TEMA 9 ELS Microorganismes PDF

Preview

Summary

TEMA 9: ELS MICROORGANISMES CONCEPTE I TIPUS DE MICROORGANISMES  Tots tenen en comú que es necessita un microscopi per poder-los observar.  Poden ser unicel·lulars o pluricel·lulars.  Autòtrofs o heteròtrofs.  Procariotes o eucariotes.  Els podem trobar en els 3 dominis: Archaea, Bacteria, Euka...

Description

Els microorganismes

TEMA 9: ELS MICROORGANISMES 1. CONCEPTE I TIPUS DE MICROORGANISMES       

Tots tenen en comú que es necessita un microscopi per poder-los observar. Poden ser unicel·lulars o pluricel·lulars. Autòtrofs o heteròtrofs. Procariotes o eucariotes. Els podem trobar en els 3 dominis: Archaea, Bacteria, Eukarya També hi ha els virus, que no són éssers vius. Unitats de mesura: Micròmetre, Nanòmetre i Àngstrom 1mm = 103 micròmetres = 106 nm = 107 àngstroms

MICROORGANISMES Éssers vius Domini

Domini

Archaea

Bacteria

Arqueobacteris

Eubacteris

NO éssers vius

Domini Eukarya Protoctists

Fongs

Virus

Característiques

Procariotes

Eucariotes

Embolcall nuclear

No nucli, no mitosi

Sí nucli, no mitosi

Orgànuls

Només ribosomes i mesosomes

Tots

DNA

1 sola molècula

Moltes molècules formant cromosomes

Moviment

Flagels

Cilis o flagels

Prima de peptidoglicà

De cel·lulosa (algues), de quitina (fongs) o no en tenen (protozous)

Paret cel·lular

1 Biologia 2n Batxillerat

Els microorganismes

DOMINIS CARACTERÍSTIQUES

Bacteria

Archaea

Eukarya

Cobertura embolcall nuclear

No

No

Sí

Orgànuls membranosos

No

No

Sí

Peptidoglicans en la paret cel·lular

Sí

No

No

RNA-pol

Una classe

Diverses classes

Diverses classes

AA iniciador en la síntesi de proteïnes

Formilmetionina

Metionina

Metionina

Histones associades al DNA

No

Sí

Sí

Cromosoma circular

Sí

Sí

No

Capacitat de crèixer a Tº més de 100ºC

No

Algunes sp

No

2. ELS EUBACTERIS  

Presenten 4 formes: cocs, bacils, vibrions i espirils Gran varietat de metabolismes: autòtrofs, heteròtrofs, fotosintètics, quimiosintètics

2.1. ESTRUCTURA BACTERIANA Estructura d’un bacteri: -

Procariota Estructura superficial més complexa No presenta orgànuls membranosos

Biologia 2n Batxillerat

Els microorganismes

3 Biologia 2n Batxillerat

Els microorganismes

ESTRUCTURA 

CÀPSULA: o Capa mucosa més externa, formada de polisacàrids o No present en tots els bacteris o Molts bacteris que presenten càpsula són patògens o Fa que els AC no els reconeguin o Mecanisme de defensa davant la dessecació del medi



PARET BACTERIANA: o Coberta rígida o Segons la composició de la paret hi ha 2 tipus de bacteris Gram (vermell) i Gram + (blaus). Es basa en la coloració que agafen quan es realitza la tinció Gram. o Els dos presenten una capa de MUREÏNA (peptidoglicà format per Nacetilmuràmica (NAM) i N-acetilglucosamina (NAG)).  

Gram - (vermell): Biestratificada, té una capa basal fina de peptidoglicans sobre la qual hi ha una membrana externa. Gram + (blaus): Monoestratificada, formada per una capa gruixuda de peptidoglicans (mureïna).



