TEMA 21: LOS MICROOGANISMOS

1. CONCEPTO Y TIPOS DE MICROORGANISMOS

El término microorganismo es muy impreciso y puede definirse como un ser vivo de pequeño tamaño con la característica de que cada célula puede realizar por sí misma todas las funciones vitales como metabolismo, crecimiento y reproducción. Hay autótrofos y heterótrofos, procariotas y eucariotas. Los microorganismos procariotas son las arqueobacterias y eubacterias del reino de los móneras; los eucariotas son las algas microscópicas y protozoos que pertenecen al reino de los protoctistas; por último se encuentran los hongos microscópicos (mohos y levaduras). Por tanto, los virus no deberían considerarse microorganismos, pero su importancia como agentes transmisores de enfermedades hace que se tienda a estudiarlos como tales.

2. LOS VIRUS

Son partículas microscópicas constituidas por un ácido nucleico (genoma vírico) envuelto por una cápsula proteica y a veces por una envoltura membranosa. Cuando se encuentran fuera de las células son inertes y se llaman viriones. Se adhieren a la superficie de otras células, introduciendo en ellas su genoma viral(de ADN o ARN), reproduciéndose y sintetizando las envolturas de nuevos virus utilizando la materia, la energía y el sistema enzimático de la célula donde se encuentra (fase intracelular). Son parasitos obligados.

Son más pequeños que las células. Según al huésped al que parasitan hay varios tipos (bacteriófagos, vegetales y animales). También se clasifican por tener ADN o ARN , y por la presencia o no de envoltura, o posesión de enzimas.

2.1 Estructura de los virus

- Genoma vírico: tiene una o varias moléculas de ADN o ARN. El ácido nucleico tiene una sola cadena, que puede ser bicatenaria o monocatenaria.

- Cápsida: es la cubierta proteica que envuelve al genoma vírico. Su función es la protección del ácido nucleico y en los virus sin membrana el reconocimiento de los receptores de membrana de las células a las que el virus parasita. Genoma vírico + cápsida = nucleocápsida. La cápsida está formada por capsómeros, lo que determina la existencia de varios tipos de capsidas:

• Isocaédrica: formada por la unión de capsómeros de dos tipos, los hexones (caras y aristas) y los pentones (vértices)

• Helicoidal: capsómeros dispuestos helicodailmente de estructura tubular en cuyo interior está el ácido nucleico.

• Compleja: en los bacteriófagos. Tiene dos partes: la cabeza isocaédrica, y la cola adaptada para la inyección del ácido nucleico en el interior de la bacteria. En la base de la cola hay una placa que tiene espinas a las que se le unen fibras (  fomadas por proteínas)Pueden contener enzimas y ATP para destruir la pared bacteriana y facilitar la penetración del genoma vírico.

-Envoltura membranosa: hay un grupo de virus (rabia,hepatitis,viruela,SIDA) poseen una envoltura membranosa que rodea a la nucleocápsida. Se compone de una doble capa lipídica que procede de las células parasitadas y de glucoproteínas, cuya síntesis es controlada por el genoma vírico. Las glucoprot. sobresalen permitiendo el reconocimiento de la celula huésped y la penetración del virion en ella mediante fagocitosis.

2.2 Otro tipo de agentes infecciosos:

Viroides: asociados con ciertas enfermedades de plantas, se componen de ARN monocatenario.

Priones: moléculas de proteína que no tienen ácidos nucleicos, pero se autorreplican dentro de las células activando algún gen del huésped.

2.3 Ciclo de los virus

Al no requerir energía para desarrollar ninguna actividad ni materia para crecer carecen de función de nutrición. Presentan mecanismos que les permiten reproducirse dentro de las células huésped. Las requieren para obtener materia y energía para sintetizar nuevos ácidos nucleicos y capsómeros. Hay varias fases, por ejemplo en los bacteriófagos:

- El ciclo lítico: conduce a la destrucción de la célula huésped.

