Periodo especulativo anterior Principios del siglo XX hasta hoy MICROBIOLOGÍA .- Estudia a los seres vivos de tamaño inferior al poder resolutivo del ojo humano: desde partículas no celulares como virus, viroides y priones, hasta organismos como bacterias, protozoos, algas y hongos unicelulares. Periodo especulativo anterior Desde la antigüedad hasta los primeros microscopistas 1675 Anton van Leeuwenhoek Observa microorganimos unicelulares procariotas y eucariotas. 1664 Robert Hooke Observa y describe mohos. Acuña el término “cell”. Mitad - final del s.XIX Desarrollo de los cultivos bacterianos y asentamiento de la microbiología como ciencia: Se rechaza la generación espontánea de los seres vivos. Se descubre el origen bacteriano de las enfermedades infecciosas.. 1859 Louise Pasteur Consigue refutar definitivamente la teoría de la generación espontánea. 1876 Robert Koch Enuncia los postulados que recogen la comprobación experimental de la teoría microbiana de las enfermedades infecciosas. 1882 Descubre el bacilo de la tuberculosis y poco después el del cólera. Robert Koch Principios del siglo XX hasta hoy Estudio intensivo de los microorganismos: bioquímica, genética, ecología etc

L. Pasteur y R. Koch Louis Pasteur refutó la teoría de la generación espontánea. Realizó trabajos sobre la fermentación, y contribuyó al desarrollo científico de la vacunación. Junto con Koch, enunció la teoría microbiana de las enfermedades infecciosas. Robert Koch Contribuyó a la teoría microbiana de las enfermedades infecciosas y descubrió el microorganismo causante de varias enfermedades (antrax-Bacillus antracis, tuberculosis -Mycobacterium tuberculosis) y cólera-Vibrio cholerae.

Experimentos de Pasteur Experimentos de Redi (1690)

Postulados de Koch: 1.- En todos los casos de la enfermedad se debe poder demostrar la presencia del agente, por aislamiento en cultivo puro. 2.- El agente no debe hallarse en casos de otras enfermedades 3.- Una vez aislado, el agente ha de ser capaz de reproducir la enfermedad en los animales de experimentación. 4.- El agente debe poder recobrarse a partir de la enfermedad producida experimentalmente.

Clasificación de los seres vivos

MICROORGANISMOS ACELULARES CELULARES PROCARIOTAS EUCARIOTAS VIRUS: ácidos nucléicos y proteínas VIROIDES: moléculas de RNA PRIONES: proteínas infecciosas protozoos, hongos y algas microscópicas. bacterias, algas cianofíceas

PODER RESOLUTIVO Linfocito Bacteria Ameba Célula intestinal Célula nerviosa de jirafa Yema de huevo de avestruz

PODER RESOLUTIVO

Seres vivos acelulares: sin orgánulos, sin membranas celulares etc VIRUS Seres vivos acelulares: sin orgánulos, sin membranas celulares etc Muy pequeño tamaño 30-300 milimicras, debe de recurrirse al m.e. para visualizarlos. Parásitos obligados de células, las cuales necesitan para reproducirse. Carecen de metabolismo propio, capacidad de relación o de nutrición. Sólo capacidad de reproducción. Descubiertos su existencia y su carácter infectivo a finales del XIX (Pasteur, 1884) aunque hasta 1942 no se visualizaron mediante el m.e. Cada clase de virus se caracteriza por el tipo de ácido nucleico ADN o ARN que posee para codificar proteínas, algunas enzimáticas, mientras que otras son estructurales para formar la estructura del virus.

ESTRUCTURA DE LOS VIRUS. ENVOLTURA (en algunos) CÁPSIDA Estructura formada por unidades protéicas llamadas capsómeros que rodean al DNA o RNA. -Pueden ser helicoidales, icosaédricas y complejas (con cabeza, cola y sistema de anclaje como ocurre en los bacteriófagos). ACIDOS NUCLEICOS Cortos, pueden ser ADN o de ARN, lineal o circular, monocatenárico o bicatenárico. -Los que contienen ARN se llaman retrovirus y tienen la capacidad de pasar su ARN a ADN ENVOLTURA (en algunos) Bicapa lipídica a veces con alguna proteína, encargada de la unión del virus a la célula que va a parasitar (infectar) presente sólo en virus animales

Tipos de virus Virus bacteriófago Virus icosaédrico Virus helicoidal Virus con envoltura membranosa

