Liceo Andrés Bello (A-94) Unidad Técnico- Pedagógica Asignatura: Biología Profesor: Carlos Contreras G.

Guía Biología Cuarto Medio“Microorganismos y Sistemas de Defensa”

Nombre CompletoFecha ___/___/______ Puntaje Total 30 Puntaje Logrado

% Obtenido % Criterio ObtenidoL: 100% a 80 % ML: 79% a 40% NL: 39% a 0%Objetivo: Reconocer la morfología y fisiología de bacterias y virus. Identificar las principales agrupaciones bacterianas relacionándolas con enfermedades más comunes. Inferir acerca de la importancia de este conocimiento en el tratamiento de enfermedades y su aplicación en tecnologías como la ingeniería genética.

Bacterias

Son pocos los lugares del mundo sin bacterias. Las hay hasta a cinco metros de profundidad de la Tierra, en el agua dulce y salada, y aun en el hielo de los glaciares. Abundan en el aire, en líquidos como la leche y el interior y exterior de los cuerpos de vegetales y animales, ya sean éstos vivos como muertos.

Las células bacterianas son muy pequeñas. Hay formas como bastones llamados bacilos, cocos esféricos y formas espirales. Casi todas las especies bacterianas son únicas pero las hay filamentosas o bajo forma de células con cierto grado de unión. Las bacterias se clasifican principalmente por sus características fisiológicas y bioquímicas, más bien por sus caracteres morfológicos, pues los diversos tipos de bacterias pueden tener formas y estructuras parecidas.

Los bacilos pueden presentarse como bastones aislados, o como cadenas largas de

bastones unidos entre sí (por ejemplo bacilos de carbunco). Difteria, fiebre tifoidea, tuberculosis y lepra son enfermedades bacilares. Las formas esféricas pueden estar aisladas en algunas especies, también las hay en grupos de dos (por ejemplo, el gonococo, que produce la gonorrea) o en cadenas largas (estreptococos), finalmente, pueden formar cúmulos irregulares a modo de racimos de uvas (estafilococos). Hay dos tipos de formas espirales: los espirilos, que tienen pocas espiras y a veces pueden parecerse a una coma (como en el caso del germen del cólera) y espiroquetas, con muchas vueltas a modo de sacacorchos. Como el organismo que produce la sífilis.

La célula bacteriana posee una membrana celular y esta cubierta por una pared celular fuerte rígida. Las Gram positiva en honor a Christiam Gram bacteriólogo francés que en 1884 desarrollo un método de tinción para observar bacterias al microscopio, cuentan principalmente con pared celular compuesta de péptidoglicanos y ácido teicoico. En cambio las bacterias Gram negativas, además del péptidoglicano, tiene una membrana externa, que contiene moléculas de lipoproteínas y lipopolisacáridos. El denso citoplasma de las bacterias contiene gránulos de glucógeno, proteínas y grasas, pero carece de mitocondrias y de retículo endoplásmico. Los ribosomas se encuentran libres en el citoplasma, no están unidos al retículo endoplásmico. Existe ADN en una región determinada del núcleo, pero no hay membrana nuclear que lo separe del resto del citoplasma. En general, los cocos tienen un núcleo por célula, los bacilos, dos o más.

Muchas bacterias pueden desplazarse por la acción de prolongaciones celulares a modo de látigos llamados flagelos. Los flagelos de las bacterias constan de un a once fibrilla dispuestas en haz. La mayor parte de las bacterias espirales y en forma de bastoncillos tienen flagelos, en cambio suelen faltar en las esféricas. Algunas pueden recorrer hasta 2000 veces su propia longitud en una hora (¡imagínate un hombre de 2 metros que nada 4km por hora simplemente moviendo un látigo!).

Generalmente las bacterias se reproducen asexualmente, por división sencilla. La célula se parte en dos células hijas. Sin embargo, la duplicación cromosómica (la fase S) y la división de la región nuclear (la fase M)

pueden efectuarse con independencia de la división del resto de la célula de manera que cualquier célula dada puede tener de una a cuatro o más regiones nucleares.

