Microorganismos y sistemas de defensa

1. 2 Unidad Microorganismos y sistemas de defensa

2. Objetivos. • Comprender los mecanismos (inmunidad innata y adaptativa) que el organismos utiliza para defenderse de agentes patógenos. • Identificar las características de bacterias y virus, con énfasis en su uso medico y biotecnológico.

3. Bacterias

4. Bacterias y células eucariontes Las bacterias son procariontes porque no posee núcleo celular, no contienen cloroplastos, mitocondrias ni ningún otro tipo de organelo. Además, las bacterias son muy pequeñas, entre 0,2 y 10 micrómetros de diámetro, comparadas con eucariontes que están en el rango de los 10 a los 100 micrómetros.

6. Un poco de historia….

7. y pasó el tiempo….

8. y por fin las bacterias tuvieron su propio reino…

9. Los avances en biología molecular permitieron conocer dos linajes de los procariontes

10. Estructura de la bacteria

11. Formas de las bacterias • Cocos: células mas o menos esféricas • Bacilos: en forma de bastón, alargados, que a su vez pueden tener varios aspectos (curvos). Según los tipos de extremos, pueden ser redondeados, cuadrados, afilados

12. Formas de las bacterias bacilos

13. Formas de las bacterias • Espirilos: al igual que los bacilos, tienen un eje mas largo, pero dicho eje no es recto, sino que sigue una forma en espiral, con mas de una vuelta de hélice. • Vibrios: proyectada su imagen sobre el plano, tienen forma de coma.

14. Formas de las bacteria espirilos vibrios

15. Agrupaciones de bacterias Agrupaciones de dos células, dependiendo si son de formas esféricas o alargadas, serán diplococos o diplobacilos.

16. Si existe mayor agrupación de unidades encontramos estreptococos forma de rosario) y estreptobacilos (cadenas)

17. Los estafilococos son una organización que se caracteriza por grupos en forma de racimos de uvas

18. Nutrición bacteriana Según la materia que los organismos utilizan como materia prima, estos se clasifican en autótrofos (CO2 como fuente) y heterótrofos (materia orgánica como fuente) Según la fuente de energía los seres vivos pueden ser fotótrofos y quimiótrofos

19. Modalidades de nutrición • Quimio autótrofos: utilizan compuestos orgánicos reducidos como fuente de E y el CO2 como fuente de materia. • Foto autótrofos: utilizan luz como fuente de E y el CO2 como fuente de materia. • Foto heterótrofos: utilizan luz como fuente de E y compuestos orgánicos como fuente de materia.

20. Modalidades de nutrición • Quimio heterótrofos: utilizan un compuesto orgánico como fuente de materia y, a su vez, este es la fuente de energía. Ejemplo: bacterias cultivadas en laboratorio y bacterias patógenas

21. Tipos nutricionales

22. División celular bacteriana La célula se divide en dos, a través del proceso de fisión binaria, de tal manera que una célula madre da origen a dos prácticamente iguales. En las células procariontes y eucariontes la división es distinta, básicamente por la simplicidad de las primeras y la complejidad de las segundas.

23. Fisión binaria A diferencia de la mitosis en la fisión binaria, no hay centriolos ni fibras del huso. Durante la fisión binaria, se duplica ADN bacteriano, después empieza a crecer una membrana entre el ADN duplicado y se divide la pared celular para formar dos bacterias. Se puede completar la fisión binaria en tan solo unos 20 minutos.

24. Fisión binaria

25. Crecimiento bacteriano El tiempo de división de la mayoría de las bacterias es generalmente menos de una hora (duplicación en 20 min.) Algunas como la tuberculosis y la lepra tienen tiempos de generación muchos mas largos.

26. Ejemplo Un cultivo que contiene 1000 bacterias/ml con un tiempo de generación de 20 min. alcanza los 16.000 individuos en una hora. Esta forma de crecimiento se conoce como exponencial o logarítmica.