- Ciclo lisogénico: algunos virus, al infectar a una célula huésped, no la destruyen, pero su genoma pasa a incorporarse al ADN de la célula huésped, permaneciendo en estado de vida latente. Son los virus atenuados o prófagos que inferectan a la célula lisogénica

El ADN del prófago puede permanecer en forma latente durante varias generaciones de la célula huésped, hasta que un estímulo induzca la separación del prófago que iniciará un ciclo lítico típico. Mientras la célula posea al prófago, será inmune a infecciones del mismo virus y se hereda de generación en generación, ya que el prófago se hereda junto con el ADN celular.

3. LAS EUBACTERIAS

Son organismos procariotas simples con pocas estructuras internas y externas. Son los organismos más pequeños que tienen los elementos metabólicos necesarios para obtener energía y poder crecer y replicarse.

Hay 4 tipos morfológicos:

Bacilos: forma de bastón; cocos: esféricos; espirilos: bastón espiralado ; vibrios: como una coma ortográfica

Los bacilos presentan cadenas lineales y los cocos tienen varias direcciones, los estreptococos si forman cadenas, los estafilococos (racimos) y sarcinas.

3.1 Estructura

- Cápsula bacteriana: capa externa sin estructura definida que aparece en grupos bacterianos patógenos, rica en glúcidos (polimeros de glucosa y glucoproteinas) Tiene varias funciones: regulación de procesos de intercambio de agua, iones y sustancias; como tiene agua actúa como resistencia ante la desecación del medio, permite la adherencia entre la bacteria y los tejidos del huésped, dificulta el reconocimiento y la destrucción de la bacteria por anticuerpos.

- Pared bacteriana: envoltura rígida y fuerte que da forma a las células. La tinción de Gram diferencia dos: gram positivas y gram negativas. En ambas la pared tiene una capa de mureína, un peptidoglucano formado por una red de de N-acetilglucosalina y N-acetilmurámico La pared de las Gram positivas es monoestratificada y de capa gruesa de mureína a la que se asocian polisacáridos y protéinas. La de las negativas es biestratificada con una fina capa de peptidoglucanos sobre la cual hay una membrana externa que tiene una doble capa lipidíca.

La pared mantiene la forma de la bacteria frente a la variación de la presión, es semipermeable y resistente a la acción de antibióticos. La destrucción de esta deja inerme a la bacteria.

- Membrana plasmática: envoltura que rodea al citoplasma, como las de las eucariotas pero sin esteroides. Tiene unos repliegues internos: los mesosomas, que incrementan la superficie de la membrana plasmática y sujetan el cromosoma bacteriano además de importancia en la fisiología, ya que hay gran cantidad de enzimas que: dirigen la duplición del ADN bacteriano y realizan la respiración. Así mismo la membrana regula el paso de sustancias nutritivas.

- Ribosomas: partículas globulares, dos subunidades que no siempre estan unidas. Se diferencian por su velocidad de sedimentación. Actúan realizando la síntesis de proteínas mediante un mecanismo idéntico al de las células eucariotas, pero siempre están libres en el citoplasma.

- Inclusiones: gránulos de reserva de diversos tipos de sustancias que la bacteria sintetiza en momentos de abundancia de alimentos, o bien son residuos de su metabolismo. Sirven como elementos de reserva nutritiva.

- Vesículas gaseosas: estructuras huecas que tienen gas.

- ADN bacteriano: una molécula doble hélice circular bicatenaria muy plegada y unida a los mesosomas. También puede haber varios plasmídos(moléc peq de ADN). La región del citoplasma en el que se encuentra condensado el ADN es el nucleoide. El ADN esta asociado a proteínas similares a las histonas, formando estructuras condensadas.

- Flagelos: prolongaciones finas cuya longitud es varias veces la de la bacteria.

- Pelos y fimbrias: constituidas por moléculas proteicas que aparecen en la superficie de algunas gram negativas. Carecen de misión locomotora. Las fimbrias permiten a las bacterias fijarse al sustrato mientras que los pelos participan en el intercambio de material genético con otras bacterias.

3.2 Fisiología bacteriana

- Función de nutrición: las bacterias pueden realizar todos los tipos de metabolismo Pueden ser fotoautrótofas como las bacterias purpúreas sulfureas, fotoheterótrofas como las no sulfureas y quimioautrofas o quimiheterotrofas.

