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02. ESTRUCTURA MICROBIANA

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02.1) CARACTERÍSTICAS GENERALES DE VIRUS, MICROORGANISMOS

EUCARIOTES Y PROCARIOTES.

CARACTERÍSTICAS DE LOS MICROORGANISMOS

· Son seres vivos.

· Son ubicuos.

· Pueden estar formados por células procariotes o eucariotes.

· Pueden ser unicelulares o pluricelulares.

· Pueden presentar reproducción asexual y/o sexual.

· Presentan una gran diversidad nutricional y metabólica.

Archaeas Bacterias Hongos Protozoarios Algas

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CARACTERÍSTICA BACTERIA ARCHAEA EUKARIA

Estructura celular Procariote Procariote Eucariote

Geometría del DNA Circular Circular Lineal

Pared celular Peptidoglucano Variedad de compuestos

(no hay peptidoglucano)

Variedad de compuestos

Uniones en membrana Éster Éter Éster

Ribosomas 70S 70S 80S

tARN iniciador Formilmetionina Metionina Metionina

Intrones No No Si

Operones Si Si No

Plásmidos Si Si No

ARN polimerasa 1 (4 subunidades) varias (8-12 subunid. c/u) 3 (12-14 subunid. c/u)

Sensibilidad a antibióticos Si No No

Metanogénesis (CO2) No Si No

Reducción de SO a H2S SI Si No

Nitrificación Si No No

Desnitrificación Si Si No

Fijación del nitrógeno Si Si No

Fotosíntesis usando clorofila Si No Si

Fotosíntesis sin clorofila Con bacterioclorofila Con bacteriorrodopsina No

Quimiolitotrofía Si Si No

Vesículas de gas Si Si No

PRINCIPALES DIFERENCIAS DE LOS DOMINIOS:

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a) flagelos

f) plásmidos

e) membrana plasmática

d) pared celular

h) ribosomas

g) citoplasma

c) cápsula

inclusión

c) cápsula

d) pared celular

e) membrana

citoplasmática

b) Fimbrias o pilis

i) área nuclear (nucleoide)

contiene el ADN

CÉLULA PROCARIOTE (Bacteria)

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Nombre de la estructura y sus funciones principales Composición química principal

a) Flagelos: locomoción. Proteína

b) Pilis o fimbrias: adherencia o tubo de conjugación. Proteína

c) Cápsula: protección contra fagocitosis, receptores de fago,

adhesión celular.

Agua, polisacárido, polipéptido

d) Pared celular Gram +: forma y protección mecánica. receptor de

fagos.

Mucho peptidoglucano, ácidos

teicoicos, polisacáridos, lípidos (1-4%)

d) Pared celular Gram -: forma y protección mecánica,

permeabilidad, receptores de fagos.

Poco peptidoglucano, lipopolisacáridos,

lípidos (11-22%), proteína

e) Membrana citoplasmática: permeabilidad, biosíntesis, transporte

de electrones, adhesión de los cromosomas y partición.

Fosfolípidos, proteínas

f) Plásmidos: información genética y de actividades para

supervivencia.

Ácidos nucléicos, bases púricas y

pirimídicas

g) Citoplasma: material interno con ribosomas y material genético. Agua, proteínas, carbohidratos, lípidos

h) Ribosomas: síntesis de proteínas. ARN y péptidos

i) Cromosomas: contiene la información del ser vivo. ADN

Mesosomas: formación del tabique en la división. Fosfolípidos y proteínas

Endospora: Protección a condiciones ambientales adversas. Calcio, ácido dipicolínico, algo de

petidoglucano

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Tipo Archaea Bacterias

Estructuras

típicas

principales

Pared celular, sin núcleo,

membrana celular diferente,

ribosomas 70s, cápsula

Pared celular, sin núcleo,

ribosomas 70s, cápsula, flagelos,

pilis o fimbrias

FormaAlargada o esférica, otras

formas poco comunes

Esférica, alargada, ahusada, en

espiral

ricketsias: con pared celular, sin

núcleo, ribosomas 70s. Son

cocoides o bacilares pequeñas

mycoplasma: sin pared celular, sin

núcleo, ribosomas 70s. Son

Pleomórficas

clamidias: pared sin

peptidoglucanos, ribosomas 70s.

