Microorganismes: estructura i funcions

Microorganismes

Microorganismes: éssers vius microscòpics. Unicel·lulars, pluricel·lulars, autòtrofs, heteròtrofs. Procariotes (sense nucli) i Eucariotes.

Embolcall nuclear

Procariotes: No tenen nucli ni mitosi. Eucariotes: Tenen nucli i mitosi. Orgànuls: Procariotes: Només ribosomes i mesosomes. Eucariotes: Mitocondris, vacúols, plasts, ribosomes, etc. DNA: Procariotes: Una molècula, no formen cromosomes. Eucariotes: Moltes molècules, formen cromosomes. Moviment: Procariotes: Flagels microscòpics i estructura fibril·lar simple. Eucariotes: Cilis o flagels amb estructura més complexa. Paret cel·lular: Procariotes: Prima i de peptidoglicà. Eucariotes: De cel·lulosa o quitina, els protozous no. Arquea: Procariotes, arqueobacteris. Bacteria: Procariotes, eubacteris. Eukarya: Eucariotes, protoctits, protozous, fongs. 1mm = 10.3 um = 10.6 nm = 10.7 A.

Eubacteris

Eubacteris: Simples, amb poques estructures internes, 4 formes externes, i una gran variabilitat en el metabolisme - heteròtrofs, autòtrofs, aeròbics, anaeròbics. Mides de 1,5 mm a 7 mm o 600 mm. Bacil, Coc, Espiril, Vibrió. Estructura bacteriana: Fímbria, ribosoma, clorosoma, carboxisoma, vacúol de gas, cromosoma bacterià, plasmidis, paret bacteriana, càpsula bacteriana, membrana plasmàtica, flagel, inclusió. Càpsula bacteriana (o no): Capa mucosa de polisacàrids. Rígida, adherida a la paret bacteriana. Si absorbeix aigua, es torna mucilaginosa. Molts patògens la tenen, ja que permet l'adhesió a les cèl·lules hostes i entre ells. Paret: Coberta rígida que dóna forma. Diferents composicions fan que reaccionin de manera diferent davant la tinció de Gram. + blau o - vermell. La paret té una capa de mureïna, peptidoglicà format per molècules de NAG i NAM unides. + monoestratificada, amb una capa gruixuda de mureïna on s'associen àcids teïcoics. - biestratificada, amb una capa basal i una membrana externa constituïda per una bicapa lipídica. Entre les dues capes hi ha l'espai periplàsmic. Membrana plasmàtica: Coberta que envolta el citoplasma, amb una composició similar a la dels eucariotes, però sense colesterol. Delimita el bacteri i regula el pas de les substàncies nutritives. Conté sistemes enzimàtics que intervenen en: - Dirigir la replicació del DNA (mitjançant la DNA polimerasa), - Respiració bacteriana amb ATP sintetases, - Fer fotosíntesi en bacteris fotosintètics gràcies als fotosistemes I, - Assimilar nitrogen NO3- o NO2- o el N2 de l'atmosfera gràcies a la nitrogenasa. Ribosomes: Partícules globulars de 200 A de diàmetre, lliures en el citoplasma bacterià o formant poliribosomes. Velocitat de sedimentació de 70S, amb dues subunitats, 50S i 30S. Formats per RNA i proteïnes, igual que en els eucariotes, per a la síntesi de proteïnes. Inclusions: Grànuls de substàncies de reserva que es sintetitzen en moments d'abundància. Dispersos en el citoplasma sense membrana. Poden ser de reserva energètica (midó) o de reserva de fòsfor (grànuls de volutina o de sofre). Estructures membranoses intracitoplasmàtiques: - Mesosomes: invaginacions de la membrana que augmenten la longitud de la membrana plasmàtica per augmentar la capacitat fisiològica i intervenir en la construcció de l'envà que divideix les dues cèl·lules filles. Cromatòfors: Invaginacions de la membrana de bacteris fotosintètics porprats (fotosíntesi sense oxigen) que contenen pigments fotosintètics. Citomembranes: Invaginacions de la membrana riques en enzims oxidants de diferents compostos de nitrogen dels bacteris nitrificants. Tilacoides: Sàculs delimitats per membranes riques en clorofil·la, cianobacteris fotosintètics oxigenats. Estructures delimitades per parets proteiques: Clorosomes: Contenen pigments que permeten fer fotosíntesi sense desprendre O2. Bacteris fotosintètics verds. Vacúols de gas: Contenen gasos que permeten la flotabilitat. Bacteris fotosintètics. Carboxisomes: Contenen l'enzim rubisco, capaç d'incorporar CO2 a la matèria orgànica. Cianobacteris i nitrificants. Magnetosomes: Contenen cristalls de magnetita per orientar-se. Bacteris flagel·lats aquàtics.