Los plásmidos se presentan como pequeños anillos de ADN extra cromosomales. Portan caracteres resistentes a ciertos antibióticos, y pueden ser transmitidos de una bacteria a otra, incluso de diferentes especies, a través de transformación, transducción y conjugación, los genetistas han utilizado este mecanismo para modificar la secuencia genética de una célula, para producir algún tipo de sustancia, tales como hormonas o enzimas. Una de las bacterias más usada para estos fines es, sin duda, la Escherichia coli, de la cual se conoce ampliamente su biología, es de fácil obtención y manejo.

Aunque algunas bacterias son autotróficas, o sea, que pueden sintetizar compuestos orgánicos mediante reacciones quimiosintéticas o de fotosíntesis, la mayor pare de bacterias, por lo general, son saprófitas o parásitas. Igual que los animales y plantas la mayor pare de bacterias utiliza el oxígeno de la atmósfera para la respiración celular. Otras bacterias pueden crecer y multiplicarse en ausencia de oxígeno gaseoso. Obtienen su energía mediante el metabolismo anaerobio de carbohidratos aminoácidos, lo cual da lugar al cúmulo de distintos productos intermedios parcialmente oxigenados: etanol, glicerina o ácido láctico. Ciertas bacterias, llamadas anaerobias estrictas, sólo se desarrollan en ausencia de oxígeno, el oxígeno molecular las mata.

La serie de compuestos orgánicos que pueden ser utilizados por uno u otro tipo de bacterias como fuente de energía es impresionante, incluye azúcares, aminoácidos, grasas, urea, ácido úrico y otros productos de desecho. Una cepa de bacterias se ha adaptado ha usar penicilina, aunque muchas otras mueren por acción de este antibiótico.

El desdoblamiento enzimático anaerobio de los carbohidratos se llama fermentación, en tanto el mismo fenómeno, si afecta a proteínas y aminoácidos, recibe el nombre de putrefacción. Los olores desagradables que acompañan a la descomposición de los alimentos o de los cuerpos animales o vegetales se deben a compuestos formados durante la putrefacción, con nitrógeno y azufre. Las bacterias desempeñan importantes papeles en los ciclos del carbono, del nitrógeno y otros, de hecho, las substancias producidas por una clase de bacterias pueden emplearse como fuente de energía por otra clase de bacterias. De no haber bacterias, todos los átomos de carbono y nitrógeno terminarían formando parte de cuerpos muertos de vegetales y animales, así la vida se acabaría por falta de substancias básicas necesarias para la síntesis de nuevo protoplasma.

Virus y bacteriófagos

Otras formas, llamadas virus y bacteriófagos son mucho menores que bacterias, apenas mayores que grandes moléculas de proteínas o ácidos nucleicos. Estos microorganismos sólo son posibles de fotografiar con microscopios electrónicos. En sentido estricto, los virus no son organismos vivos sino grandes partículas de nucleoproteínas que penetran en células bacterianas o en animales o plantas específicos, donde se multiplican para formar nuevas partículas virales. Fuera de la célula del huésped son completamente inertes. Cada uno de ellos es esencialmente un fragmento de material genético, de ARN o ADN, incluido en una capa protectora de proteínas que le permite pasar de una célula a la vecina.

Virus filtrables. Partículas ultramicroscópicas productoras de enfermedad, suficientemente pequeñas par atravesar filtros de porcelana de poros muy finos fueron descubiertas por el botánico ruso Iwanowki en 1892. Iwanowki comprobó que una enfermedad de las plantas de tabaco llamada enfermedad del mosaico (porque las hojas infectadas tienen aspecto moteado) podía transmitirse a plantas sanas embadurnando sus hojas con el jugo obtenido de plantas enfermas. El jugo era eficaz incluso después de haberle hecho atravesar filtros suficientemente finos para suprimir todas las bacterias. Hoy sabemos que muchas enfermedades, tanto de plantas como de animales, son producidas por virus. La lista de enfermedades por virus del hombre es larga: viruela, rabia, parálisis infantil, sarampión, fiebre amarilla, verrugas, herpes y resfriado.