LA o o o o

MEMBRANA: Coberta que envolta al citoplasma Bicapa lipídica sense colesterol Delimiten el bacteri i regulen el pas de sustàncies Conté enzims que fan diferents funcions:  Replicació de l’ADN  Respiració bacteriana  Fotosíntesi (als bacteris fotosintètics només)  Metabolisme del nitrogen (els bacteris que intervenen en la fixació d’aquest element)



RIBOSOMES:

Biologia 2n Batxillerat

Els microorganismes o o o o

Més petits que els de les cèl·lules eucariotes 70 S Formats per 2 subunitats (50S) i (30S) Formats d’ARN i proteïnes Funció: síntesi de proteïnes



INCLUSIONS CITOPLASMÀTIQUES: o Grànuls de substàncies de reserva que el bacteri sintetitza en moments d’abundància. o Poden ser de lípids, midó o glicogen…



ORGÀNULS ESPECIALS:

Els més característics són: o o

Els cianobacteris: presenten tilacoides (fotosíntesi) Vacúols de gas: flotadors

unes

estructures

semblants

als



EL CROMOSOMA BACTERIÀ: o Doble cadena circular de DNA o També pot contenir petites molècules d’ADN circular bicatenari anomenades PLÀSMIDS amb capacitat de replicació autònoma. A vegades es poden integrar al cromosoma bacterià i s’anomenen episomes. o La zona on es troba s’anomena nucleoide o regió nuclear o Unit a proteïnes de la membrana



FLAGELS: o Prolongacions que permeten el moviment del bacteri o Són més senzills que els eucariotes

 PÈLS: Estructures allargades que serveixen per adherir-se a diferents superficies o Només als Gram o Hi ha els pèls de conjugació o sexuals i els pèls d’unió o fímbries. o

2.2. LA FISIOLOGIA BACTERIANA 5 Biologia 2n Batxillerat

Els microorganismes 

Funció de nutrició:

Poden dur a terme tot tipus de metabolisme



Funció de relació:

Responen a estímuls externs, mitjançant moviment (per flagels) o per reptació (contracció i dilatació) sobre un substrat. Formen espores en cas de condicions desfavorables (formes de resistència).



Funció de reproducció:

És asexual per bipartició: duplicació del DNA bacterià i separació de les molècules obtingudes formant dos individus clonals (genèticament iguals). La diversitat mutacions.

apareix

per

les

Presenten mecanismes d’intercanvi d’ADN, s’anomenen MECANISMES PARASEXUALS, poden ser: o

Conjugació: Procés en què un bacteri, considerat donador, transmet DNA en forma de plasmidi per mitjà d’un pèl sexual a un altre bacteri anomenat receptor.

o

Transducció: Fenomen d’intercanvi genètic accidental a través d’un agent transmissor, generalment un virus, el qual transporta fragments de DNA procedents de l’últim bacteri parasitat.

o

Transformació: Procés pel qual un bacteri introdueix a dins seu fragments de DNA que estaven lliures en el medi i que procedien de la lisi d’altres bacteris.

6 Biologia 2n Batxillerat

Els microorganismes

3. ELS ARQUEOBACTERIS o o o o o o

Són bacteris que acostumen a viure en ambients extrems de temperatura i salinitat Formen el domini Archaea La membrana plasmàtica conté isoprenoides units a la glicerina per enllaços èter Tenen paret de polisacàrids i proteïnes ADN circular, una sola molècula N’hi ha d’halòfils, termòfils i metanògens

4. ELS MICROORGANISMES EUCARIOTES Els podem trobar del regne Protoctists (algues i protozous) i del regne Fongs

ALGUES: o o o

Fotoautòtrofes Unicel·lulars o pluricel·lulars Constitueixen el fitoplàcton

PROTOZOUS: o o o o o o

Heteròtrofs No paret cel·lular Unicel·lular Es poden desplaçar per flagels, cilis, pseudòpodes o per contracció del cos. Reproducció asexual per divisió binària o esporulació També alguns duen a terme la conjugació procés en el qual hi ha intercanvi d’ADN, cosa que afavoreix la variabilitat genètica de l’espècie.

FONGS: o o o o o o

Nutrició autòtrofa Digestió externa Els sapròfits descomponen la matèria orgànica (importants en el cicle de la matèria) Els més coneguts són els llevats, que són unicel·lulars Els fongs pluricel·lulars estan compostos per uns filaments anomenats HIFES i el conjunt d’hifes forma el MICELI. Els fongs pluricel·lulars més coneguts són les floridures.

