MICROBIOLOGIA

1. Microorganismes Organismes invisibles a l´ull humà Poden ser: Eucariotes: Protozous, alguns fongs i algunes algues Procariotes: Eubacteris i Arqueobacteris Acel.lulars: Virus ( microscopi electrònic) Els microbis representen al voltant d'un terç de la biomassa terrestre

Molt important Diferència eucariotes i procariotes Diferència archeobacteris i eubacteris Dimensions microorganismes 1mm= 103mm =106 nm = 107 A

UNITATS MÈTRIQUES EN CITOLOGIA Unitats en el sistema internacional : mil.li ( m ) = 10-3 m micro ( µ ) = 10-6 m nano ( n ) = 10-9 m Altres equivalències : micròmetre (µm ) = 10-6 m = 10-3 mm nanòmetre ( nm ) = 10-9 m = 10-6 mm = 10-3 µm Angstrom ( Å ) = 10-10 m

Augments i poder de resolució Els augments d’un microscopi venen determinats pel producte dels augments corresponents a l’ocular i l’objectiu que s’usi en cada moment. El poder de resolució és la distància mínima a la qual poden estar dos punts perquè se’ls vegi separats . Ull humà : 0,1 mm. Microscopi òptic : 0,2 µm.

EL MICROSCOPI ELECTRÒNIC L’any 1931 es va construir el primer microscopi electrònic. El poder de resolució aconseguit va ser de 2nm (100 vegades més que un d’òptic )

BACTERIS Càpsula bacteriana Paret Membrana plasmàtica Ribosomes Inclusions Orgànuls especials Cromosoma bacterià Flagels Pèls

2. Estructures bacterianes Càpsula bacteriana: Capa mucosa de polisacàrids. Molts bacteris virulents en tenen. Adsorció a superfícies Imagen a microscopía óptica de la cápsula del neumococo (Streptococcus pneumoniae)

paret Formada pel peptidoglicà Mureïna Tinció gram: Gram +: Color blau Gram-: Vermell Funció: Mantenir la forma Mantenir la P osmòtica Important: Els arqueobacteris no tenen peptidoglicà La lisozima (enzim de les llàgrimes) destrueix la paret bacteriana

Membrana: Hi trobem els enzims encarregats de: Ribosomes: 50S (gran), 30S (unitat petita). Recorda: fan la síntesi proteica Membrana: Hi trobem els enzims encarregats de: Assimilar el nitrogen Respiració Fotosíntesi Replicació ADN Flagels: Per moure´s. Fets de flagel.lina (eucariotes de tubul.lina)

Altres orgànuls Inclusions: Substàncies de reserva(Ex: granuls de volutina: reserva de fosfats Vacúols de gas: Aire per a flotar Carboxisomes: Responsable de la fixació de CO2 en fotosintètics i quimiosintètics

Pèls: Gram - Pèls sexuals o de conjugació (Pili). Els que tenen plasmidi que poden transferir a altres bacteris Pèls d’unió o fímbries: Per adherir-se a les superfícies. Patogens

Exemple: Un gram -

SOCA Una soca és un subtipus o variant genètica d'un virus o bacteri. Per exemple, una "soca de la grip" és una forma biològica concreta del virus de la grip. Hi ha tècniques de sembra en plaques de petri que en permeten separar "soques" mitjançant la dilució d'organismes i l'aïllament de tota la descendència generada.