Son esféricas

TIPOS DE PROCARIOTES.

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Ejemplos de especies de procariotes. Archaea.

Especie Características generales

a) Halobacterium salinarumExtremófila, habita en lugares con alto contenido de sal,

forma de bacilo.

b) Natronococcus occultus Extremófila, habita lagos sódicos muy salinos, forma de coco.

c) Methanosarcina spProductores de metano, forma de cocos, habita el suelo,

“reportada como Gram +”.

d) Termoproteus neutrophilusExtremófila, habita en lugares con volcanismo, forma de

bacilo.

a) b)

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Ejemplos de especies de procariotes. Dominio Bacteria.

Especie Características generales

Micrococcus luteus Vive en suelo, forma de coco, Gram +, no causa enfermedades.

Escherichia coliSe encuentra en tracto digestivo de humanos y animales de

sangre caliente, bacilo corto, Gram -, existen variedades

patógenas.

Mycobacterium tuberculosis

Causante de la tuberculosis, ataca pulmón aunque puede

diseminarse, bacilo largo Gram +

Bacillus subtilis Vive en suelo, bacilo, Gram +, no causa enfermedades.

a) b) c) d)8

Ejemplos de especies de procariotes. Dominio Bacteria.

Especie Características generales

a) Ricketsia prowazekiiBacilos cortos, son patógenos causantes del tifus, parásitos

intracelulares obligados.

b) Mycoplasma pneumoniaeSin forma definida, patógeno causante de la neumonía humana,

puede cultivarse “in vitro”

c) Chlamydia psittacciParásitos intracelulares obligados, generalmente patógenos

causante de la psitacosis en humanos y ornitosis en aves.

a)

b) c)

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ribosomas

d) cloroplastos

citoplasma

aparato de Golgi

c) mitocondrias

f) microtúbulos

m) vacuola

b) nucleolo

a) núcleo

d) cloroplastos

j) membr. plasmática

h) retículo endoplásmico r

h) retículo endoplásmico l

f) microfilamentos

e) pared celular

ribosomas

i) aparato de Golgi

k) citoplasma

b) nucleolo

a) núcleo

j) membrana plasmática

c) mitocondrias

f) microfilamentosh) retículo

endoplásmico rugoso

centriolo

f) microtúbulos

h) retículo endoplásmico liso

g) cuerpo basal

g) flagelo

lisosoma/peroxisoma

CÉLULA VEGETAL

CÉLULA ANIMAL

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ALGAS

a)

b)

c)

c)

c)

d)

d)d)

e)

e)

e)

g)

f)

f)

f)

f)

f)

f)

f)

f)

g)

g)

pseudópodos

h)

i)

j)

j)

j)

k)

k)

k)

l)

m)

m)

m)

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Estructura u organelo Función principal Composición Química Principal

a) Núcleo Información genética ADN y fosfolípidos

b) nucelolo Síntesis de ARN ribosómico ARN, ribosomas

c) Mitocrondria Respiración y obtención de energía Doble membrana de fosofolípidos y proteínas

d) Cloroplastos Fotosíntesis Doble membrana de fosofolípidos y proteínas,

clorofila

e) Pared celular Resistencia a cambios de presión y dar forma

a la célula

Azúcares y/o proteínas

f) Citoesqueleto Forma de la célula y movilidad Proteínas

g) Flagelos y cilios Desplazamiento de la célula Proteínas

h) Retículo endoplásmico

(L y R)