Por lo general, cada variedad de virus ataca una parte específica del cuerpo del huésped. Es probable que el virus sólo pueda reproducirse en cierto tipo de células. Los virus de viruela, sarampión y verrugas atacan a la piel. Los de parálisis infantil y rabia, el cerebro y médula, los de la fiebre amarilla, el hígado. Por fortuna, muchas infecciones por virus originan inmunidad definitiva, las vacunaciones contra la viruela, la rabia y la fiebre amarilla son sumamente eficaces.

La infección de una célula por un virus impide que otro pueda invadirla. La célula infectada libera una substancia que sea ha llamado interferón si la infección fue causada por un virus “vivo” o inactivado por el calor. Se ha aislado el interferón, proteína más o menos del mismo tamaño que la hemoglobina. Se ha visto que el interferón se producía en cantidades suficientes para explicar la resistencia de las células a las infecciones virales. Síntesis de interferón puede ser estimulada por la presencia en la célula de un ácido nucleíco extraño, de origen viral o no viral.

Al infectar ratones con virus de influenza y medir en días sucesivos las cantidades de virus, anticuerpo e interferón, se ha visto que la concentración de virus en los pulmones alcanzaba un máximo al tercer día, para luego disminuir. Se encontró una cifra alta de interferón en los pulmones entre el tercero y el quinto día. Los anticuerpos

para el virus sólo aparecen a la semana, después de los cual va en aumento. Esto hace pensar que el interferón puede tener más importancia que los anticuerpos en la curación animal.

En 1917, el investigador francés d`Herelle descubrió virus parásitos de las bacterias a los que llamó bacteriófagos, observo que un agente invisible estaba destruyendo sus cultivos de bacilos disentéricos. Los bacteriófagos atraviesan los filtros y sólo se desarrollan en presencia de células vivas (en este caso bacteria), haciendo que éstas se hinchen y disuelvan. Se encuentran estos virus en la naturaleza donde quiera que haya bacterias, pero abundan en el intestino del hombre y otros animales.Hay muchos tipos de bacteriófagos, por lo general, cada uno es específico de una especie bacteriana, aun de una cepa. Los fagos son esféricos otras veces en forma de coma, o también como cola, parecidos a palas de ping-pong, de unos 5 nanómetros de diámetro. El hecho de que los bacteriófagos destruyan bacterias, claro está, hizo que biólogos y médicos intentaran utilizarlos para tratar pacientes que sufrían enfermedades bacterianas como infecciones disentéricas y estafilocócicas. Ningún preparado de bacteriófago ha ejercido efecto importante alguno, esto, combinado con la demostración experimental de que los bacteriófagos son ineficaces en presencia de sangre, pus o materia fecal, ha acabado con los intentos de utilizarlos confines terapéuticos.

Sistemas de Defensa

Hay en la sangre cinco tipos de glóbulos blancos o leucocitos. Ante todo están provistos de núcleo, al carecer de hemoglobina son incoloros y, aparte, avanzan activamente con movimientos amiboides. Estos elementos pueden moverse incluso contra la corriente sanguínea, e insinuarse por los intersticios de la pared vascular y así penetrar a los tejidos.

Los glóbulos blancos son mucho menos numerosos que los rojos. Suelen contarse unos 7000 de los primeros por milímetro cúbico como promedio, pero este número varía de 500 a 9000 o 10 000 en distintos individuos, o incluso en los mismos a diferentes horas del día, pues el recuento es más bajo por la mañana y más elevado por la tarde. Las personas desnutridas tienen menos leucocitos que las normales, lo que supone menos resistencia a la infección y a las enfermedades. El descenso a menos de 500 elementos por milímetro cúbico es mortal.