ESPÈCIE BACTERIANA Quan parlem de bacteris no podem definir espècie tal com ho fem pels orgamismes amb reproducció sexual Per estudiar filogènica bacteriana s’utilitza el RNA 16S (ribosòmic) i la similitud entre ADN´s La similitud ADN:ADN és el paràmetre reconegut per a delimitar especies. S’ha adoptat un nivell del 70% de similitud per a determinar si dos cepes pertanyen a la mateixa espècie. Aquest concepte si s’utilitzés en primats tots formaríem part de la mateixa espècie

2.2- FISIOLOGIA BACTERIANA Els bacteris es cultiven en plaques de petri amb un medi gelificant (agar-agar) o en medi líquid en tubs d’assaig. S’utilitza un mànec de sembra

FUNCIÓ DE NUTRICIÓ Tots els metabolismes FOTOAUTÒTROFS: Bacteris verds i propres del sofre i Cianobacteris FOTOHETERÒTROFS: Bacteris verds i porpres no sulfuris. QUIMIOAUTÒTROFS: Bacteris nitrificants QUIMIOHETERÒTROFS: Bacteris que s’alimenten de matèria orgànica morta o viva (patògens)

TIPUS DE METABOLISME Segons la font de Carboni i Energia. Organisme Exemples Fotolitòtrofs (fotoautòtrofs) CO2 Llum Plantes superiors, algues, cianobacteris… Fotoorganòtrofs (fotoheteròtrofs) Orgànic Bacteris porpra del sofre (Fot anaero) Quimiolitòtrofs (quimioautòtrofs) Reaccions químiques (compostos inorgàNics) Bacteris nitrificants, bacteris incolors del S. Quimiorganòtrofs (quimioheteròtofs) Reaccions químiques (compostos orgànics) Animals, fongs, protozous, bacteris. 21 21

FUNCIÓ DE RELACIÓ Moviment: Flagels, contracció i dilatació Formació d’espores (formes de resistència): Endospores, molt resistents a condicions extremes (desinfectants, temperatura i radiacions) Quan les condicions són favorables donen lloc a bacteris

Endospores

FUNCIÓ DE REPRODUCCIÓ Asexual: Bipartició

Parasexualitat. Intercanvi de material genètic entre bacteris CONJUGACIÓ. Transferència de DNA d’un bacteri a un altre mitjançant un pèl sexual. Els plasmidis dels donadors (Plasmidis F) contenen gens que informen sobre la producció de pèls sexuals. S’anomenen F+ i els que no en tenen F- Un bacteri pot tenir varia plasmidis i només en passa una cadena

El plasmidi es pot intercalar dins el DNA bacterià (episoma) El plasmidi es pot intercalar dins el DNA bacterià (episoma). Aquests bacteris que els hi passa això s’anomenen Hfr (High frecuency of recombination) i també poden donar DNA als F-

Transducció TraNSFORMACIÓ Intercanvi de material genètic a través d’un virus Vídeo transducció TraNSFORMACIÓ Un bacteri introdueix material genètic del medi Vídeo transformation

Resistència als antibiòtics Determinats bacteris patogens poden adquirir resistència als antibiòtics gràcies a la convivència amb d’altres que resisteixen bé a aquests productes Vídeo resistència antibiòtics Vídeo descobriment penicilina Vídeo Mecanisme acció penicilina

Tipus d’eubacteris Bacteris porpres i verds: Fotosintètics anoxigènics Bacterioclorofil.la Sulfurosos: Si utilitzen SH2 (poder reductor). Fotoautòtrofs No sulfurosos: Poder reductor: Molècules orgànisques (Fotoheteròtrofs)

Cianobacteris Ficocianina (Pigment blau) Fitoplàncton: Aigua dolça i salada Fotosíntesi oxigènica: Clorofil.la Poden formar colònies: Agrupacions de cèl.lules que fan cadascuna les mateixes funcions Alguns poden fixar el N2 (Heterocists)

Procloròfits Fotosintètics Semblen cloroplasts Simbionts de l’interior de les ascidies

Nitrificants (descomponedors) Quimioautòtrofs Nitrosoma: Transforma amoni en nitrit Nitrobacter: Oxida nitrits a nitrats

CICLE DEL NITROGEN

Bacteris ficadors de nitrogen Aerobis Viuen als sòls: Azotobacter i Rizobium (Arrels lleguminoses: mongetes, llenties.....