- Función de relación: respuestas frente a estimulos luminosos fototactismo o químicos quimiotactismo. Una de las respuestas frente a variaciones del medio es la formación de esporas frecuentes en las bacterias de los suelos. Frente a condiciones adversas, entran en periodos de metabolismo reducido y protegen su ADN.

- Funciones de reproducciones: asexual, mediante bipartición ala que preceden una duplicación del ADN y separación de las dos moléculas en dos bacterias hijas. Tienen mecanismos de intercambiacion genética:

• Conjugación: proceso en el cual, una bacteria transmite ADN a traves de los pelos a otra bacteria. Hay dos bacterias donadoras: las F+ y las Hfr.

• Transducción: intercambio genético que requiere un agente transmisor que transporta fragmentos de ADN procedentes de la célula parasitaza.

• Transformación: una bacteria introduce fragmentos de ADN libres en el medio procedentes de la lisis de otras bacterias.

3.3 Tipos de bacterias

- Bacterias purpúreas y verdes: fotosintéticas anaerobias que poseen bacterioclorofila y un fotosistema. Las verdes usan H2S como fuente de hidrogeno y son sulfurosas.

- Cianobacterias: fotosinteticas aerobias. Su pigmento es la ficocianina.

- Nitrificantes: quimioautrotofas capaces de formar compues organicos gracias a la E liberada en reacc de ox de compuestos nitrogenados inorgánicos. Hay nitrosomas y nitrobacter.

- Fijadores de nitrógeno: aerobias Gram negativas capaces de fijar el N de la atmósfera.

- Microplasmas: pequeñas bacterias sin paren, patógenos, que no se ven al microscopio.

4. LAS ARQUEOBACTERIAS

Estos procariotas poseen una membrana plasmática cuyos lípidos carecen de ácidos grasos y en vez de ellos tienen hidruros que se unen a la glicerina. Sus paredes celulares poseen seudopeptidoglucanos y polisacáridos.

TEMA 22: MICROORGANISMOS PATOGENOS, SIMBIOSIS, CICLOS.

1. MICROORGANISMOS PATOGENOS

Hay microorganismos que son parásitos y causan daño al organismo que parasitan

-Son patógenos aquellos organismos parásitos causantes de enfermedad.

-La patogenicidad es la capacidad de un organismo de causar enfermedad.

-El grado de patogenicidad es la virulencia.

-La infección es el crecimiento de microorganismos en el hospedador.

La infección tiene varias etapas:

1. Entrada: las vías de entrada pueden ser varias:

Una vez en el interior del individuo a infectar, el microorganismo debe vencer las distintas defensas que posee

2.Colonización y multiplicación: la diseminación es el proceso mediante el cual los microorganismos acceden a las zonas del organismo infectado en las que se dan las condiciones más adecuadas para poder desarrollarse. Lad infecciones pueden ser:

3. Establecimiento de la virulencia: la virulencia depende de los mecanismos que utilizan:

4. Transmisión: tras la infección debe salir para transmitirse a otros individuos. Puede ser directa, por la proximidad física o indirecta a través de algo infectado o por el agua alimentaos o animal infectado (vector)

2. SIMBIOSIS

Es “vivir juntos” ya sea dentro de otros organismos o sobre ellos. Hay varios tipos, dependiendo del beneficio, la mutualista se benefician ambas mientras que en la parasitica uno se beneficia y el otro se perjudica.

- Simbiosis con animales:

• Los rumiantes son incapaces de degradar la glucosa y otros polisacáridos. Para poder utilizar estas sustancias en su estomago esta poblado de bacterias, protoctistas y hongos que llevan a cabo su función.

• En la especie humana en el tracto digestivo esta poblado de bacterias que realizan procesos fermentativos para completar la digestión y sintetizar vitaminas. La E.coli produce vitamina K y del grupo B y vive en el intestino grueso. Esta flora bacteriana actúa también como barrera defensiva externa contra la infección.

- Simbiosis con vegetales:

• Entre hongos y vegetales: micorrizas. En las hectomicorrizas la raíz y sus hifas penetran entre las células de esta sin invadirlas y en las endomicorrizas los hongos crecen dentro de las células radicales.

• Hay asociaciones de bacterias del género Rhizobium y las raíces de leguminosas, en forma de nódulos radicales en los que se produce la fijación del nitrógeno atmosférico.

