienen ADN o ARN (pero nunca ambos), que puede ser monocatenario o bicatenario. El ácido nucleico puede ser circular o lineal. Puede aparecer en una única molécula o bien fragmentado. Los ácidos nucleicos monocatenarios pueden ser de cadena positiva (+) si es idéntico al ARNm, o de cadena negativa (-) si es complementario al ARNm. (Si son bicatenarios, son de polaridad positiva y negativa (+/-).

9 Cápsida Estructura proteica que protege al ácido nucleico. Está formada por varias subunidades proteicas llamadas capsómeros. Tipos de cápsida: Helicoidal: forma de cilindro hueco. Los capsómeros están formados por un único tipo de proteina. Icosaédricos (poliédricos): es un icosaedro de 20 caras triangulares, donde cada capsómero está formado por tres proteínas diferentes. Compleja: Cuando estructuras adicionales proteicas se añaden a la cápsida, formando colas, fibras… Nucleocápsida: ácido nucleico + cápsida

10 Envoltura Algunos virus poseen una envoltura membranosa por fuera de la nucleocápside, formada por una bicapa lipídica que puede presentar glucoproteínas que sobresalen llamadas espículas. Enzimas Hay muchos virus que contienen sus propias polimerasas (y algunos que contienen la curiosa transcriptasa inversa). Otras enzimas pueden ayudar a destruir las membranas y paredes de las células.

11 Según el material genético Virus ARN Virus ADN Según el huésped que infectan Virus animales Virus vegetales Virus bacteriófagos o fagos (infectan a bacterias) 2.2 Clasificación de los virus “¿Qué locura o qué desatino me lleva a contar las ajenas faltas, teniendo tanto que decir de las mías?”

12 Según la cápsida Virus helicoidales: ácido nucleico dentro de una cápsida helicoidal. Ej: virus del Ébola Virus poliédricos: ácido nucleico dentro de una cápsida icosaédrica. Ej: virus de la polio, virus de la hepatitis A Virus complejos: posee una cápsida (cabeza) donde está el ácido nucleico y una cola helicoidal. Presenta espículas y fibras articuladas en la base de la cola con capacidad de adhesión a la célula. Ej: bacteriófago

13 Según la envoltura Virus envueltos: cuando algunos virus animales salen de la célula huésped se llevan parte dela membrana, la cual puede estar cubierta con espículas que ayudan a la adhesión a nuevas células. Ej: virus de la gripe Virus desnudos: sin envoltura “¡Cambiar el mundo, amigo Sancho, que no es locura ni utopía sino justicia!”

14 Ejemplo: el virus de la gripe (Influenza) Ácido: ARN monocatenario fragmentado Cápside helicoidal Envuelto Espículas de dos tipos: Neuraminidasas (16 tipos: H1, H2… H16) y Hemaglutininas (9 tipos: N1, N2… N9), que conforman subtipos, por ejemplo H1N1. 3 tipos de virus: A, B y C. El A es el más peligroso, capaz de causar pandemias. Es un virus con una capacidad muy alta de mutación de sus proteínas, lo que crea una nueva vacuna cada año.

15 2.3 Ciclo biológico de los virus 1) Fase de fijación o adhesión Unión específica entre proteínas de la cápsida del virus a receptores de la superficie celular (ej: glucoproteínas de membrana). 2) Fase de penetración y descapsidación El virus entra en la célula. Aquí el proceso puede ser diverso: los envueltos pueden entrar por fusión y por endocitosis, mientras que los desnudos y los complejos suelen introducir directamente el ácido nucleico a través de la membrana. Una vez dentro de la célula, la cápsida se degrada por procesos enzimáticos, liberando el ácido nucleico. http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2bachillerato/micro/contenidos3.htm

16 3) Fase de biosíntesis Fase más importante. El ácido nucleico se replica, se transcribe y se traduce con el objetivo de crear más copias del virus. Así crean copias de su ácido nucleico y de sus proteínas. Para ello suelen utilizar las polimerasas de la célula huésped (algunos virus traen sus propias enzimas) y su energía y materiales. "El que no sabe gozar de la ventura cuando le viene, no debe quejarse si se pasa"

17 4) Fase de ensamblaje Los capsómeros se agrupan, formando una cápsida que encierra al ácido nucleico. De nuevo se forma un virus completo. Debido a la multiplicación de los fragmentos víricos, se formarán muchos virus. 5) Fase de liberación Una vez los virus se han formado salen por lisis de la membrana celular, lo que frecuentemente mata a la célula huésped. Los virus envueltos salen por exocitosis, adquiriendo así la envoltura.