5. ELS VIRUS 7 Biologia 2n Batxillerat

Els microorganismes o o o o

Partícules microscopiques molt senzilles. Formades per un àcid nucleic i una càpsida proteica i de vegades per una coberta membranosa. No són cèl·lules  No tenen un citoplasma amb els enzims necessaris per dur a terme un metabolisme. Fora de la cèl·lula (fase extracel·lular) s’anomenen partícules víriques o vibrions i són inerts, és a dir no realitzen cap funció. Estructura del virus



El genoma víric  Es compon d’una o diverses molècules de DNA o RNA, però mai de les dues simultàniament. L’àcid nucleic del virus pot ser de cadena oberta o circular, i la cadena pot ser monocatenària o bicatenària.



La càpsida  És la coberta proteica que envolta el genoma víric. La funció de la càpsida és protegir l’àcid nucleic i, en alguns virus, reconèixer els receptors de membrana de les cèl·lules que el virus parasita. El conjunt del genoma víric i la càpsida s’anomena nucleocàpsida. La càpsida, formada per unes proteïnes globulars anomenades capsòmers, pot ser de diversos tipus; icosaèdrica, helicoïdal i complexa.



La coberta membranosa  És una coberta de tipus membranós que envolta la nucleocàpsida . Es compon d’una doble capa lipídica procedent de les cèl·lules hoste parasitades i de glicoproteïnes. Té com a funció el reconeixement de la futura cèl·lula hoste i la inducció de la penetració del virió en aquesta per mitjà de fagocitosi.

Virus bacteriòfag

Virus animal

Virus vegetal

8 Biologia 2n Batxillerat

Els microorganismes

VIROIDES I PRIONS Agents infecciosos molt simples VIROIDES: petita molècula d’ARN que infecta cèl·lules vegetals PRIONS: proteïnes que fa que les proteïnes normals es pleguen malament i adopten la seva forma, és a dir, la forma de prió. Moltes són proteïnes de la membrana de les neurones, per tant provoquen malalties neurodegeneratives

EL CICLE DELS VIRUS Els virus presenten mecanismes que els permeten reproduir-se dins de les cèl·lules hoste i desenvolupar un complex cicle vital a través d’aquestes. Aquests mecanismes poden ser: Cicle lític   

Exemple un virus complex bacteriòfag T4 Condueix a la destrucció de la cèl·lula hoste Es poden distingir les següents fases: 

Fixació o adsorció  Hi ha una gran especificitat en el contacte dels virus i les seves futures cèl·lules hoste, en els quals hi ha diverses molècules que actuen com a receptors que permeten l’adhesió dels virions. En aquesta fase, els bacteriòfags es fixen inicialment a través de les puntes de les fibres caudals per mitjà d’enllaços químics, i posteriorment de manera mecànica, ja que claven les espines basals a la paret del bacteri.

9 Biologia 2n Batxillerat

Els microorganismes 

Penetració  El bacteriòfag perfora la paret cel·lular del bacteri per mitjà d’enzims lisozims situats a la placa basal. Aleshores contrau la beina de la cua i hi introdueix el DNA a través d’aquest orifici, amb la qual cosa el genoma víric passa directament al citoplasma bacterià.



Fase d’eclipsi  Replicació del genoma víric i síntesi de proteïnes  Aquesta denominació de fase d’eclipsi fa referència al fet que no s’observen virus a l’interior del bacteri. És quan hi ha més activitat metabòlica induïda pel DNA del virus. Inicialment, el DNA víric, utilitzant nucleòtids i l’enzim RNApolimerasa del bacteri, dirigeix la síntesi d’una gran quantitat de RNAm víric (transcripció). Aquest RNAm víric serveix de base per a la síntesi de proteïnes del virus, com ara els capsòmers, els enzims endonucleases (que destrueixen el DNA bacterià i n’impedeixen la duplicació) i els enzims endolisines. El DNA víric experimenta múltiples processos de replicació gràcies als complexos enzimàtics del bacteri.



