MICROBIOLOGÍA

MICROORGANISMOS

Son un grupo de organismos muy variados que comparten su pequeño tamaño.

La microbiología es la ciencia que estudia todos los aspectos relacionados con los MO.


1. CARACTERÍSTICAS DE LOS MICROORGANISMOS
La mayoría de las características que comparten los MO se deben a su pequeño tamaño.
A medida que disminuye el volumen de un cuerpo, la proporción de área superficial en contacto con el medio se hace mayor, y viceversa.

• El pequeño volumen permite que enzimas y reactivos estén muy próximos, acelerando las reacciones metabólicas.
• Su elevada capacidad de intercambiar nutrientes y desechos con el medio hace que alteren rápidamente su entorno.
• Su elevado metabolismo les permite una reproducción acelerada, pudiendo una bacteria llegar a reproducirse cada 20 minutos.

VIRUS

Los virus son formas acelulares microscópicas, formados por un ácido nucleico y una envoltura proteica. Son parásitos intracelulares obligados, ya que no pueden reproducirse por sí mismos.
Fuera de una célula, la partícula vírica se denomina virión, es inerte y similar a un mineral.

Dentro de una célula, el ácido nucleico se libera, se inserta en el genoma celular y controla su maquinaria metabólica para inducir la fabricación de nuevos virus.

1. ESTRUCTURA DE LOS VIRUS

-ÁCIDO NUCLEICO
Los virus tienen ácidos nucleicos con características peculiares:

• ADN o ARN, pero nunca ambos.
• Monocatenario (mc, ss) o bicatenario (bc, ds).
• Circular o lineal.
• Una única molécula o varias de ellas como en el virus de la gripe.
• Una única copia o dos copias idénticas de su genoma (retrovirus).
• Cadenas positivas o plus (+) , o cadenas negativas o minus (-). Los ácidos nucleicos bicatenarios son a la vez positivos y negativos (+/-).
• Los ácidos nucleicos víricos de contienen bases no habituales, como la 5-hidroximetilcitosina (en lugar de C) y el 5-hidroximetiluracilo (en lugar de U).

-CÁPSIDA

La cápsida rodea y protege al ácido nucleico. Juntos forman la nucleocápsida vírica y está formada por subunidades proteicas llamadas capsómeros, que pueden componerse de un único tipo de proteína o, más habitual, de varias cadenas peptídicas.

Morfología de la cápsida

La forma de la cápsida es variable, pero puede clasificarse en tres tipos básicos:

• Helicoidales: cilindros huecos, rígidos o flexibles, con capsómeros de un único tipo de proteína.
• Poliédricas: cápsidas con forma de poliedro regular, normalmente un icosaedro. Con capsómeros formados por 3 proteínas diferentes.
• Complejas: cápsidas con estructuras adicionales con funciones específicas. Tienen cápsida  icosaédrica o prismática y una cola cilíndrica o muy compleja.

-ENVOLTURA O CUBIERTA

Algunos virus presentan una envoltura membranosa que rodea la cápsida y está formada por:

• Una bicapa lipídica obtenida al abandonar a la célula huésped.
• Proteínas: codificadas por el genoma viral. Muchas son glucoproteínas, sobresalen de la membrana formando espículas y tienen carácter antigénico.

Esta envoltura les permite a los virus que la poseen reconocer a la célula huésped y penetrar en ella.

-ENZIMAS

Aunque los viriones son metabólicamente inertes, algunos de ellos llevan enzimas para facilitar el proceso de infección.

• Neuraminidasas: para romper enlaces glucosídicos de glucoproteínas y glucolípidos de las membranas del hospedador.
• Lisozima: degrada la pared bacteriana y rompe la célula al terminar la infección.
• Polimerasas: para la transcripción del genoma vírico a ARNm.
• Retrotranscriptasa o transcriptasa inversa: transcribe el ARN vírico a ADN intermediario.

2. CLASIFICACIÓN DE LOS VIRUS

• Según la estructura de la cápsida:
• Helicoidales: cápsida helicoidal que envuelve al ácido nucleico. Rabia, Ébola, mosaico del tabaco.
• Poliédricos: cápsida poliédrica, generalmente icosaédrica. Adenovirus y poliovirus.
• Complejos: estructura muy compleja. Así, los bacteriófagos, presentan una cápsida poliédrica, una cola cilíndrica y, muchas veces, una placa basal con fibras articuladas, espículas y ganchos de anclaje a la célula huésped. Los poxvirus tienen una estructura compleja diferente y aún no bien conocida.
• Según la presencia o ausencia de envoltura:
• Virus envueltos: tienen envoltura. Pueden ser helicoidales con envoltura (gripe) o poliédricos con envoltura (herpes simple).
• Virus desnudos: carecen de envoltura.
• Según la célula infectada:
• Bacteriófagos: infectan a bacterias.
• Virus animales: infectan células animales.
• Virus vegetales: infectan células vegetales.
• Según el ácido nucleico:
• Virus de ADN: ds (doble cadena) o ss (cadena sencilla).
• Virus de ARN: ds, ss, +, - con o sin retrotranscriptasa.