Bacteris de l’àcid làctic espiroquetes Treponema pallidum (Sífilis) Bacteris de l’àcid làctic Lactobacillus (Iogurt) i Streptococus Fermentatius

Micoplasmes No tenen paret Tenen esterols a la membrana Molt petits (<0,2um) La majoria són patògens (Penumonia atípica)

Bacteris entèrics Flora intestinal E. Coli Anaeròbics facultatius

ARQUEOBACTERIS Seqüenciació ARN ribosòmic ha permés separar aquest grup de procariotes dels eubacteris Diferències: Membrana plasmàtica: No tenen àcids grassos Hidrocarburs: Enllaços eter Bicapes o monocapes Paret: No peptidoglicà ni D-aminoàcids

Tipus d’arqueobacteris Halòfils: Ambients hipersalins

arqueobacteris Termòfils: Ambients termals o hàbitats volcànics rics en sofre Metanògens: Anaeròbics, produeixen metà a partir de CO2 Es troben en: pantans amb molt matèria orgànica, plantes de tractament aigües residuals, aparells digestius dels animals herbívors remugants

2.2- bacteris i cicles biogeoquímics Cicle del carboni Fotisintètics: Fixen el CO2 Bacteris desintegradors: Descomposen la matèria orgànica Bacteris que utilitzen hidrocarburs: Bioremediació: La bioremediació és l'aplicació d'agents biològics en un medi contaminat per a degradar els contaminants d'origen orgànic o extreure'n els d'origen inorgànic

Cicle del Sofre Oxidants del S: Produeixen sulfats (Són quimioautòtrofs) Reductors de sulfats: Utilitzen els sulfats com a acceptors d’electrons (Respiració anaaròbica)

Cicle del ferro Anaeròbics: Redueixen el ferro de fèrric a ferrós, en medi àcid Comuna a les mines de carbó

Cicle del nitrogen Bacteris desintegradors Transformen les proteïnes en amoníac Bacteris nitrificants (Nitrosomas i nitrobacter): Oxiden aeròbicament l’amoniac (quimioautòtrofs) Desnitrificants: Transformen els nitrats en N2 gasós Fixadors de nitrogen

4. Microorganismes eucariotes Algues microscòpiques: Diatomees: Esquelet de silici. Formen part del fitoplàncton

Dinoflagelats: Fotosintètiques, flagels. Marees roges: Molt nocives pels animals filtradors (bivalves i crustacis) i els humans di els ingerim

4.2- Protozous Unicel.lulars, eucariotes, heteròtrofs, no tenen paret Moviment: Cilis, flagels, amebes. Poden ser paràsits: Plasmodium (malària), malaltia de la son (Tripanosoma) Reproducció: Bipartició i esporulació

4.3- Fong microscòpics Llevats: Unicel.lulars, reproducció asexual (gemmació) sexual. Biotecnologia: Fermetnació anaeròbica Floridures: Fongs microscòpics pluricel.lulars. Formen hifes

5. virus Microscòpics (electrònic) Paràsits sempre Acel.lulars Fora de la cèlul.a: Virions Genoma: DNA i RNA. Monocatenari o bicatenari <2500 A Poden infectar bacteris (bacteriòfags) vegetals i animals

Els virus Coneguts també com a virions (si estan fora de la cèl·lula) o bacteriòfags o fags (si parasiten a bactèries). El nom prové del llatí i vol dir “verí” Són estructures molt senzilles formades per àcid nuclèic i una càpsula proteica que l’envolta Es troben entre els essers vius i la matèria inert per: No es nodreixen, no es relacionen ni tenen metabolisme propi No poden reproduir-se per ells mateixos. Per aquests motius els virus són paràsits endocel·lulars obligats, tant de cèl·lules procariotes com eucariotes. 52

Característiques morfològiques dels virus Estan formats per un àcid nuclèic (ADN o ARN) envoltats per una coberta proteica (càpsida) Només són visibles en M.E. Les mides: oscil·len entre els 17nm i els 300 nm (una molècula d’hemoglobina fa un 6,4 nm de diàmetre) Amb tot això, els virus es poden classificar segons el seu àcid nuclèic, la forma de la càpsida i les mides. Els elements més importants dels virus són l’àcid nuclèic i la càpsida. 53