Los monocitos son los glóbulos blancos de mayor tamaño, y alcanzan 20 micrones de diámetro. Al cabo de varias horas de permanecer en el espacio tisular, los monocitos tienden a aumentar de tamaño y se convierten en macrófagos, que pueden desplazarse con gran rapidez y devorar 100 o mas bacterias. Los neutrófilos son de capital importancia para resistir infecciones bacterianas agudas, los monocitos adquieren mayor importancia en la tarea de contrarrestar infecciones crónicas, los macrófagos pueden ingerir grandes partículas de restos celulares y tienen importancia en la limpieza de una región infectada tras haber sido eliminadas las bacterias. Los eosinófilos, que tienen gránulos grandes que se tiñen con eosina y con otros colorantes ácidos, son amiboides y fagocíticos. Aumentan considerablemente en número durante las reacciones alérgicas y durante las infecciones con parásitos como los gusanos productores de triquinosis.

Los linfocitos son células muy interesantes que tienen potencial de convertirse en muchos otros tipos de células del organismo. El linfocito puede hincharse y convertirse en monocito, entrando así en los tejidos conectivos y otros espacios, y convirtiéndose en macrófago. Los linfocitos también pueden penetrar en la médula ósea y convertirse en precursores de glóbulos rojos o de glóbulos blancos granulocíticos, como los neutrófilos. Los linfocitos de los tejidos pueden convertirse en fibroblastos y secretar fibras de colágeno, fibras elásticas y otros elementos de tejido conectivo. Los linfocitos iníciales de la médula ósea pueden también desarrollarse dando linfocitos T (del timo) o linfocitos B (de la bolsa) que intervienen en el desarrollo de las inmunidades celular y humoral respectivamente.los linfocitos T producen linfoblastos, y los linfocitos B originan células plasmáticas. Ambos elementos producen y secretan anticuerpos, de importancia fundamental en el proceso inmune.

La principal función delos glóbulos blancos es proteger el individuo contra los microorganismos patógenos. Los neutrófilos y monocitos destruyen las bacterias invasoras ingiriéndolas. Las bacterias fagocitadas quedan digeridas gracias a la acción de enzimas secretadas por el mismo glóbulo. El leucocito sigue ingiriendo partículas hasta que sucumbe por el acumulo de productos desintegrados. Se ha visto, sin embargo, que los neutrófilos pueden englobar de cinco a 25 bacterias, y los monocitos hasta 100 antes de morir.Si las bacterias penetran por los tejidos del cuerpo, destruyen las células por ataque directo o por medio de productos químicos tóxicos de su elaboración. Entonces se dilatan los vasos sanguíneos de la región afectada, con lo que es mayor la llegada de sangre a la misma, así ocurre el característico enrojecimiento y aumento de la temperatura local, signos de inflamación. Las paredes de los vasos, más permeables, dejan rezumar más líquido hacia los tejidos, con la consecuencia de edema. Los glóbulos blancos, particularmente los neutrófilos, emigran por los intersticios de las paredes vasculares, par que puedan fagocitar a los invasores y los remanentes de tejidos destruidos. El conjunto de las células tisulares muertas, las bacterias y los glóbulos blancos, vivos o muertos, forman un líquido espeso de color amarillento que recibe el nombre de pus.

Tipos sanguíneos y transfusiones

Los ensayos para substituir la sangre derramada por hemorragias remontan al año 1667. El misterio de que las transfusiones fueran a veces infructuosas fue resuelto en 1900 por Landsteiner, descubridor de que la sangre de sujetos distintos puede ser químicamente diferente, por lo que la aglutinación aparece en la circunstancia en que la sangre respectiva de donador y receptor son incompatibles pro la presencia de esos elementos químicos. Se consideran cuatro grupos fundamentales de sangre, designados como O, A, B y AB, distinguidos pro la presencia de aglutinógenos (un tipo de antígeno) A o B en los glóbulos rojos, así como por la de aglutininas (un tipo de inmunoglobulina) a o b en el plasma. El plasma O contiene

aglutininas a y b, pero en el curso de la transfusión se van diluyendo gradualmente en el plasma del paciente, por lo que no aglutina los glóbulos rojos de éste. Las personas de tipo O se llaman “donadores universales” por el hecho de que su sangre puede transferirse a cualquier otra, en tanto las del tipo AB se llaman “receptores universales”, debido a que pueden recibir todo tipo de sangre.