18

19 Modalidades del ciclo biológico Ciclo lítico: el ciclo visto hasta ahora, que culmina con la lisis y muerte celular de la célula infectada. Ciclo lisogénico: los que hacen este ciclo se llaman virus atenuados. Una vez se ancla y penetra en la célula, el ácido nucleico se incorpora al ADN de la célula huésped y se queda en estado latente (provirus o profago) sin dañar a la célula. Durante bastante tiempo, la célula se divide y transmite el provirus a la descendencia. En un momento dado, debido a radiación UV o ciertos agentes químicos, el provirus se separa del genoma celular y comienza un ciclo lítico típico. Ej: VIH, bacteriófago.

20 “Cuando una puerta se cierra, otra se abre”

21 El caso de la transcriptasa inversa El virus del SIDA (VIH) es un retrovirus: lleva la enzima transcriptasa inversa dentro de la cápside, y tiene una envoltura con glucoproteínas específicas. Su ácido nucleico es ARN bicatenario. 1) Fijación y entrada: el VIH se adhiere a receptores específicos de la membrana del linfocito T H. 2) Retrotranscripción: la retrotranscriptasa convierte las dos moléculas de ARN en un ADN bicatenario. 3) Integración: del ADN vírico en el ADN celular, convirtiéndose en provirus. 4) Transcripción y traducción para crear copias de su ARN bicatenario, de proteínas y retrotranscriptasas. 5) Ensamblaje del virus, mientras vesículas del Golgi transportan la glucoproteínas de la envoltura a la membrana celular. 6) Salida del virus, llevándose parte de la membrana con glucoproteínas.

22 “El que te ofende, señora, contra todo el mundo peca"

23 2.4 Los virus y el ser humano Virus patógenos: causantes de enfermedades Enfermedades comunes: como el virus de la gripe. Enfermedades graves: el virus Ébola o el virus del SIDA (VIH). Algunos pueden causar cáncer, como el virus del papiloma humano o el virus de la hepatitis B. Aplicaciones de los virus: Los virus sirven para investigar de forma sencilla el funcionamiento de procesos biológicos, como la transcripción. Muchos virus sirven como vectores. Si se manipulan adecuadamente, pueden introducir el gen de interés en ciertas células, con funciones incluso terapéuticas (terapia génica).

24 3. Viroides y priones Un viroide es un agente infeccioso compuesto únicamente por ARN. Infectan a plantas. Se cree que el ARN, que no porta genes, interfiere con la replicación. “Es mejor ser loado de los pocos sabios que burlado de los muchos necios”

25 Un prión es un agente infeccioso compuesto únicamente por una proteína anómala. Causa infecciones neurodegenerativas, como la enfermedad de Creutzfeldt-Jacob o la encefalopatía espongiforme bovina (vacas locas). Su ciclo fue descrito por Prusiner en 1982: generalmente se parecen a una proteína propia de las células, la cual son capaces de convertir en priónica alterando su plegamiento. Estas proteínas convertidas actúan ahora en cadena repitiendo el paso anterior con otras proteínas. Todas las proteína priónicas se van depositando y causan la muerte celular.

26 4. Protozoos Dominio Eukarya. Reino Protoctista. Organismos unicelulares eucariotas. Son heterótrofos y habitualmente pueden desplazarse. Se reproducen tanto sexual como asexualmente. Algunos viven en ambientes naturales húmedos. Otros son parásitos del ser humano. "Donde reina la envidia y donde hay escasez de libertades no puede vivir la virtud”

27 Se dividen en base a su modo de locomoción: Rizópodos: mediante pseudópodos, como la ameba Entamoeba histolytica, que se transmite por el agua. Ciliados: como el paramecio Flagelados: como Tripanosoma brucei, parásito causante de la enfermedad del sueño, que se transmite por la mosca tsé-tsé. Esporozoos: inmóviles, como Plasmodium vivax, causante de la malaria, transmitido por el mosquito Anopheles.