3. CICLOS BIOGEOQUIMICOS

Son un conjunto de procesos biológicos, químicos y geológicos que experimentan los elementos químicos de los que se compone la materia viva a través de un ecosistema.

3.1 El ciclo del Carbono

Los principales reservorios de carbonatos son las rocas y el CO2 atmosférico. Los carbonatos pueden disolverse e incorporarse a la materia orgánica.

El CO2 atmosférico es fijado por organismos fotoautrotofdos como plantas, bacterias, algas y por microorganismos quimioautrotofos. Transforman el carbono inorgánico en compuestos orgánicos.

Esta materia orgánica pasa a traes de las cadenas troficas de unos seres a otros. Otra parte es oxidada en la respiración metabólica que devuelve CO2 a la atmósfera.

Los microorganismos descomponedores destruyen los deshechos producidos por los seres vivos (aerobia o anaerobia)

Las bacterias metanogenas transforman el CO2 en metano y las metanotroficas al revés. Parte de la materia viva formo en el pasado los combustibles fósiles. Este carbono es devuelto a la atmósfera tras la utilización de los mismos.

3.2 Ciclo del nitrógeno

Su reservorio principal es el nitrógeno atmosférico. Hay varios procesos:

-Fijación: proceso mediante el cual el nitrógeno atmosférico se transforma en orgánico gracias a bacterias libres y asociadas a las raíces de las plantas.

-Amonificacion: transformación del nitrógeno orgánico en amonio (animales y plantas)

-Nitrificación: oxidación de los iones amonio a nitrito y estos a nitrato por las nitrosomas y nitrobacter.

El proceso inverso es la desnitrificación con el cual se cierra el ciclo devolviendo el nitrógeno molecular a la atmósfera.

3.3 CICLO DEL AZUFRE

La mayor parte del azufre se encuentra en forma de sulfatos. Éstos compuestos pueden ser absorbidos por plantas, algas y microorganismos que los reducen a materia orgánica. Esto es asimilación reductora del azufre. A partir de estos se pasa a la cadena trófica.

En los seres vivos, el azufre forma parte de los aminoácidos cisterna y metionina de las proteínas y otros compuestos orgánicos.

El sulfato reducido pasa a H2S que se acumula en el ambiente: reducción desamilatoria del azufre, por bacterias.

El H2S puede ser transformado en azufre elemental y oxidarse a sulfato mediante bacterias.

TEMA 23. EL PROPCESO INMUNITARIO

1. LA DEFENSA DEL ORGANISMO FRENTE A LOS CUERPOS EXTRAÑOS

1.1 Las barreras primarias

Para invadir el cuerpo de los animales, los microorganismos deben atravesar su piel o penetrar por alguno de sus orificios. La piel es una barrera mecánica para los microorganismos gracias a su grosor. La secreción de glándulas sebáceas y el sudor determinan un pH algo ácido que resulta perjudicial para microbios. La flora bacteriana también impide. Aunque la piel puede ser traspasada por microorg a trabes de lesiones en ella, como las heridas. La presencia de pelos o plumas dificulta la invasión de microorg.

En las aberturas naturales como la boca, nariz, ano, vías respiratorias las barreras defensivas son las secreciones mucosas de los epitelios. Por ejemplo la lisozima, las secreciones ácidas del estomago o la flora bacteriana que libera patógenos que compiten.

1.2 Las barreras secundarias

Cuando los microbios vencen las primarias y penetran en el interior de los animales, estos tienen la defensa fagocítica. Entre las células sanguíneas hay arios tipos de leucocitos con función fagocitaria:

• Monocitos: después de permanecer varios días en el torrente sanguíneo migran a tejidos y órganos y se transforman en células grandes y con mayor capacidad fagocítica: macrófagos. El conjunto de estos es el sistema reticuloendotelial.

• Neutrofilos: En el torrente sanguíneo. Las sustancias químicas que liberan los tejidos infectados por los microbios atraen a los neutrofilos que son capaces de salir de los vasos sanguíneos gracias a su movimiento ameboide.