Cromosoma bacterià

Constituït per una doble cadena circular de DNA condensada al nucleoide. Porta associades proteïnes i RNA. La seva funció és contenir la informació genètica i dirigir el funcionament del metabolisme bacterià. També poden tenir molècules de DNA circular, plasmidis, amb capacitat de replicació autònoma. Alguns plasmidis poden integrar-se en el cromosoma bacterià, formant els episomes. Flagels: Prolongacions fines i llargues. Monòtrics, amfítrics, lofòtrics i perítrics. Més senzills que els eucariotes. Composats per una zona basal i un filament. El cos basal i el colze contenen proteïnes. En els bacteris Gram -, estan formats per un bastó central i 4 estructures discoidals, dos discs interns associats a la membrana plasmàtica que giren sobre ells mateixos i transmeten el moviment a la resta del flagel, i altres dos a la membrana externa. El colze té un angle de 90º i un gruix de 100-200 A, format per flagel·lina. Pèls: Estructures allargades i buides per adherir-se a superfícies. Només presents en els bacteris Gram -. Formats per pilina. Sexuals: llargs i uneixen dos bacteris per intercanvi genètic (conjugació). Els bacteris amb plasmidis poden transferir-los. Fímbries: Curts, fins a 200, per adherir-se a superfícies i augmentar el caràcter patogen.

Fisiologia bacteriana

Funcions de nutrició: Poden dur a terme tots els metabolismes, fins i tot dos diferents en una mateixa espècie segons el medi i els nutrients disponibles. - Fotoautòtrofs (verds i porprats sulfuris i cianobacteris). - Fotoheteròtrofs (verds i porprats no sulfuris). - Quimioautòtrofs (bacteris nitrificants). - Quimioheteròtrofs (bacteris que s'alimenten de matèria morta o viva). Funcions de relació: Molts bacteris disposen de mobilitat. Es desplacen a través de reptació sobre substrat sòlid mitjançant moviments de contracció i dilatació o amb flagels (fototactisme, quimiotactisme). Responen a variacions ambientals formant espores. Entra en un període de metabolisme reduït i protegeixen el seu DNA, al voltant del qual formen una coberta que dóna lloc a l'endòspora. Quan les condicions són favorables, germinen. Funció de reproducció: Asexual, mitjançant bipartició o fissió binària, en la qual es duplica el DNA bacterià i es separen les dues molècules obtingudes. Els fills són idèntics. Els bacteris tenen mecanismes parasexuals, on intercanvien informació genètica. - Conjugació: El donador transmet el DNA per un pèl sexual al receptor. Els donadors tenen plasmidis especials (factor F) que contenen gens que informen de la producció de pèls sexuals. Els bacteris amb F+ tenen molts plasmidis F, mentre que els F- no en tenen cap. En un cultiu, tots acaben sent F+. Només es transmet una de les dues cadenes de plasmidi. En ocasions, un F es pot recombinar amb el DNA bacterià, formant un episoma. Aquests bacteris Hfr poden donar DNA als F-. Si un F+ es conjuga amb un F-, aquest acaba sent F+. Si un Hfr es conjuga amb un F-, aquest es manté igual. - Transducció: Intercanvi genètic accidental a través d'un virus que transporta fragments de DNA d'un bacteri a un altre. - Transformació: Un bacteri introdueix fragments de DNA lliures al medi, procedents de la lisi d'altres bacteris. Això explica la variabilitat genètica que presenten alguns bacteris quan conviuen amb altres espècies diferents, com la resistència als antibiòtics en bacteris patògens que viuen a l'intestí amb bacteris simbionts resistents.

Tipus d'eubacteris: Porprats i verds: Fotosintètics i anaerobis amb pigment bacterioclorofil·la i un sol fotosistema 1, que no poden utilitzar H2O com a font d'H2 i no generen O2. Els porprats tenen aquest pigment barrejat amb carotenoides (vermell), el seu FS 1 és en sistemes membranosos i té una forma laminar o tubular, mentre que els bacteris verds tenen clorosomes i una estructura delimitada per una paret proteica cilíndrica. Són anomenats sulfurosos si utilitzen H2S com a font d'H2 i no sulfurosos si utilitzen matèria orgànica. Cianobacteris: Fotosintètics aerobis. Tenen el pigment blau ficocianina a més de clorofil·la a. Poden ser unicel·lulars o pluricel·lulars, ja que poden formar colònies filamentoses gràcies a una capa gelatinosa externa. La seva paret és similar a la dels bacteris Gram -. Contenen un centroplasma (material genètic), un cromoplasma (sàculs amb pigments fotosintètics, ribosomes, grànuls de volutina, vacúols de gas i carboxisomes). La seva nutrició es basa en l'activitat fotosintètica dels sàculs del cromoplasma, utilitzant aigua com a donadora d'H2 i alliberant O2. Alguns poden fixar N2 atmosfèric gràcies als heterocists. Estan molt adaptats a diversos ambients, principalment aquàtics, com el mar, aigües dolces, aigües termals a 90º o líquens. Nitrificants: Quimioautòtrofs capaços de formar compostos orgànics gràcies a l'energia alliberada en la reacció d'oxidació de compostos nitrogenats inorgànics. Poden ser oxidants d'amoni (Nitrosomonas) o de nitrits (Nitrobacter). Viuen als sòls i als sediments marins, i són importants perquè transformen nutrients inorgànics nitrogenats en molècules que les plantes poden absorbir. Fixadors de nitrogen: Aerobis Gram - capaços de fixar N2 atmosfèric. Viuen als sòls i en simbiosi amb lleguminoses. Entèrics: Viuen a l'intestí dels animals, s'alimenten de matèria orgànica de l'intestí i contribueixen a la formació dels excrements. Són part de la microbiota intestinal. Bacils Gram -, anaerobis facultatius que oxiden la glucosa.