27. Etapas del crecimiento bacteriana

28. FASE DE LATENCIA • El crecimiento de la población no inicia inmediatamente, sino después de cierto periodo de tiempo, el cual puede ser breve o largo, dependiendo de varios factores. • FASE CRECIMIENTO EXPONENCIAL • Es la consecuencia del hecho de que cada célula • se divide en dos. Las bacterias se encuentran en • un estado óptimo. • Su velocidad esta influenciada por temperatura, • nutrientes.

29. FASE ESTACIONARIA El medio de cultivo no se renueva, comienzan a acumularse desechos tóxicos, se modifica el pH, los nutrientes se agotan, la velocidad de multiplicación se retrasa y hay un equilibrio entre bacterias vivas y muertas. FASE DE MUERTE En este periodo son mas las bacterias muertas que las vivas, hasta que se termina con la muerte de todas. Si son bacterias con capacidad de esporular, se produce la esporulación en esta fase.

31. Esporulación Algunas especies de bacterias (principalmente de los géneros Bacillus, Clostridium, Sporosarcina y Thermoactinomyces), disponen de una notable estrategia adaptativa cuando se ven sometidas a privación de nutrientes en su medio ambiente. Entonces, la célula lleva a cabo complejos cambios genéticos, metabólicos y estructurales que conducen a la diferenciación, en el interior de la célula original, de una célula durmiente.

32. La célula-madre (célula original que generó la endospora) finalmente se autolisa, liberando la espora, que es capaz de permanecer en estado durmiente, durante varios años

33. Las esporas son fácilmente diseminadas por el aire; cuando caen en medios ricos en nutrientes, se desencadena su germinación, se reinicia la actividad metabólica, de modo que cada espora genera una nueva célula ve, capaz de fisión binaria

34. Germinación

35. Temperatura La temperatura es un factor ambiental importante en el control de crecimiento microbiano. Las bacterias pueden agruparse según los márgenes de temperatura que requieren. Se distinguen 4 grupos: • Psicrofilos • Mesófilos • Termofilos • Hipertermofilos

36. Rango de T°

37. Transferencia del material genético La fisión binaria forma clones, sin embargo las bacterias presentan una alta tasa de mutaciones lo que permita la variabilidad. Dicha característica se ve acentuada con procesos de recombinación genética entre ellas. Los procesos de intercambio genético son: • Transformación • Conjugación • Transducción

38. Transformación Proceso en el cual una bacteria absorve ADN liberado por una bacteria muerta. El ADN es atrapado e introducido por un complejo proteínico capaz de unirse al ADN, presente en la superficie de la bacteria. Este proceso provoca un cambio genético en la célula receptora.

39. Transformación

40. Conjugación Las bacterias pueden transferir plásmidos (ADN circulares), mediante conjugación, a través del pili. Se forma un puente entre dos células y por este pasa una cadena del ADN plasmídico hacia la célula receptora, regenerándose después la cadena doble a partir de cada una de las simples. Concluida la transferencia, las bacterias se separan.

41. Conjugación

42. Transducción Es la transferencia de un fragmento genético de una célula a otra por un virus. Esto se realiza por medio de un bacteriófago (virus que infecta bacterias) . El ADN viral entra en la bacteria, el ADN de la bacteria se rompe y parte de los fragmentos se unen al ADN viral. Cuando se libera la partícula viral que también contiene ADN bacteriano puede infectar mas bacterias.

43. Transducción El ADN viral introducido también puede recombinarse con el bacteriano y generar la variabilidad .

44. Transferencia del material genético

45. Resumen

46. Usos benéficos de las bacterias.Aplicación industrial del metabolismo bacteriano

47. Ciclos biogeoquímicos • Las bacterias son ecológicas activas, ya que forman parte de los ciclos del carbono, nitrógeno, azufre, hierro, mercurio Bacterias nitrificantes

48. Tratamiento de aguas • Están en los tratamientos de aguas residuales • Limpian los ríos del exceso de materia orgánica que echan las fábricas e, incluso, hay bacterias que descomponen el petróleo (y compuestos similares) en sustancias que luego pueden utilizar otros microorganismos

49. Insecticida natural • Otras bacterias se podrían emplear para eliminar elementos tóxicos, como los insecticidas

50. Industria minera • En la lixiviación microbiana: utilización de bacterias para conseguir metales puros desde metales compuestos