Síntesis de proteínas, comunicación entre el

núcleo y el exterior

Fosfolípidos, ARN ribsosomal, proteínas

i) Aparato de Golgi Sistema excretor Fosfolípidos y proteínas

j) Membrana citoplásmica Permeabilidad de sustancias, límite celular Fosfolípidos y proteínas

k Citoplasma Material interno en donde se localizan diversos

organelos y estructuras

Agua, proteínas, carbohidratos, lípidos

l) Cápsula Adherencia, protección a desecación, reserva

alimenticia

Variada, generalmente carbohidratos

m) Vacuolas Reservorio de alimento, participar en

fagocitosis

Fosfolípidos y proteínas

n) Lisosomas Contienen la lisozima que actuará en las

vacuolas digestivas.

Fosfolípidos, proteínas

o) Peroxisomas Oxidar compuestos orgánicos, principalmente

alcoholes y ácidos grasos.

Fosfolípidos, proteínas.

CÉLULA EUCARIOTE

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Tipo de

microorga-

nismos

Estructuras principales Forma

Protozoarios Núcleo, Cilios, Flagelos, Vacuolas,

Mitocondrias, Ribosomas, Retículo

Endoplásmico (R y L), Aparato de Golgi,

“Pared celular” (cubierta en quistes)

Variadas:

Ameboide, oval,

suela de zapato,

esféricos, etc.

Hongos

levaduriformesNúcleo, Vacuolas, Mitocondrias,

Ribosomas, Retículo Endoplásmico (R y L),

Aparato de Golgi, Pared celular

Ovalada (alargada

a redonda)

Hongos

filamentosos

Filamentos y

conidias, hifas y

micelio

Algas Núcleo, Vacuolas, Mitocondrias,

Cloroplastos, Ribosomas, Retículo

Endoplásmico (R y L), Aparato de Golgi,

Pared celular, Flagelos

Variada, esférica,

ovalada,

rectangular, foliar

CÉLULAS EUCARIÓTICAS

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CÉLULAS EUCARIÓTICAS. Protozoarios

Especie Características

a) Paramecium caudatum En forma de suela de zapato, de vida libre, se encuentra en

agua dulce, ciliado

b) Plasmodium vivax Sporozoario, parásito obligado en todas sus etapas de vida,

causa el paludismo en humanos

c) Entamoeba histolytica Amiba, parásito causante de amibiasis, trofozoito infecta

tracto digestivo, etapa de quiste en el exterior

a) b)

c)

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CÉLULAS EUCARIÓTICAS. Hongos

Especie Características

a) Saccharomyces cerevisiae Levadura, ovalado, productor de alcohol

b) Candida albicans Levadura, ovalado casi esférico, causa enfermedades en el

humano, oportunista.

c) Penicillium roqueforti Moho (hongo filamentoso), uso en alimentos para la

producción de queso roquefort

d) Histoplasma capsulatum Moho, crece en el excremento de murciégalos, causa

histoplasmosis o enfermedad del espeleólogo.

a)

b)

c)d)

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CÉLULAS EUCARIÓTICAS. Algas

Especie Características

a) Scenedesmus sp Grupo de Algas unicelulares, ambiente acuático marino,

agrupadas, con flagelos.

b) Chlamydomonas sp Alga unicelular, ambiente acuático dulce, con flagelos

c) Sargassum sp Alga pluricelular, marina, puede reproducirse sexual y

asexualmente

a) b) c)

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Estructura Características Función Símil en bacteria

