tema 4 microbiologia (1a part)-alumnes
TRANSCRIPT
CURS 2014-2015
ESCOLA PROA
Estudi dels organismes procariotes (unicel·lulars).
Tots els microorganismes tenen una zona de nucleoide
(DNA) però no tenen nucli (com si tenen els
eucariotes).
Estudis dels últims anys: ja no són 5 regnes!
Aquests bacteris, els Archaea, tenen
característiques que els apropen als
organismes eucariotes
Per altra banda,
tenen
característiques
molt pròpies, vivint
molts d’ells en
ambients molt
extrems
Eubacteria,
Archaea i
Eukarya.
Característica Eubacteria Archaea Eukarya
Nucli No No Sí
Cromosoma
circularHabitualment Sí No
Histones
associades al
DNA
No Sí Sí
MembranaÀcids grassos
sense ramificar
Àcids grassos
ramificats
Àcids grassos
sense ramificar
Flagels Sí, propisSí, semblants als
d’Eubacteria
Completament
diferents
Paret cel·lularSol intervenir el
peptidoglicàNo intervé
Si n’hi ha, de
cel·lulosa o
quitina
Expressió
gènica
RNA polimerasa
pròpia; la
traducció
comença amb
formilmetionina
RNA polimerasa
pròpia; la
traducció
comença amb
metionina
Diverses RNA
polimerases; la
traducció
comença amb
metionina
Estructura Procariota Eucariota
Embolcall nuclear
Orgànuls
complexos
Càpsula
Plasmidis
Pilli i fímbries
Ribosomes
Cluster of cells of Halobacterium sp. Sulfolobus sp.
Molts tipus cel·lulars
diferents poden tenir
PC (plantes, algues,
fongs...).
En concret,
estudiarem la PC dels
Eubaceria i dels
Archaea
La paret cel·lular bacteriana (PC)
Estructura complexa que envolta el
bacteri. Dóna consistència i conté la
pressió osmòtica interna.
Formada per peptidoglicà
(mureïna).
• NAG (N-acetilglucosamina)
• NAM (N-acetilmuràmic)
• Tetrapèptid
El peptidoglicà representa el 5-20% de la composició de
la paret de les Gram (-) i el 90% en les Gram (+)
La paret cel·lular bacteriana (PC)
microscopic image of a Gram stain of mixed Gram-positive cocci
(Staphylococcus aureus ATCC 25923, purple) and Gram-negative bacilli
(Escherichia coli ATCC 11775, red).
Gram positive bacteria
1-cytoplasmic membrane,
2-cell wall (peptidoglican)
3-periplasmic space.
Gram negative bacteria:
4-cytoplasmic membrane,
5-cell wall (peptidoglican)
6-outer membrane,
7-periplasmic space
Gram positive vs. Gram negative
El lisozim, enzim que podem trobar en alguns fluïds corporals, trenca els
enllaços dels monosacàrids del peptidoglicà.
Gram-positive cell wall
1-cytoplasmic membrane,
2-peptidoglycan,
3-phospholipid,
4-protein,
5-lipoteichoic acid.
Gram-negative cell wall
1-inner membrane,
2-periplasmic space,
3-outer membrane,
4-phospolipid,
5-peptidoglycan,
6-lipoprotein,
7-protein,
8-LPS (lipopolisacàrids),
9-porins.
DIVERSITAT MICROBIANA
BACILS: Forma de “bastó”
COCS: Forma esfèrica
• Diplococs: 2 cocs
• Estreptococs: Cadena de
cocs
• Estafilococs: Agrupació en
forma de “raïm”.
ESPIRILS: Forma helicoïdal
VIBRIONS: Forma de “coma”.
Diversitat MORFOLÒGICA
AUTÒTROF - HETERÒTROF
FOTÒTROF – QUIMIOORGANÒTROF – QUIMIOLITÒTROF
AEROBI - ANAEROBI
En el món dels bacteris es donen totes les possibles
combinacions; les més freqüents:
• FOTOAUTÒTROFS (Fotosintètics)
• QUIMIOHETERÒTROFS
• QUIMIOAUTÒTROFS
Altres combinacions són molt més poc freqüents.
Diversitat METABÒLICA
Font d'energia Font d'equivalent reductor Font de carboni Nom
Llum
Foto-
Organic
-organo-
Orgànic
-heteròtrofFotoorganoheteròtrof
Diòxid de carboni
-autòtrofFotoorganoautòtrof
Inorgànic
-lito-
Orgànic
-heteròtrofFotolitoheteròtrof
Diòxid de carboni
-autòtrofFotolitoautòtrof
Compostos químics
Quimio-
Orgànic
-organo-
Orgànic
-heteròtrofQuimioorganoheteròtrof
Dòxid de carboni
-autotrofQuimioorganoautòtrof
Inorgànic
-lito-
Orgànic
-heteròtrofQuimiolitoheteròtrof
Diòxid de carboni
-autòtrofQimiolitoautòtrof
Organòtrofs: Com donadors d'electrons es fan servir compostos orgànics.
Litòtrofs: Com donadors d'electrons es fan servir compostos inorgànics.
Heteròtrofs: Els compostos orgànics es metabolitzen per conseguir el carboni.
Autòtrofs: Es fa servir diòxid de carboni (CO2) com a font de carboni.
Alguns fan la fotosíntesi de forma
semblant als Vegetals (oxigènica):
CIANOBACTERIS.