Acoblament dels nous virus  Els capsòmers acabats de formar es reuneixen formant càpsides, mentre que les noves molècules de DNA víric es pleguen i penetren a les càpsides.



Lisi o alliberament  A causa de l’acció de l’enzim endolisina, es produeix la lisi del bacteri i ells nous virions formats surten a l’exterior, de manera que ja són capaços d’infectar altres bacteris.

Cicle lisogènic

10 Biologia 2n Batxillerat

Els microorganismes

Cicle del virus de la SIDA (Síndrome d’ImmunoDeficiència Adquirida) -

Causada pel VIH o HIV (Virus Immunodeficiència Humana) Virus extremadament petit, de forma esfèrica Es compon d’un nucli intern o càpsida, a l’interior de la qual hi ha el material genètic del virus en forma de dos fils d’RNA que es troben lligats, cadascun, a una molècula d’un enzim: la transcriptasa inversa. També hi ha altres proteïnes i lípids. És un retrovirus  Transcriu el seu genoma d’RNA a DNA com a primer pas de la infecció cel·lular gràcies a l’acció de l’enzim transcriptasa inversa. Parasita els limfòcits T col·laboradors o T helpers. Té gran capacitat de mutar i fer-se resistent als fàrmacs.

MECANISME D’ACCIÓ -

Una vegada entra dins la cèl·lula, transforma el RNA a DNA, gràcies a la transcriptasa inversa. Aquest DNA entra al nucli del limfòcit T.

11 Biologia 2n Batxillerat

Els microorganismes -

Aquest DNA pot fer que la cèl·lula hosta fabriqui nous virus destruint la cèl·lula infectada. Aquests virus fills infecten noves cèl·lules. L’organisme fabrica anticossos, passa a ser seropositiva (diferent de 0+).

TRACTAMENTS POSSIBLES -

No té cura però hi ha notícies de dos persones que s’han curat Fàrmacs: antiretrovirals Els virus muten els Ag de superfície i per tant, es difícil fer vacunes. Important: educació població, prevenció conductes de risc, accés a medicaments i continuar estudis per sintetitzar vacunes.

6. LA BIOTECNOLOGIA MICROBIANA    

Són els processos que utilitzen els microorganismes per obtenir els seus productes. Fa molt de temps que s’utilitzen per a obtenir pa, begudes alcòliques, antibiòtics. Avui dia s’utilitzen microorganismes alterats genèticament, és el que anomenem enginyeria genètica. Aquests microorganismes tenen algunes característiques importants:  Es seleccionen per obtenir diferents productes  Creixen ràpidament  Resisteix quan es cultivat a gran escala  Produeix la substància desitjada en quantitats importants Parts d’un fermentador

6.1. MICROORGANISMES I FERMENTACIONS La fermentació es basa gairebé sempre en processos catabòlics anaerobics, per tant, no intervé la cadena respiratòria. Els processos es duen a terme en fermentadors. Dipòsits on hi ha els microorganismes responsables del procés que es van afegint juntament amb els substrats. Es van extraient els productes i també el fermentador s’ha de refrigerar ja que són processos que desprenen calor. Fermentacions més importants: 

ALCÒHOLICA (llevats)

Glucosa  Etanol + Diòxid de carboni

12 Biologia 2n Batxillerat

Els microorganismes 

LACTOSA (bacteris)

Lactosa  2 glucoses  4 àcids làctic (CH3 - CHOH - COOH) 

VINAGRE O ÀCID ACÈTIC (bacteris)

Etanol + oxigen  Àcid acètic + aigua

6.2. PRODUCCIÓ D’ANTIBIÒTICS  

Són processos de síntesi Produïts per fongs i bacteris



Actualment ha millorat molt per: o S’han descobert espècies microbianes que produeixen més quantitat o Millora dels medis de cultiu i el desenvolupament de la tècnica de cultiu submergit en els fermentadors industrials, que permeten el creixement del microbis en grans quantitats. o S’han obtingut soques mutants amb raigs X i ultraviolats que produeixen molta quantitat o Millores en els mètodes d’extracció de l’antibiòtic de la barreja de cultiu