3. CICLO VIRAL

Un virión debe invadir una célula huésped para poder multiplicarse. El ciclo viral es el conjunto de procesos por el que pasa el virión hasta dar lugar a otros muchos viriones idénticos. Puede dividirse en varias fases

• Fijación o adsorción: los viriones colisionan por azar con una célula huésped y se fijan a su superficie gracias a receptores celulares complementarios de moléculas de la cápsida o envoltura víricas. Ciertos virus animales y vegetales no tienen sitios fijos de unión.
• Penetración y descapsidación: consiste en la entrada total o parcial de la estructura del virión. Depende del tipo de virus y de hospedador.
• Virus envueltos: penetran por fusión de la cubierta vírica con la membrana celular, liberando la cápsida desnuda al citoplasma; o pueden entrar por endocitosis, formando un endosoma que liberará después la cápsida.
• Virus desnudos: entran en la célula por penetración directa, liberando el ácido nucleico al interior celular y quedando normalmente la cápsida fuera.                                         

            La descapsidación es la separación del ácido nucleico de la envoltura proteica. Como se ha                  visto, depende del tipo de penetración, pudiendo ser simultánea o posterior a la misma.

• Biosíntesis: en esta fase se dan la  replicación del ácido nucleico, la transcripción a ARNm y la traducción para formar proteínas víricas (capsómeros, enzimas, etc). Mientras esto sucede, la célula puede estar haciendo sus funciones normales, por lo que a este periodo se le llama eclipse.La replicación depende del tipo de ácido nucleico. En virus con ADN es una copia simple. En virus con ARN (retrovirus) puede llevarse a cabo mediante una retrotranscriptasa. En todo caso, el ADN vírico formado se integrará en el ADN celular y se duplicará, transcribirá y traducirá por los mecanismos habituales en la célula. El proceso de biosíntesis puede realizarse en el citoplasma o en el núcleo, según la célula infectada. Toda la energía y materiales son aportados por la célula huésped.

• Ensamblaje o encapsidación: los distintos componentes víricos se auto-ensamblan, formando nuevos viriones en el interior celular.
• Liberación: el virus sale al exterior celular.
• Virus desnudos: se liberan por lisis, rompiendo la membrana celular con enzimas específica, con lo que la célula huésped muere.
• Virus envueltos: se liberan por exocitosis o gemación, llevándose parte de la membrana celular para formar la nueva envoltura.

4. CICLO LÍTICO Y LISOGÉNICO

Se distinguen dos tipos de ciclos virales: lítico y lisogénico.

El ciclo lítico, virulento o normal, es el descrito y conlleva generalmente la muerte celular. Estos virus se denominan virus virulentos.

En el ciclo lisogénico, temperado o avirulento los virus no salen al exterior y no causan la muerte celular. Son virus atenuados, lisogénicos o atemperados.

Los virus lisogénicos se encuentran el el interior celular en forma de provirus o profagos, es decir, su ácido nucleico está incorporado al ADN celular y se multiplica con él. La célula se llama célula lisogénica.

El profago puede permanecer latente indefinidamente o durante un cierto tiempo, activándose entonces el ciclo lítico. Durante el ciclo lisogénico la célula no puede ser infectada por otro virus del mismo tipo: inmunidad a la superinfección.

 VIROIDES Y PRIONES

1. VIROIDES

Son moléculas pequeñas de ARN de cadena simple, circular y desnudo. Carecen de proteínas o lípidos.

No codifican proteínas. Se desconoce su forma de actuación, pero parece ser que interfieren en el “splicing” de las células eucariotas.

2. PRIONES

Los priones son glucoproteínas de estructura anómala que ocasionan enfermedades neurodegenerativas transmisibles.

La estructura primaria de los priones es idéntica a la de la proteína normal, pero en su plegamiento se altera su estructura secundaria y terciaria, formando una proteína anómala que tiene la capacidad de inducir esta anomalía en las proteínas no priónicas.

ionando encepalopatías espongiformes en humanos y ganado

DOMINIO BACTERIA: EUBACTERIAS

Las bacterias son los seres vivos más pequeños conocidos. Incluye MO muy diversos. Se encuentran en cualquier tipo de ambiente y presentan todos los tipos posibles de nutrición.

1. MORFOLOGÍA BACTERIANA

Las bacterias presentan formas muy diversas.

En general son unicelulares, pero a veces quedan unidas tras la división celular. Además, algunas forman grandes colonias agrupadas en biofilms. Es probable que las bacterias de estas colonias compartan material genético, nutrientes y defensas.