Altres utilitzen molècules diferents
a l’aigua com a donants
d’electrons: H2S, àcid làctic,…
(anoxigènica)
FOTOSINTÈTICS
Molts bacteris són respiradors i tenen l’oxigen
com a receptor d’electrons, com els animals
(RESPIRACIÓ AERÒBIA).
Altres utilitzen altres receptors d’electrons, com NO3-,
SO42-, CO2, Fe3+,… (RESPIRACIÓ ANAERÒBIA).
Altres fermenten, com els Lactobacillus
QUIMIOHETERÒTROFS
Alguns bacteris són
facultatius: Poden
respirar o fermentar,
segons l’ambient, com
E. coli
Altres són anaerobis
estrictes: l’oxigen els
mata (per exemple, els
Clostridium).
QUIMIOHETERÒTROFS
QUIMIOAUTÒTROFS o
QUIMIOLITÒTROFS són el
organismes que són
capaços d’utilitzar
compostos inorgànics
reduïts com substrats per
al metabolisme respiratori.
Les molècules reduïdes poden ser de
molts tipus:
H2S, NH3, CH4,…
La quimiosíntesi és la
producció biològica de matèria
orgànica a partir de molècules
d'un àtom de carboni
(generalment diòxid de
carboni o metà) i altres
nutrients, utilitzant l'oxidació
de molècules inorgàniques,
com per exemple l'àcid
sulfhídric (H2S), l'hidrogen
gasós o el metà com a font
d'energia, sense comptar
amb la llum solar, a
diferència de la fotosíntesi.
QUIMIOLITÒTROFS
Són molt importants perquè tanquen el cicle de la matèria:
Molècules reduïdes –> Molècules oxidades
No són tan eficients com els quimioheteròtrofs però poden viure en ambients
poc habituals, com les surgències a les dorsals oceàniques
• Molts bacteris del fons dels oceans utilitzen
la quimiosíntesi com a forma de produir
energia sense necessitat de llum solar, en
contrast amb la fotosíntesi, que es veu
inhibida en aquest hàbitat.
• Molts d'aquests bacteris són la font bàsica
d'alimentació per la resta d'organismes del
sòl oceànic, sent molt comú el comportament
simbiòtic.
• Molts científics creuen que la quimosíntesi
podria mantenir vida sota la superfície de
Mart, Europa (satèl·lit de Júpiter) i altres
cossos planetaris.
QUIMIOLITÒTROFS
FIRMICUTES
Gram + amb baix contingut en
GC (menys del 25%).
Bacillus thuringiensis
Clostridium sp
Lactobacillus sp
Clostridium perfringens
Lactobacillus sp
Gran diversitat metabòlica i
de formes
Principals grups
ACTINOBACTERIA
Gram + amb ALT contingut en GC
Streptomyces
Mycobacterium tuberculosis
Solen ser heteròtrofs i molts tenen
un aspecte “fúngic”, formant llargs
micelis.
Son paràsits o descomponedors de
MO
Streptomyces sp.
Mycobacterium tuberculosis
Principals grups
SPIROCHAETA
Gram –
Són espirils, amb el flagel inclòs en
un embolcall extern
Normalment fermentadors
Treponema pallidum
Principals grups
CHLAMYDIALES
Cocs, molt petits.
Tots són paràsits intracel·lulars.
Pocs enzims propis (per això són
paràsits estrictes).
Només un gènere: Chlamydia spp.
Chlamydia spp
Principals grups
CYANOBACTERIATotes fan fotosíntesi oxigènica i moltes
fixen nitrogen atmosfèric.
Van ser les responsables de l’aparició
de l’oxigen a la Terra i segueixen
produint-ne una quantitat important.
Son les úniques “algues procariotes”
Anabaena flosaquae
Anabaena sp
Spirulina sp.
Principals grups
PROTEOBACTERIAFixadors de N o patògens.
Totes son Gram -
Metabolisme i estructura
diversos
Escherichia
Salmonella
Vibrio
Helicobacter
Neisseria gonorrhoeae
Helicobacter
Vibrio cholerae
Yersinia pestis
Principals grups
http://highered.mcgraw-
hill.com/sites/9834092339/student_view0/chapter28/animation_-
_three_domains.html
Les primeres classificacions
es van fer en base a
morfologia, tinció de Gram i
proves bioquímiques.
Les proves genètiques,
posteriors, han determinat que
molts bacteris que semblaven
pertànyer al mateix grup (com els
fotosintètics) pertanyen a grups
diferents.
Com pot haver aparegut la
complexitat de la fotosíntesi en
dos grups diferents?
Els bacteris tenen la capacitat
d’intercanviar-se material
genètic
una característica semblant es pot
donar en dos grups diferents!
REPRODUCCIÓ: Formació d’individus nous.
SEXUALITAT: Recombinació genètica.
Hi pot haver
reproducció sense
sexualitat:
Reproducció asexual.
Típica en els bacteris.
Hi pot haver sexualitat sense
reproducció:
Intercanvi de DNA entre individus,
sense formació d’individus nous.
No és exclusiva de bacteris però és
molt important en ells.
Reproducció i Sexualitat
La reproducció bacteriana és molt més simple que la dels eucariotes
perquè només hi ha un cromosoma i no hi ha embolcall cel·lular.
La reproducció bàsica és la
fissió binària (bipartició):
Hi ha variants com la
gemmació i l’esporulació
Reproducció
http://www.recercaenaccio.cat/agaur_reac/
AppJava/ca/noticies/general/noticia/20110
622-quequicom-histo.jsp
http://blogs.tv3.cat/quequicom.php?itemid=
30379