28 5. Algas unicelulares Organismos eucariotas fotosintéticos de océanos y lagos. A las algas que son unicelulares se las conoce colectivamente como fitoplancton. Realizan el 70% de la actividad fotosintética global. Algas verdes Algas rojas Dinoflagelados Diatomeas “ Amo, en fin, y he dicho mucho en solo decir que amo ”

29 6. Hongos Grupo de organismos eucariotas heterótrofos que se alimentan de materia orgánica muerta. Se reproducen tanto sexualmente (por esporas) como asexualmente (gemación). Dentro de los organismos microscópicos: Levaduras: hongos unicelulares. Algunas de ellas se usan en procesos industriales de fabricación de pan, cerveza o vino, como Saccharomyces cerevisiae

30 Mohos: hongos que crecen formando filamentos llamados hifas. La agrupación de hifas forma un cuerpo llamado micelio. Algunos son beneficiosos, como Penicillum, que produce penicilina y da sabor al queso. Otros provocan enfermedades, como Candida (causa candidiasis: infecciones digestivas y vaginales) y Aspergillus (infecciones pulmonares y cutáneas).

31 7. Archaea (arqueobacterias) Organismos procariotas. Comparten genes con procariotas y eucariotas. Sus membranas con lípidos de tipo éter y su pared celular de pseudomureína presenta una composición muy distinta a procariotas y eucariotas. Un ejemplo son las metanógenas, arqueobacterias que consumen CH4 como fuente de energía. Muchas Archaea son extremófilas:, pueden vivir en ambientes: De elevadas T (termófilas) De grandes concentraciones de sal (halófilas) De entornos ácidos (acidófilas)

32 8. Bacteria Organismos unicelulares procariotas. Organismos tanto autótrofos como heterótrofos de 0,3-10  m de tamaño. Morfología Cocos: forma esférica. Pueden formar parejas (diplococos), racimos (estafilococos) o cadenas (estreptococos). Bacilos: forma de bastoncillo Espirilos: largos y curvados Vibrios: forma de coma. “ Si a los oídos de los príncipes llegase la verdad desnuda, sin los vestidos de la lisonja, otros siglos correrían ”

33 8.1 Estructura bacteriana A) PARED BACTERIANA Envoltura situada por encima de la membrana celular que da forma y rigidez a la bacteria, además de protegerla frente a la ósmosis. El componente fundamental es el peptidoglucano o mureína, e encargado de protegerla frente a la presión osmótica. La composición de la pared permite clasificarla en Gram positivas (+) o Gram negativas (-). Sólo un caso muy concreto (micobacterias) no presentan pared celular

34 La tinción de Gram Permite distinguir entre grupos de bacterias Gram+ y Gram-. Paso 1: la muestra se tiñe con el colorante violeta Paso 2: el iodo refuerza la tinción Paso 3: se decolora con etanol, de forma que las Gram- perderán el violeta mientras que las Gram+ lo retienen. Paso 4: se tiñe la muestra con safranina (rosa), que tiñe de rosa a las Gram -

35 “ La fuerza de los valientes, cuando caen, se pasa a la flaqueza de los que se levantan ”

36 Gram positivas El peptidoglucano representa hasta el 90% de la pared, formando una gruesa capa rígida por encima de la membrana interna. Por la capa externa presenta asociaciones con ácidos teicoicos. Gram negativas El peptidoglucano sólo representa el 10% de la pared. Es una fina capa dispuesta entre 2 bicapas lipídicas: la membrana plasmática (interna) y la membrana externa. Están entrelazadas mediante lipopolisacáridos y también presentan porinas.

37 B) La membrana celular Similar a la membrana plasmática eucariota. Contiene proteínas encargadas del intercambio de sustancias, del transporte de e- y de la síntesis de la pared. NOTA: las Gram- presentan además otra membrana, la membrana externa, que juega un papel de resistencia a bactericidas. La Gram+ son por tanto más vulnerables. “El consejo de la mujer es poco, y quien no le toma, un loco”

38 C) Citoplasma Citosol compuesto de un 80% de agua, proteínas, glúcidos… Además contiene: Ribosomas 70S: subunidad menor 30S y mayor 50S Cromosoma bacteriano: gran ADN circular Plásmidos: pequeñas moléculas de ADN circular. Se replican de forma independiente al cromosoma y portan genes de ventaja selectiva. Los plásmidos se pueden intercambiar entre bacterias.