La fagocitosis es el englobamiento de microorganismos y la destrucción de los microorganismos fagocitados, así como el aprovechamiento de las biomoleculas producidas. Para facilitar este proceso se produce la dilatación de los vasos sanguíneos con la llegada de más sangre y más leucocitos y el aumento de la permeabilidad vascular, facilitando la salida de plasma y células sanguínea: después inflamatoria.

La última barrera defensiva de los animales ante el ataque de microorg es el sistema inmunitario constituido por sustancias químicas, los anticuerpos y células que se unen a microog y las destruyen.

2. LA INMUNIDAD

La inmunidad es el hecho de ser invulnerable a determinada enfermedad infecciosa. Es especifica y determinada a una enfermedad infecciosa tiene memoria puesto que perdura un tiempo. La tolerancia inmunologica es reconocer lo propio de lo extraño.

2.1 La inmunidad natural

Se adquiere, al verse expuesto a una invasión microbiana, ya que su sistema inmuno actúa produciendo anticuerpos específicos contra esos microbios. Si se vence la invasión durante un tiempo se esta inmunizado contra esos microbios. Esta inmunidad es activa.

El feto de los mamíferos puede adquirir inmunidad natural mientras esta en el útero materno a través de la placenta ya que recibe anticuerpos que hay en la sangre de la madre. Inmunidad pasiva.

2.2 Inmunidad artificial

Son técnicas ajenas al organismo. La vacunación consiste en inyectar microbios muertos de la enfermedad que se quiere prevenir, que en la persona ponen en activación el sistema inmunitario formándose anticuerpos específicos y generando así inmunidad de tipo activo.

La sueroterapia es tratar la infección con anticuerpos específicos de los antigenos a alguien con una enfermedad, y es de tipo pasiva.

3. EL SISTEMA INMUNITARIO

El conjunto de células y moléculas implicadas en los procesos de inmunización forma el sistema inmunitario. Todas las moléculas que pueden activar este sistema son los antigenos. Cualquier macromolécula ajena al organismo es reconocida por el sistema desencadenando una respuesta inmunológica. Pueden ser de dos tipos: propicidades por las células (inmunidad célula) o por los anticuerpos (inmunidad humoral) Están relacionadas con los linfocitos. Los órganos linfoides son aquellos donde se forman y acumulan los linfocitos.

3.1 Los linfocitos

Se encuentran en la sangre y la linfa. Son células inmunocompetentes, pues son la base de los dos tipos de inmuno (humoral y celular) y proceden de células madre hematopoyeticas que darán origen a eritrocitos, leucocitos y plaquetas. Se encuentran en la medula ósea roja. Los linfocitos maduran en el tipo o en la medula. Hay dos tipos:

-Linfocitos B: se forman en la medula ósea y son los responsables de la inmunidad humoral. Tienen anticuerpos de superficie en su membrana plasmática que reaccionan con antigenos específicos. Al activarse se convierten en células plasmáticas que producen anticuerpos libres.

-Linfocitos T: maduran en el timo y no producen anticuerpos libres. Tienen receptores de membrana capaces de reconocer antigenos de la superficie externa de otras células. Producen diferentes tipos de respuesta porque hay varios tipos:

• Citotóxicos: sueltan perforinas y destruyen a las células infectadas por virus antes de que estos proliferen en su interior.

• Colaboradores: activan a os linfocitos B e iniciar la proliferación de los T mediante la secreción de interleucinas. También activan a los macro gafos sanguíneos, acción que desempeñan gracias a la secreción de interferón para desencadenar la respuesta inmunitaria.

• Supresoras: inhibe la capacidad de las células colaboradores y provoca que cese la producción de anticuerpos.

3.2 Las células presentadoras de antígenos

Son células como los macro gafos sanguíneos, las células dendríticas y otras que son capaces de activar a los linfocitos T al presentarles moléculas de antigenos unidas a macromoléculas de su membrana.

3.3 Los órganos linfoides

Relacionados con la formación, acumulación y maduración de linfocitos. Primarios son en los que se produce la maduración definitiva de los linfocitos. Secundarios es en donde los linfocitos desempeñan su función reaccionando contra antigenos específicos.

• Medula ósea roja: se encuentran las células madre precursoras de los linfocito. Pueden madurar ahí y dar lugar a los B o migrar al timo dando lugar a los T.