6.3. PRODUCCIÓ DE VITAMINES AA I ENZIMS Les vitamines es poden sintetitzar al laboratori sense microorganismes, però les més complexes les fabriquen a partir de bacteris. S’utilitzen en aliments funcionals. Els AA els poden fabricar bacteris a partir de compostos nitrogenats com el sulfat amònic, s’utilitzen per potenciar el gust dels aliments. També enzims es poden obtenir mitjançant microorganismes. Les d’utilitat són: fabricació de pa, pastisseria, farmàcia, detergents.

6.4. CONTROL DE PLAGUES Hi ha bacteris que ataquen insectes adults o les seves fases larvàries. Són utilitzats per al control de les plagues

6.5. ELS MICROORGANISMES I LA INDÚSTRIA ALIMENTÀRIA Els aliments poden contenir microorganismes patògens. S’ha de fer un control microbiòlogic dels aliments. S’ha de tractar els aliments per eliminar els patògens: manipulació

Biologia 2n Batxillerat

Els microorganismes asèptica, tractament amb calor, o fred, amb rajos ultraviolats o radiacions ionitzats. Per altra banda hi ha microorganismes que són utilitzats per obtenir aliments: sobretot derivats làctics.

6.6. ELS MICROORGANISMES I LA ENGINYERIA GENÈTICA Les aplicacions més importants en aquest camp és l’obtenció de molècules que tenen importància en medicina com per exemple hormones (insulina), vacunes, o molècules que intervenen en el procés immunològic. Exemples: vacunes contra hepatitis i ràbia, insulina, hormona del creixement, interferó, interleucina. PROCÉS:    

Aïllament dels plasmidis que es volen modificar genèticament i tallant amb endonucleases de restricció. Obtenció del gen que es vol clonar (tallant amb endonucleases de restricció) S’uneixen els dos fragments, s’obté el plasmidi recombinant. Incorporació dels plasmidis recombinants en bacteris (per transformació).

6.7. ELS MICROORGANISMES I LA DEPURACIÓ DE LES AIGÜES RESIDUALS En el tractament secundari, s’eliminen substàncies orgàniques utilitzant bacteris i protozous. Es mesura amb la DBO: Demanda biològica d’oxigen, és més gran com més MO té l’aigua.

14 Biologia 2n Batxillerat

Els microorganismes

7. Els antibiòtics Els antibiòics són substàncies químiques produïdes en el metabolisme d’alguns bacteris i fongs. La seva composició química és variada, fet que ha determinat que s’hagin establert famílies d’antibiòtics amb una composició semblant. Els antibiòtics són molt útils per al tractament de malalties produïdes per bacteris, i alguns també tenen efectes contra els fongs patògens. Mecanisme d’acció Els mecanisme d’acció dels antibiòtics és molt variat. Alguns exemples són la inhibició de la síntesi de les parets cel·lulars dels bacteris patògens, la destrucció dels fosfolípids de les membranes cel·lulars i la inhibició de la síntesi del DNA, de l’RNA i de les proteïnes dels microbis patògens. Aquestes estructures bacterianes sobre les quals actuen els antibiòtics s’anomenen dianes. Els anitbiòtics d’espectre ampli són els que exerceixen la seva acció sobre una gran varietat de microorganismes. Principals antibiòtics Alguns bacteris són resistens a determinats antibiòtics gràcies al fet que són capaços d’inactivar-los, o bé perquè les seves cobertes no són permeables a l’antibiòtic. La resistència als antibiòtics és deguda a una mutació genètica aleatòria o un intercanvi parasexual de gens resistents entre bacteris. La generalització de la resistència a tota una població de bacteris és provocada per la selecció natural. Els bacteris que posseeixen una mutació que els permet sobreviure continuaran reproduint-se, i transmetent per tant els seus gens resistents a la seva descendència.

15 Biologia 2n Batxillerat...