39 D) Cápsula Capa de polisacáridos (glucocálix) que se forma por encima de la pared de la mayoría de las bacterias. Actúa protegiendo a la bacteria frente a las defensas inmunitarias. E) Apéndices opcionales, situados en la superficie Flagelos: permiten la movilidad Fimbrias: sirven para la adherencia a células o materia inerte. Pili sexuales: los pili sirven para intercambiar fragmentos de ADN entre células. F) Endospora Algunos géneros, como Clostridium, pueden generan una capa que cubre toda la bacteria, permitiéndole estar inactiva en forma de espora, con una alta resistencia a factores ambientales.

40 Bacterias Gram+Bacterias Gram -Micobacterias Pared Con peptidoglucano y gruesa Con peptidoglucano y finaSin pared celular Ejemplos Lactobacillus Clostridium botulinum- causa el botulismo Staphylococcus aureus – causa infecciones cutáneas, neumonías Salmonella – enfermedades digestivas Helicobacter pylori – úlceras Escherichia coli – vive en la microbiota intestinal Cianobacterias – bacterias fotosintéticas Mycobacterium tuberculosis Mycobacterium leprae 8.2 Ejemplos de bacterias

41 8.3 Reproducción bacteriana Se produce por bipartición o división binaria. Después de la replicación del ADN, la pared celular y la membrana se invaginan formando un tabique que separa a dos células idénticas a la progenitora. Decimos que por bipartición la herencia se transmite verticalmente (de padres a hijos).

42 Las bacterias, debido a la facilidad con la que incorporan e intercambian ADN, pueden también adquirir nuevos genes por transferencia horizontal, que luego pueden incorporar a su cromosoma. Hay 3 mecanismos: Transformación: cuando una bacteria capta un fragmento de ADN que encuentra en el medio. Transducción: cuando un virus bacteriófago es quien transmite material genético Conjugación: a través de los pili, una bacteria donadora transmite un plásmido a una bacteria recepra.

43 8.4 Nutrición bacteriana Autótrofas: usan como fuente de C la materia inorgánica (CO2) Fotoautótrofas: obtienen energía a partir de la luz solar. Qumiosintéticas: obtienen energía a partir de sustratos inorgánicos (H2, NH3, H2S…) Heterótrofas: obtienen el C a partir de compuestos orgánicos elaborados por otros organismos. Algunos son saprófitos: se alimentan de materia orgánica en descomposición. “"La abundancia de las cosas, aunque sean buenas, hace que no se estimen, y la carestía, aun de las malas, se estima en algo”

44 8.5 Crecimiento bacteriano Debido a que el número de células se dobla cada cierto tiempo hablamos de un crecimiento exponencial. Tras esa fase, la carencia de nutrientes o la saturación de desechos marca una fase estacionaria (cese del crecimiento) y después de muerte celular. En el laboratorio se les hace crecer en medios de cultivo preparados con los requisitos de crecimiento.

45 Existen requisitos para el crecimiento, tanto físicos (T y pH) y químicos (elementos necesarios: C, N, O…). Clasificación de microorganismos según su relación con el O2 Aerobios: requieren O2 para la respiración aerobia Anaerobios: no usan O2, sólo fermentan. Facultativos: son capaces de vivir tanto por fermentación si falta O2 como por respiración aerobia si hay O2. Eliminación de microorganismos Esterilización: consiste en la eliminación total de los microorganismos. Se realiza aplicando altas temperaturas, radiaciones ionizantes o productos químicos (ej: óxido de etileno). Pasteurización: consiste en la eliminación de los microorganismos patógenos de un alimento, conservando sus propiedades. Consiste en aplicar calor a temperatura media, para no alterar completamente el producto pero sí matar a las bacterias más dañinas, aunque otras puedan permanecer.