• Timo: se produce el desarrollo de los T para luego migrar y madurar.

• Bazo: rico en linfocitos B y T separados.

• Ganglios linfáticos: función parecida a la del bazo.

3.4 Los antígenos

Es toda sustancia capaz de desencadenar una respuesta inmunitaria. Son macromoléculas que pertenecen a microorganismos (heteroantigenos) y extrañas al organismo que produce la respuesta. Pueden actuar como antigenos moléculas de otro individuo de la misma especie (isoantigenos) y moléculas del propio animal (autoantigenos) volviéndose el aparato inmunológico contra uno mismo en el fenómeno llamado autoinmunidad, causa de graves enfermedades.

Los antigenos tienen una pequeña zona de la molécula, el determinante antigénico mediante la cual se unen específicamente a los receptores de membrana de los linfocitos.

3.5 Los anticuerpos

Son moléculas proteicas producidas por linfocitos B destinadas a unirse específicamente a antigenos. Pueden quedar adheridos a la membrana del linfocito actuando como receptores de antigenos o bien ser segregados al exterior de la célula.

Son proteínas del grupo de las globulinas y por sus propiedades inmunológicas son llamadas inmunoglobulinas (Ig). La estructura básica son 4 cadenas polipeptídicas: dos cadenas ligeras iguales y dos cadenas pesadas iguales. Las cadenas H y L están unidas entre so por puentes disulfuro. Se combinan dos cadenas pesadas y dos cadenas ligeras para formar una molécula tridimensional en forma de Y.

En la base de los brazos de las cadenas H hay una bisagra de aminoácidos donde los bras se mueven con libertad. Los extremos aminados de las cadenas H y L son porción variable de la Ig, pues cada tipo de anticuerpo tiene esta zona de las cadenas con una secuencia diferente de aminoácidos. 5 tipos

• IgG o gammaglobulinas: son los anticuerpos más numerosos (85%). Activan a los fagotitos sanguíneos.

• IgM: primeros anticuerpos que se producen ante la exposición inicial a un antígeno.

• IgA: se encuentra en la sangre y también en la leche

• IgE: causantes principales de los fenómenos de alergia

• IgD: receptores de antigenos específicos.

4. MECANISMOS DE ACCION DEL SISTEMA INMUNE

4.1 a respuesta inmune

La detección de moléculas extrañas de tipo inmunogenico pone en marcha todo el mecanismo de proliferación y maduración de células inmunocompetentes y de producción de anticuerpos, la respuesta inmune, que es de 2 tipos.

-Respuesta inmune primaria: se produce ante el primer contacto con un determinado antígeno. Así empiezan a aparecer anticuerpos del tipo IgM.

-Respuesta inmune secundaria: cuando el aparato inmunológico detecta por segunda vez la presencia del mismo antígeno, origina una repuesta distinta de la anterior, hay menos retraso en la entrada del antígeno, apareciendo del tipo IgG, apareciendo concentración mayor de estas y persistiendo en la sangre durante mas tiempo.

La respuesta inmune secundaria indica que existe memoria inmunológica. La base esta en los linfocitos que tras el primer contacto con el antígeno se transforman en células de memoria (B o T) de larga duración, que quedan en la sangre y detectan la entrada del antígeno.

4.2 La relación antígeno-anticuerpo

Los anticuerpos, al reconocer a los antigenos, se unen a ellos en una reacción: antígeno-anticuerpo.

-Reacción de precipitación: cuando los antigenos son macromoléculas solubles con varios determinantes, los anticuerpos al unirse con ello, forman complejos tridimensionales que precipitan.

-Reacción de aglutinación: se produce al reaccionar los anticuerpos con moléculas de antigenos en la superficie de bacterias u otras células. Forman agregados que sedimenta. Una variedad consiste en la adherencia de antigenos solubles a la membrana de las células, luego los anticuerpos contra los antigenos, al reaccionar con ellos, determinan la aglutinación de las células a las que estaban ligados.

-Reacción de neutralización: disminución de la capacidad infectante del virus cuando se unen los anticuerpos con los determinantes antigénicos de la cápsula vírica.

-Reacción de opsonizacion.