Los modelos morfológicos más característicos son:

• Cocos: forma esférica. 
• Bacilos: forma de bastoncillo. 
• Espirilos: son como bacilos, pero largos y curvados.
• Espiroquetas: con forma de sacacorchos.
• Vibrios: con forma de coma.
• Bacterias filamentosas: largas y delgadas, aveces en cadenas.
• Bacterias con apéndices: poseen protuberancias en forma de tubo.

2. ESTRUCTURA BACTERIANA

La estructura de las bacterias es más simple que la de eucariotas.

• Pared bacteriana: envuelve y protege a la célula, dándole forma y rigidez. Salvo los micoplasmas, todas las bacterias tienen pared que, con algunas excepciones, está formada principalmente por peptidoglucanos o mureínas. La estructura de la pared permite distinguir dos tipos de bacterias:

• Bacterias Gram positivas (G+). El peptidoglicano forma una gruesa capa por fuera de la membrana plasmática única. Al exterior presenta ácidos teicoicos.
• Bacterias Gram negativas (G-). El peptidoglicano forma una delgada capa en medio de dos membranas, una interna y otra externa, a las que se une por enlaces covalentes mediante lipoproteínas.

• Membrana celular: es similar a las membranas plasmáticas eucariotas y con las mismas funciones. En las bacterias G- existen dos membranas:
• Membrana interna: Contiene sistemas enzimáticos para el transporte, cadena respiratoria, síntesis de componentes de la membrana y la pared, etc.
• Membrana externa: contiene moléculas de lipopolisacárido exclusivas de las bacterias y que les da resistencia frente a sustancias antibacterianas.

• Citoplasma: es la sustancia rodeada por la membrana plasmática. Está compuesto de agua , proteínas, glúcidos, lípidos e iones. Se sabe que poseen citoesqueleto e interviene en la forma celular, protección y división. En el citoplasma hay diferentes estructuras:
• Ribosomas: para la síntesis de proteínas. 
• Inclusiones: son gránulos diversos, normalmente de reserva.
• Estructuras membranosas: algunas bacterias poseen estructuras rodeadas de membrana como los tilacoides de cianobacterias y otros en Planctomycetes.
• Nucleoide: es una región menos densa del citoplasma que contiene el cromosoma bacteriano y, a veces, plásmidos.
• Cromosoma bacteriano: las bacterias son haploides, tienen un único cromosoma formado por ADN de doble cadena, circular y asociado a proteínas no histónicas.
• Plásmidos: son pequeñas moléculas de ADN bicatenario circular capaces de duplicarse de forma independiente del cromosoma, si bien pueden integrarse en éste. Existen varios tipos de plásmidos:
• Episomas: se integran en el cromosoma bacteriano y se replican  con él.
• Plásmidos conjugativos: tienen genes que codifican pili sexuales, por lo que pueden transferirse a otras bacterias.
• Plásmidos no conjugativos: no pueden ser transferidos por conjugación.
• Cápsula o glucocálix: es una capa viscosa y pegajosa por fuera de la pared. La cápsula es rígida; el glicocálix, flexible. Contiene sustancias glucídicas y protege de ambientes adversos.
• Fimbrias: filamentos huecos, delgados y rectos. Formados por la proteína pilina, sirven de adherencia a sustratos vivos o inertes. 
• Pili sexuales: similares a las fimbrias, pero más largos y anchos, en número de 1 a 2 por célula. Participan en la conjugación.
• Endosporas: son formas de resistencia ante situaciones adversas. Carecen de metabolismo y permite que las bacterias sobrevivan millones de años.
• Flagelos: apéndices finos de mayor longitud que la bacteria. Sirven para el movimiento. La mayor parte está formada por fibrillas de flagelina trenzadas entre sí como una cuerda. En la base hay una región más ancha que se une al corpúsculo basal, parte motora unida a la membrana plasmática.

3. PROCESOS PARASEXUALES

Las bacterias se reproducen asexualmente, por división simple. Sin embargo, tienen varios mecanismos de intercambio de genes entre diferentes individuos, incluso entre especies diferentes. Esta transferencia horizontal de genes constituye los procesos parasexuales, llamados así para diferenciarlos de la verdadera reproducción sexual, que es un intercambio vertical, entre progenitores y descendientes.

La ventaja es que permite a las bacterias adquirir nuevas características en una misma generación.

Existen tres mecanismos básicos de intercambio de genes en bacterias: 

• Transformación: las bacterias captan fragmentos de ADN desnudo que se encuentran dispersos en el medio. Estos fragmentos se incorporan al genoma bacteriano y son heredables. 
• Transducción: transferencia de material genético de una bacteria a otra mediante un fago que actúa como vector. Los virus, al salir de una célula infectada, pueden llevarse parte del ADN de la bacteria y luego incorporarlo a otra bacteria mediante un ciclo lisogénico.
• Conjugación: una bacteria donadora transmite un fragmento de ADN a una bacteria receptora a través de los pili sexuales.

Fuente: BioGeo