Ciclo biológico de un virus -Fase de fijación o adsorción. El encuentro entre la célula parasitada y el virus es fortuito, y cuando se produce el virus se fija a la superficie (adsorción) de la célula. -Fase de penetración. El ácido nucleico del virus va quedar en citoplasma de la célula. -Fase de eclipse. Se denomina así porque no se observa al virus dentro de la célula. Durante esta fase el ácido nucleico del virus, se adueña de la maquinaria celular y sintetiza sus propias proteínas, y también produce múltiples copias del material genético vírico. -Fase de ensamblaje. Una vez sintetizados los capsómeros, se reunen formando la cápside, mientras que el ácido nucleico queda en su interior. -Fase de liberación. Los virus formados en la fase anterior salen al exterior para infectar otras células. Estas cinco fases corresponden al ciclo lítico de un virus, en algunas ocasiones el ADN del virus se une al ADN celular, y permanece ahí durante varias generaciones (replicandose con el material genético de la célula) hasta que un estímulo induce la salida del material genético del virus y el inicio de un ciclo lítico, a este proceso se le denomina ciclo lisogénico de un virus.

Ciclo biológico de un virus Virus con envuelta membranosa Bacteriófago

TIPOS DE VIRUS

VIRUS DE LA GRIPE

CLASIFICACIÓN DE LOS VIRUS REPLICACIÓN Y TRANSCRIPCIÓN GENOMA REPLICACIÓN Y TRANSCRIPCIÓN EJEMPLOS Transcripción Bacteriófago T4, poxvirus, herpesvirus Tipo I ADN bicatenario ADN ARNm Síntesis Transcripción Bacteriófago X174 y M13 Tipo II ADN monocatenario ADN ADN ARNm Transcripción ARNm Tipo III ARN bicatenario ARN Reovirus, picornavirus Uso directo Bacteriófago MS2, polivirus Tipo IV ARN monocatenario ( + ) ARN (+) ARNm Transcripción Tipo V ARN monocatenario ( - ) ARN (-) ARNm Virus de la rabia Transcripción inversa Transcripción ADN (±) Tipo VI ARN monocatenario ( + ) ARN (+) ARNm Retrovirus

Compuestos por proteínas PPr. Tienen un gran poder de asociación. PRIONES Pequeñas partículas infecciosas y patógenas (ej. enfermedad de las "vacas locas”) Compuestos por proteínas PPr. Tienen un gran poder de asociación. Poseen afinidad por las proteínas hidrófilas de las membranas celulares. Tienen capacidad para producir nuevos priones, especialmente en células nerviosas. Se transmiten verticalmente , como cualquier enfermedad hereditaria pero también horizontalmente, mediante el contagio entre individuos de igual o distinta especie.

beta o lámina plegada alfa hélice PRIONES alfa hélice

PRIONES PRIONES Estructura normal de la proteína del prión (PrPc) Son partículas proteínicas infecciosas. Las enfermedades que producen suelen ser mortales (TSEs). Según la hipótesis de la proteína sola la proteína infecciosa provoca un cambio conformacional en la proteína normal, transformándola en infecciosa. Estructura normal de la proteína del prión (PrPc) Forma infecciosa de la proteína del prión (PrPsc)

VIROIDES Pequeña molécula de ARN monocatenario (circular o lineal) con capacidad infectiva. El ARN puede presentar fragmentos bicatenarios por pliegues de la misma y única hebra y adopta una peculiar estructura secundaria en algunas zonas por emparejamiento intracatenario de bases homólogas. -Se sabe que el viroide no actúa como ARNm, carece de capacidad codificadora y muestran cierta semejanza con los intrones por lo que podrían representar secuencias intercaladas que escaparon de sus genes en el transcurso evolutivo. Se replica en la célula huésped al igual que los virus. Se desconocen los detalles Asociados a enfermedades y malformaciones patológicas en las plantas aunque en 1986 se descubrió que el agente de la hepatitis delta humana posee un genoma de ARN de tipo viroide, aunque requiere para su transmisión (pero no para su replicación) la colaboración del virus de la hepatitis B, empaquetándose en partículas similares a las de este virus. A diferencia de los viroides vegetales, posee capacidad codificadora de algunas

Fimbria (cortos, huecosy numerosos BACTERIAS Flagelos (1 o 2 que permiten la locomoción: axonema+corspúsculo basal+codo o gancho) TIPOS MORFOLÓGICOS Mesosomas (plegamientos de la membrana que contienen enzimas para la respiración, división celular, pigmentos fotos.) Bacilos Espirilos Cocos Cápsula bacteriana Vibrios Plásmidos Membrana plasmática Pared celular Nucleoide (molécula circular de ADN) Ribosomas Citoplasma (viscoso y desprovisto de orgánulos excepto ribosomas y mesosomas) Pili (largos, huecos y rígidos, paso de plásmidos) Fimbria (cortos, huecosy numerosos