Estructura dels virus

Complexes: distingim 3 parts: Cap: capsòmers icosaèdrics Helicodials: càpsida de forma allargada, de dimensions 300 nm x 17 nm f ex.: MTV (virus del mosaic del tabac), virus de la ràbia,filovirus (ebola),... Virus de la ràbia MTV Complexes: distingim 3 parts: Cap: capsòmers icosaèdrics Cua: beina helicoïdal que envolta un eix rígid Sistema d’encolatge: format per les espines i fibres caudals ex.: bacteriòfags 56

Càpsida Tots els virus presenten sense excepció una càpsula proteica que envolta i protegeix l’àcid nuclèic. Aquesta càpsida està formada per subunitats més petites anomenades capsòmers Segons la càpsida, distingim entre virus: Esfèrics (Icosaèdrics): càpsida formada per un icosàedre (20 cares triangulars). ex.: Adenovirus (virus de refredats, de la grip), virus de la polio,... Adenovirus 57

Àcid nuclèic Part essencial dels virus. L’àcid nuclèic pot ser:c ADN: ADN monocatenari ex.: fag F – X- 174 ADN bicatenari ex.: Adenovirus, fags ARN: ARN monocatenari ex.: Reovirus ARN bicatenari ex.: Retrovirus: SIDA, grip, xarampió,... Virus ARN de la polio 49000x Els virus d’ARN tenen un enzim (transcriptasa inversa) que transcriu la informació de l’ARN fins a ADN i a partir d’aquí fer les copies del virus Virus Sida 58

Mosaic del tabac

Grip: virus influenza

VIH: Virus de la sida

bacteriòfags

Cicle dels virus

Mecanisme de replicació Per un bacteriòfag Una característica dels virus és que necessiten parasitar una cèl·lula per a poder reproduir-se. El mecanisme de replicació (o cicle vital) d’un virus té 4 fases: Absorció Virus i cèl·lula es posen en contacte. 1. Les fibres caudals contacten amb el bacteri i un cop fixat, 2. es contrauen i es claven les espines caudals. 3. després, s’allibera un enzim que degrada la paret bacteriana Penetració Consisteix en la injecció de l’ADN viral a la cèl·lula hospedadora. 1. La beina helicoïdal es contrau , 2. l’eix rígid es arrossegat i trenca la membrana cel·lular i 3. l’àcid nuclèic surt cap al citoplasma bacterià 66

Eclipse Maduració Lisis cel·lular L’àcid nuclèic del virus està a l’interior del bacteri. Un cop aquí, hi ha dos camins: 1. Via lítica: l’ADN es multiplica i dona lloc a altres ADN i proteïnes víriques. 2. Via lisogènica: l’ADN víric s’integra a l’ADN bacterià (profag) sense afectar a la cèl·lula. Aquesta forma pot mantenir-se un temps indefinit i després de l’acció de certs estímuls, s’allibera el profag i s’activa la via lítica Maduració Unió entre la càpsula proteica i l’àcid nuclèic. Aquesta unió ha de ser precisa ja que cada forma de virus és constant i típica de cada espècie. Pot fer-se a l’atzar (virus senzills) o dirigit per gens vírics (virus complexes) Lisis cel·lular Un cop formats els nous virus, aquests surten per infectar altres cèl·lules. Normalment la sortida dels virus provoca la lisi cel·lular 67

Cicle lític

Cicle lisogènic Vídeo cicle lític&lisogènic Vídeo lliçó sobre virus

VIH (Retrovirus) Vídeo retrovirus Retrovirus i evolució Evolució molecular: gens i proteïnes

Limfòcits T : Diana del VIH

grip Virus Influenza

Viroides i prions Prions: Proteïnes amb un plegament anormal Malalties neuronals (Vaques boges; Síndrome de Creutzeld-Jakob) No hi ha tractament