Otro grupo de factor hereditario deriva de la presencia o ausencia de otro aglutinógeno, el factor Rh, así llamado porque se encontró por primera vez en la sangre de monos del género Rhesus. Alrededor de un 85 % de personas de raza blanca son Rh positivo, o sea que contienen en antígeno Rh en sus glóbulos rojos. Si una mujer Rh negativa y su marido Rh positivo, el feto podrá se también Rh positivo, por herencia paterna del factor. La sangre fetal podrá pasar a través de alguna solución de continuidad de la placenta a la corriente sanguínea materna, donde estimulará la formación de anticuerpos al factor Rh pro los glóbulos blancos de la madre. Resulta de esto que al quedar la mujer gestando por segunda vez, algunos de estos anticuerpos causarán la aglomeración de glóbulos rojos, enfermedad conocida como eritroblastosis fetal. En casos extremos ocasiona la muerte del feto o muera poco después de nacer.

I. Luego de leer atentamente tu guía de estudio y ayudándote con tu libro de biología, responde a las siguientes preguntas:

1. ¿Cuáles son las formas básicas que presentan las bacterias?Cocos, Bacilos, Cocobacilos, Espirilos, Vibriones, Espiroquetas.

2. De acuerdo a su forma ¿Qué tipo de bacterias producen la sífilis y la gonorrea?Espiroquetas, gonococo

3. ¿Cuál es la diferencia morfológica y bioquímica entre una Gram positiva y una negativa?Las Gram positivas cuentan con pared celular compuesta de péptidoglicanos y ácido teicoico. En cambio las bacterias Gram negativas, además del péptidoglicano, tiene una membrana externa, que contiene moléculas de lipoproteínas y lipopolisacáridos.

4. ¿Qué función cumplen los flagelos?, ¿Cómo están constituidos? Y ¿Y qué tipo de bacterias de acuerdo a su forma cuentan con ellos?

Muchas bacterias pueden desplazarse por la acción de prolongaciones celulares a modo de látigos llamados flagelos. Los flagelos de las bacterias constan de un asola fibrilla, los de organismos más elevados están compuestos de 11 fibrillas dispuestas en haz. La mayor parte de las bacterias espirales y en forma de bastoncillos tienen flagelos, en cambio suelen faltar en las esféricas.

5. ¿Cuáles son las etapas en el ciclo de vida de una bacteria?Fase de Latencia, Exponencial, Estacionaria, Declinación.

6. ¿Sólo en la división asexual de las bacterias, se duplica y divide el material genético (región nuclear)?No, ya que la duplicación cromosómica (la fase S) y la división de la región nuclear (la fase M) pueden efectuarse con independencia de la división del resto de la célula de manera que cualquier célula dada puede tener de una a cuatro o más regiones nucleares.

7. ¿Qué es un plásmido o plasmidio?Un pequeño anillo de ADN satelital.

8. ¿A través de que mecanismos, se transmiten los plasmidios?Transformación, transducción y conjugación.

9. ¿Qué ventajas le otorgan los plasmidios a las bacterias?Resistencia a algunos antibióticos.

10. ¿Qué utilidad tienen los plásmidos en ingeniería genética?La producción a escala de sustancias de utilidad biológica, como hormonas o enzimas.

11. ¿Cuál es la bacteria más usada en ingeniería genética?La Escherichia coli

12. ¿A qué tipo de bacterias corresponden las saprófitas o parasitarias?A la que viven dentro de las células.