LA PARED CELULAR EN EN PROCARIOTAS FUNCIÓN: COMPOSICIÓN QUÍMICA: Envoltura rígida que proporciona protección frente a choques osmóticos. Peptidoglucano o mureína, formado por N-acetilglucosamina, ácido N-acetilmurámico y un tetrapéptido. Exclusivo de Bacteria. TIPOS DE PARED: GRAM POSITIVAS (retienen el cristal violeta) GRAM NEGATIVAS(no retienen el cristal violeta) Ácido lipoteicoico Ácido teicoico LPS PEPTIDOGLUCANO (90%) Porina Pared celular Pared celular Lípido A PEPTIDOGLUCANO (10%) Membrana plasmática Membrana plasmática

NAG NAM PROTEGE A LAS BACTERIAS DE LA PRESIÓN OSMÓTICA PEPTIDOGLICANO DE LA PARED BACTERIANA (HETEROPOLISACÁRIDO Y HETERÓSIDO)

LA NUTRICIÓN EN PROCARIOTAS QUIMIOLITOAUTÓTROFAS AUTÓTROFOS HETERÓTROFOS Producen materia orgánica a partir de la materia inorgánica ingerida: Ingieren materia orgánica extrayendo parte de su energía química: QUIMIOHETEROTROFAS FOTOAUTÓTROFAS SAPROFÍTICAS Fotosíntesis anoxigénica Fotosíntesis oxigénica Bacterias descomponedoras Sulfobacterias verdes y púrpuras PARÁSITAS Cianobacterias Bacterias patógenas QUIMIOLITOAUTÓTROFAS SIMBIÓTICAS Bacterias del suelo Bacterias de la flora intestinal FOTOHETERÓTROFAS (bacterias purpúreas no sulfúreas)

BACTERIAS FOTOAUTÓTROFAS (fotosíntesis oxigénica) 6 CO2 +12 H2O -------> C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O BACTERIAS QUIMIOLITOAUTÓTROFAS Nitrito formadoras (nitrosomas) NH4+ + 3/2 O2 -------> NO21- + 2H+ + H2O + energía Nitrato formadoras (nitrobacter) 2 NO2H + O2 --------------> 2 NO31- + 2H+ + energía Del azufre incoloras 2 SH2 + O2 ---------> S2 + 2 H2O + energía 1/2 S2 + O2 + H2O ---------> SO32- +2H+ + energía 2 SO32- + O2 -----------> 2 SO42- + energía Del hierro 2 CO3Fe + O2 + 3 H2O ----> 2 Fe (OH)3 + 2 CO2 + energía

BACTERIAS HETERÓTROFAS FERMENTACIÓN LÁCTICA glicolisis 2NAD+ C6H12O6 (glucosa) ----> ----> ----> ..... 2 CH3-CO-COOH (pirúvico) + 2 (NADH + H+) lactato-deshidrogenasa 2 CH3-CO-COOH (pirúvico) -----> 2 CH3-CHOH-COOH (ácido láctico) NADH+H+ NAD+ FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA Y ACÉTICA C6H12O6 (glucosa) --> --> .. 2 CH3-CO-COOH (pirúvico) + 2 (NADH + H+) 2 CH3-CO-COOH (pirúvico)-----------> 2 CH3-COH (etanal) + 2 CO2 2 CH3-COH (etanal) + 2 (NADH + H+) --> 2 CH3-CH2OH (etanol) + 2 NAD+ 2 CH3-CH2OH (etanol) + 2O2 ------> 2 CH3-COOH (ácido acético o etanoico) + 2 H2O + calor

REPRODUCCIÓN BACTERIANA: BIPARTICIÓN

FORMAS DE REPRODUCCIÓN PARASEXUAL EN BACTERIAS TRANSFORMACIÓN ADN transformante La célula receptora capta del medio ADN libre procedente de otra célula. Cromosoma bacteriano Pili Célula receptora F- Replicación del ADN CONJUGACIÓN Se realiza contacto físico entre la célula donante y la receptora transfiriéndose un plásmido. Célula donante F+ + Célula F+ Célula F+ TRANSDUCCIÓN El vector de transferencia genética es un bacteriófago. Bacteria infectada por un fago Lisis bacteriana Célula transducida

FORMAS DE REPRODUCCIÓN PARASEXUAL: TRANSFORMACIÓN EXPERIMENTO DE AVERY (1944) (CULTIVO DE BACT. R EN UN MEDIO CON DNA PURIFICADO PROCEDENTE DE BACTERIAS S