Mitocondrias Tamaño de bacteria,

disposición compleja de la

membrana interna

Generación de energía por

respiración aerobia

En membrana

citoplasmática y

citoplasma

Cloroplastos Contienen clorofila, de

variada forma, generalmente

grandes

Fotosíntesis En membrana

citoplasmática y

citoplasma

Retículo

endoplásmico

Arreglo extenso de

membranas internas

Síntesis de proteínas En citoplasma

Aparato de Golgi Agregados de membranas de

estructura definida

Secreción de enzimas y

otras macromoléculas

En citoplasma

Vacuolas Redondas, baja densidad Digestión de alimentos,

excreción de desechos

No tienen

Lisosomas Partículas submicroscópicas

encerradas en membranas

Contienen enzimas

digestivas

En citoplasma enzimas

degradadoras

Peroxisomas Partículas submicroscópicas

encerradas en membranas

Oxidación de compuestos

orgánicos, ayuda en la

fotorrespiración en plantas

Ninguno

Núcleo Grande generalmente en el

centro

Contiene el material

genético

Nucleoide

COMPARACIÓN ENTRE PROCARIOTES Y EUCARIOTES

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VIRUS, VIROIDES Y PRIONES

Agente Replicación Composición Química

Virus En célula toma el

control genético al

insertar su ácido

nucléico.

•Proteínas (capsómero y

enzimas, otro tipo)

•Ácido Nucléico (ARN o

ADN, monocatenario o

bicatenario)

•Lípidos (fosfolípidos)

Viroide Igual que el virus •Ácido Ribonucléico

monocatenario cerrado

Priones Modificación de la

estructura proteínica

•Proteínas

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Comparación del tamaño de los Virus

Adenovirus

90 nm

Bacteriófago T4

Largo 225 nm

Bacteriófago M 13

800 X 10 nm

Cuerpo elemental

de Chlamydia

300 nmVirus del mosaico

del tabaco

250 X 18 nm

Bacteriófagos

F2, MS2

24 nm

Poliovirus

30 nmVirus Vaccinia

300 X 200 X 100nm

Virus Ébola

970 nm

Membrana plasmática

de eritrocito

10 nm de espesorEscherichia coli

3000 X 1000 nm

(3 X 1 mm)

Eritrocito humano

Diámetro: 10,000 nm

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Virus y su geometría

Virus del ébola

Influenzavirus

VIH

Virus

Hepatitis C

Mastadenavirus

VIRUS ICOSAEDRICOS SIN

MEMBRANA Y CON MEMBRANA

VIRUS HELICOIDALES CON

MEMBRANA Y SIN MEMBRANA

VIRUS CON MEMBRANA Y

DIFERENTE GEOMETRÍA DE

LA CÁPSIDE

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Estructura viral

Estructura de un virus animal

EspículasCápside

ADN

Fibras del

tallo

Cola

Placa basal o

terminal

Estructura de bacteriófago TCápside

(cabeza)

Virus de la Influenza

Cápside

Cubierta

lipídica

Segmento de

ARN

Nucleocápside

Hemaglutinina

Proteína H

Proteína

M2

Neuramidasa

Proteína N

Virus de la Inmunodeficiencia Humana

Cápside

Enzima

Transcriptasa

revesa

Segmento

de ARN

Glucoproteína

Cubierta de

membrana

lipídica21

Viroides

Familia Avsunviroidae

Familia Pospiviroidae

TL P C V TR

Terminal Patogénica Central Variable Terminal

izquierda derecha

Priones

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02.2) PARED CELULAR: ESTRUCTURA, COMPOSICIÓN QUÍMICA Y FUNCIÓN

DE LAS PAREDES CELULARES DE ARQUEAS

PARED CELULAR

Función:

Da forma a la célula Resiste cambios de presión osmótica

Su composición varía según los microorganismos. Algunos componentes pueden

ser compartidos por diferentes grupos microbianos, que al ser unidos de diferente

forma o mezclados con otros compuestos dan origen a las paredes celulares

propias de ese tipo microbiano.23

TIPO DE CÉLULAS PARED CELULAR FORMADA PRINCIPALMENTE POR

Archaea (algunas

metanogénicas)

Pseudopeptidoglucano con enlaces 1-3 formado por Ácido

N-Acetiloaminurónico y N-Acetilglucosamina

Archaea Paredes gruesas a base de: glucosa, ácido glucurónico,

galactosamina y acetato.