13. ¿Qué tipo de desechos metabólicos intermedios pueden producir las bacterias anaeróbicas?Etanol, glicerina o ácido láctico.

14. ¿Qué tipo de bacterias mueren con el oxígeno?Anaeróbicas estrictas.

15. ¿Puede una bacteria utilizar la penicilina como fuente de energía, en sus procesos metabólicos?Hay bacterias que se han adaptado para utilizar la penicilina como fuente energética.

16. ¿Por qué son importantes los procesos de fermentación y putrefacción?Porque sin estos procesos, la vida se acabaría por falta de substancias básicas necesarias para la síntesis de nuevo protoplasma.

17. ¿Por qué los virus no son considerados seres vivos?Por que no cumplen con todas las condiciones para clasificar, especialmente su incapacidad de reproducirse por si solos.

18. ¿Qué enfermedad sufre la planta de tabaco?La enfermedad del mosaico.

19. ¿A qué órgano ataca el virus de la rabia?El cerebro.

20. ¿Por qué el interferón pude resultar más importante que los anticuerpos en la curación animal?Por que los inteferones, aparecen mucho antes que los anticuerpos impidiendo que la célula se re infecte.

21. ¿Por qué los bacteriófagos fueron desestimados en el tratamiento de enfermedades?Ningún preparado de bacteriófago ha ejercido efecto importante alguno, esto, combinado con la demostración experimental de que los bacteriófagos son ineficaces en presencia de sangre, pus o materia fecal, ha acabado con los intentos de utilizarlos confines terapéuticos.

22. Nombra y explica las etapas de la curva de crecimiento bacteriano.Fase latencia: Se adaptan al nuevo ambiente para iniciar su crecimiento.Fase exponencial: Multiplicación acelerado, por condiciones ambientales óptimas.Fase estacionaria: Reducción de la multiplicación debido al agotamiento de nutrientes.Fase de declinación: Aumento sostenido de la mortalidad, lo que determina la extinción.

23.

II. Defina los siguientes conceptos.

a. Estafilococo: Cocos en forma de racimos de uvas.b. Flagelo: Prolongación de la bacteria que cumple la función de locomoción.c. Transformación: Introducción la interior de una bacteria una porción de ADN libre.d. Conjugación: Traspaso de un segmento de AND entre bacterias a través de un pili.e. Autotróficas: Que pueden sintetizar compuestos orgánicos mediante reacciones quimiosintéticas o de

fotosíntesisf. Putrefacción: Desdoblamiento enzimático de aminoácidos y proteínas.g. Bacteriófagos: Virus que infectan bacterias, provocando su destrucción.h. Interferón: Sustancia química proteica que proporciona a las células, resistencia contra la infección viral.

III. Complete la frase.

1) Es preferible que una mujer Rh negativa tenga hijos con un hombre Rh negativo.2) 500 glóbulos blancos por milímetro cúbico resulta ser mortal.3) Los Linfocitos son muy interesantes porque pueden transformarse en muchos tipos de células.4) Las personas de tipo O se llaman “donadores universales”.5) Los neutrófilos y monocitos destruyen las bacterias invasoras ingiriéndolas6) El característico enrojecimiento y aumento de la temperatura local, signos de inflamación se produce por el

ataque directo y la liberación de sustancias tóxicas por parte de las bacterias.

7) Un receptor del grupo A, moriría por la trasfusión de sangre del grupo B, dado que esta cuenta con, aglutinógeno A, produciendo la aglutinación de los glóbulos rojos del paciente.

8) los neutrófilos pueden englobar de cinco a 25 bacterias, y los monocitos hasta 100 antes de morir.9) Los neutrófilos y monocitos destruyen las bacterias invasoras ingiriéndolas10) Los monocitos adquieren mayor importancia en la tarea de contrarrestar infecciones crónicas.11) Los neutrófilos son de capital importancia para resistir infecciones bacterianas agudas.