FORMAS DE REPRODUCCIÓN PARASEXUAL: CONJUGACIÓN

FORMAS DE REPRODUCCIÓN PARASEXUAL: TRANSDUCCIÓN

CLASIFICACIÓN DE LAS BACTERIAS BACTERIAS GRAM NEGATIVAS DE IMPORTANCIA MÉDICA Y COMERCIAL BACILOS Y COCOS AEROBIOS ESPIROQUETAS BACILOS ANAEROBIOS FACULTATIVOS Legionella Treponema pallidum Shigella BACTERIAS GRAM POSITIVAS DE IMPORTANCIA MÉDICA Y COMERCIAL COCOS BACILOS CON O SIN ENDOSPORAS MICOBACTERIAS Staphylococus aureus Clostridium tetani Mycobacterium tuberculosis BACTERIAS GRAM NEGATIVAS RESTANTES Y ARCHAEA ACTINOMICETES FILAMENTOSOS Y BACTERIAS RELACIONADAS Chromatium Streptomyces

MICROORGANISMOS PROTOZOOS SPOROZOA SARCODINA Generalmente inmóviles en estado de madurez. Todos parásitos estrictos. Ej. Plasmodium y Toxoplasma Se mueven pos pseudopodos Ej. Foraminíferos, radiolarios y Entamoeba MASTIGOPHORA CILIOPHORA Poseen uno o más flagelos Ej. Trypanosoma y Leishmania Llevan a cabo movimientos vibrátiles mediante cilios Ej. Paramecium

MICROORGANISMOS: ALGAS Y HONGOS Son Eukarya autótrofos fotolitótrofos. Algunas son móviles mediante flagelos y otras sésiles. Sus paredes celulares tienen principalmente celulosa. Viven en medios acuáticos o en medio terrestre con abundante humedad. Tienen importancia ecológica como productores de oxígeno y ser la base de las cadenas tróficas en ecosistemas acuáticos. HONGOS Son Eukarya heterótrofos. Sus paredes celulares tienen principalmente quitina. Viven en ambientes muy diversos, la mayoría terrestres. Tienen importancia ecológica como descomponedores. Dependiendo de la estructura formadora de esporas se dividen en Ascomycetes (ascas) y Basidiomycetes (basidios).

TIPOS DE HONGOS HONGOS FILAMENTOSOS LEVADURAS HONGOS MUCOSOS SETAS Hifas aéreas Conidios (esporas) Son hongos filamentosos unicelulares de forma ovoide. Se reproducen asexualmente por gemación. Son importantes en procesos industriales de fermentación. Hifas sustrato Candida albicans es una levadura capaz de formar micelio. Son los típicos mohos de la fruta, el pan o el queso. Forman filamento o hifas que se agrupan para formar el micelio. HONGOS MUCOSOS SETAS Hongos filamentosos del grupo Basidiomycetes. Sus cuerpos fructíferos se denominan setas. La fusión de micelios haploides origina hifas dicarióticas que formarán las setas. Filogenéticamente son muy distantes de los hongos. Se alimentan de microorganismos sobre materia vegetal en descomposición. Se dividen en hongos mucosos celulares y acelulares.

CICLO DIPLOHAPLONTE DE LA LEVADURA SACHAROMICES CEREVISAE Ascosporas El ciclo biológico es diplohaplonte con alternancia de generaciones Gemación Estado haploide Asca Estado diploide Apareamiento (fusión de dos tipos conjugativos) Gemación Meiosis

TIPOS DE ALGAS Son organismos autótrofos y fotótrofos que dependen del agua. Realizan fotosíntesis oxigénica. Forman parte del fitoplancton y se pueden encontrar sobre cualquier superficie húmeda. También forman asociaciones simbióticas con los hongos (LÍQUENES). Todos poseen pigmentos. Pueden ser unicelulares o pluricelulares. . o CLOROFITOS. Color verde con clorofila a y b. Formas unicelulares microscópicas o macrocelulares (Acetabularia mediterránea). Coloniales (Volvox) o pluricelulares macroscopicas con la lechuga de mar (Ulva lactuca) CRISOFITOS. Flagelados unicelulares o coloniales con pigmentos dorados. o BACILIAROFITAS. Unicelulares de color verde pardo que a veces se encuentran en colonias. Presenta unas “valvas” parecidas a un caparazón que encajan a modo de placa “petri”, Forman parte del plancton. (Diatomeas) o ALGAS CONJUGADAS. Generalmente formas filamentosas, de color verdoso con cloroplastos de forma estrellada (Spirogyra, Zygnema) DINOFLAGELADOS. Formas marinas unicelulares o coloniales. EUGLENOFITOS. Unicelulares flagelados típico de aguas estancadas. No tienen pared celulosica así que pueden cambiar de forma. Pueden tener una nutrición autótrofa o heterótrofa.