Bacteria Peptidoglucano (Mureína) Enlaces 1-4 formado por Ácido N-

Acetilmurámico y N-Acetilglucosamina

Aminoácidos (L-Alanina, D-Alanina, D-Glutámico Lisina)

Ácido diaminopimélico

Hongos

filamentosos y

Levaduras

Componente principales (80-90%):

Quitina (N-Acetilglucosamina).

Otros por Mananos, Galactanos y Quitosán.

El resto es proteínas, lípidos, fosfatos.

Algas Fibrillas de celulosa adicionadas por pectina, xilanos,

mananos, ácidos algínicos y ácido fucínico

Algunas tienen quitina

Otras tienen iones de calcio

Otras tienen Sílice24

O| |C-CH3

O| |C-CH3

C=O|CH3

C=O|CH3

Grupo acetilo

Ácido N-acetilmurámico

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Peptidoglucano. Bacterias

26

Pseudopeptidoglucano. Archaea

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Tipo Microorganismo Composición de la pared celular

Archaea

Methanobacterium

sp

Pseudopeptidoglucano

Methanospirillum sp

Methanotrhix sp

Capa S. Capa superficial paracristalina de

proteína.

Halococcus sp Grupos sulfato, ácido urónico, glucosa,

galactosa, N-acetilglucosamina, N-

acetilgalactosamina, glicina, ácido N-

acetilgulosaminirónico, Manosa

02.2) BACTERIAS GRAM POSITIVAS, GRAM NEGATIVAS Y

MICOBACTERIAS.

Pared celular de procariotes

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Capa S paracristalina

(Archaea) Methanospirillum

Pared con pseudopeptidoglucano

(Archaea)

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Tipo Microorganismo Composición de la pared celular

Archaea

Methanobacterium sp Pseudopeptidoglucano

Methanospirillum sp

Methanotrhix sp

Capa S. Capa superficial paracristalina de proteína.

Halococcus sp Grupos sulfato, ácido urónico, glucosa, galactosa, N-

acetilglucosamina, N-acetilgalactosamina, glicina, ácido

N-acetilgulosaminirónico, Manosa

Bacteria

Gram positivas. (Bacillus

subtilis, Staphylococcus

aureus)

Mucho peptidoglucano (mureína) formado por N-

acetilglucosamina, Ac. N- acetilmurámico y

tetrapéptidos formados por L-alanina, D-alanina, D-

glutámico, lisina o ácido diaminopimélico DAP.

Ácidos teicoicos. Pocos lípidos.

Gram positivas

(Mycobacterium sp)

Pared de Gram positivos y además presenta ácido

micólico lo que da la propiedad de ácido resistencia

Gram negativas.

(Escherichia coli,

Pseudomonas aeruginosa)

Poco peptidoglucano, pocas tienen DAP.

Muchos lípidos. Poseen membrana externa.

Gram negativas sin pared

celular (Mycoplasma

pneumoniae)

No tiene peptidoglucano. Sólo está la membrana y

toman el segundo colorante de Gram dando un color

rojo.

Pared celular de procariotes

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PARED CELULAR DE BACTERIA GRAM POSITIVA

Staphylococcus

aureus

bicapa

lipídica

Estructura del peptidoglucano

Tetrapéptido

Ácido

lipoteicóico

Peptidoglucano

(Pared celular)

Polisacárido

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PARED CELULAR DE BACTERIA GRAM NEGATIVA

Escherichia coli

Tetrapéptido

cruzado en

3 y 4

Lipo

proteína

Pared

celularEspacio

periplásmico

Lipopolisacárido

Bicapa

lipídica

Membrana

externa

Peptidoglucano

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33

Síntesis de pared celular en bacterias

bandas o plano de crecimiento

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Síntesis de pared celular en bacterias. Ciclo del Bactoprenol

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