46 8.5 Ecología microbiana En el medio ambiente, hay microorganismos que actúan como productores, otros como consumidores y otros como descomponedores. Están por toda la naturaleza y juegan un papel muy activo en el reciclaje de la materia de los ecosistemas. Ciclo del Carbono: El CO2 atmosférico llega a los organismos mediante la fotosíntesis y se devuelve por la respiración. Los microorganismos actúan descomponiendo los desechos y/o cadáveres, devolviendo el CO2 a la atmósfera o también transformándolo en combustibles fósiles.

47 Ciclo del Nitrógeno: El reservorio de N es la atmósfera La fijación del N2 atmosférico lo llevan a cabo bacterias libres como Azotobacter o bacterias simbióticas con leguminosas como Rhizobium. Ese N en el suelo se amonifica (se convierte en NH4 + ) tras las cadenas tróficas y después se nitrifica (forma nitratos) por bacterias como Nitrosomomas y Nitrobacter. Ya puede asimilarse a los seres vivos. El último paso es su devolución a la atmósfera (desnitrificación) por bacterias desnitrificadoras. “Al bien hacer jamás le falta premio”

48 8.6 Relaciones bióticas Simbiosis: Íntima asociación de dos organismos para el beneficio mutuo. Líquenes: simbiosis de un alga con un hongo Rhizobium con leguminosas: la bacteria fija el N2 atmosférico para la planta y ésta le da glúcidos. Microbiota intestinal de los animales Parasitismo: Relación entre dos organismos donde el parásito se beneficia a costa del perjuicio que su actividad supone para el hospedador. Bacterias como Salmonella o Mycobacterium tuberculosis, que crecen dentro de nuestro organismo. Su crecimiento nos perjudica causándonos una enfermedad.

49 Infección: invasión y multiplicación de un microorganismo patógeno en los tejidos de un organismo. Microorganismo patógeno: cualquier microorganismo capaz de causar una enfermedad. Microorganismo oportunista: microorganismo que sólo produce infección cuando las defensas del huésped están bajas. Zoonosis: enfermedad que se transmite de los animales al ser humano. “ El que lee mucho y anda mucho, mucho ve y mucho sabe ”

50 Vías de transmisión de microorganismos patógenos Por vectores: ej: malaria (Plasmodium) que se transmite por el mosquito Anopheles. Por alimentos: ej: botulismo (Clostridium botulinum) y salmonelosis (Salmonella). Aire: ej: Mycobacterium tuberculosis, virus de la gripe Agua ej: cólera (Vibrio cholerae) Contacto directo: por contacto de piel, con objetos y superficies, contactos de sangre o relaciones sexuales (ej: el SIDA (VIH) se transmite por vía sexual, parenteral y materno- filial).

51 Epidemia: enfermedad que afecta a un gran número de individuos (superior a lo esperado) en un periodo de tiempo determinado. Enfermedad endémica: enfermedad infecciosa que es frecuente a lo largo de los años dentro de una población o región determinada. Pandemia: enfermedad infecciosa que afecta a individuos de regiones geográficas muy extensas (varios continentes). “Vístete bien, que un palo compuesto no parece palo”

52 Virulencia Grado de patogeneidad de un microorganismo. Hace referencia a su invadir habilidad para invadir los tejidos del hospedador, capacidad determinada por sus factores de virulencia: Presencia de cápsula Adhesinas a la superficie del tejido Producción de toxinas: pueden ser exotoxinas (producidas por Gram+, se secretan al exterior ej: toxina botulínica) o endotoxinas: (producidas por Gram-, solo se liberan cuando la células se lisa; ej: toxinas de Neisseria mengitidis)

53 8.7 Terapia farmacológica Antibióticos (antimicrobianos): fármacos usados para combatir las infecciones bacterianas. Bactericidas: matan bacterias Bacteriostáticos: inhiben el crecimiento de las bacterias Un ejemplo es la amoxicilina: antibiótico bactericida que mata a las bacterias inhibiendo la formación de la pared celular. Además de antibióticos, existen: Antifúngicos: contra las infecciones por hongos Antivíricos: contra las infecciones víricas Cada uno sirve para combatir sus propio espectro y no el de otros microorganismos.

54 Resistencia a antibióticos: los antibióticos están perdiendo su eficacia debido a un mal uso: para combatir enfermedades de origen no bacteriano, dosis y tiempo de administración inadecuados ¿Cómo se genera la resistencia? Por procesos de selección natural y de intercambio de plásmidos con genes resistentes.