Estudi dels Microorganismes i Formes Acel·lulars

I 66 flashcards i 44 preguntes més al document.

Text del document

Tema 12 ELS MICROORGANISMES I LES ………………… …… FORMES ACEL·LULARS 1. ELS MICROORGANISMES: CONCEPTE I TIPUS Els microorganismes són éssers vius microscopics, per observar-los, per tant, necessitem un microscopi òptic o bé electrònic. Aquests poden ser unicel·lulars o pluricel·lulars, autòtrofs o heteròtrofs i procariotes o eucariotes. Cada cèl·lula microbiana pot fer totes les funcions vitals (relació, nutrició i reproducció). Aquests a més, es troben en els tres dominis que es divideixen els éssers vius (Archaea, Bacteria i Eukarya) Els dos primers són procariotes i l'últim és eucariota. - El domini Archaea comprèn els arqueus. - El domini Bacteria comprèn els bacteris pròpiament dits.

- El domini Eukarya comprèn organismes eucariotes com les algues microscòpiques, els protozous que pertanyen al Regne Protoctists i els fongs microscòpics que pertanyen el Regne Fungi. Hi ha diferents característiques que diferencien els diversos microorganismes Pàgina 220 Els virus són un cas apart, no són cèl·lules i necessiten parasitar una cèl·lula per poder viure, a més són paràsits intracel·lulars estrictes, però s'estudien dins els microorganismes, ja que són agents transmisors de malalties. Les unitats de mesura dels microorganismes són el micrometre / micra (símbol de la mu), el nanòmetre (nm) i l'Angstrom Aº.

- 1mm = 10³ micrometres = 10 nm = 10 Aº 1 1.1 IDENTIFICACIÓ DE MICROORGANISMES Es fa observant una petita mostra d'aigua d'una bassa i observant-la al microscopi òptic es poden identificar, a més de rascar les pedres (...). Els identifiquem observant les característiques visuals d'aquests. 2. ELS MICROORGANISMES I LES MALALTIES INFECCIOSES La majoria dels microorganismes formen part de la nostra microbiota normal, ja que es troben vivint en la nostra pell, els conductes respiratoris, els digestius, urinaris i reproductors.

Hi ha microorganismes que poden provocar malalties, aquests els anomenem patògens, n'hi ha altres que les poden provocar només en determinades condicions en el seu medi o de l'estat de l'hoste, com per exemple, quan baixen les defenses. En aquest darrer cas, parlem de microorganismes oportunistes. 2.1 LES MALALTIES INFECCIOSES Són produides per un organisme, molts dels quals microorganismes i que suposen una amenaça per la salut. Segons quina sigui la distribució i la incidència, es diferencien diversos nivells. Endèmia: Aquella malaltia infeccions que afecta de manera constant una determinada comunitat, però amb una incidència no gaire alta.

Per exemple la malària a Àfrica, una malaltia causada per un protozou que entra al cos a través de la picada d'un mosquit. O el dengue, que és causat per un virus que es transmet de la mateixa manera, aquest és més comú a Àsia. Epidèmia: Quan es produeixen, alhora, molts casos d'individus afectats per la mateixa malaltia en una comunitat o àrea geogràfica petita. Per exemple el còlera, causat per un bacteri (es produeix en zones amb males condicions de salubritat i sense aigües potables) o l'ébola, que és causat per un virus. Pandèmia: Malaltia infecciosa distribuïda per una zona extremadament àmplia. Per exemple la tuberculosi, que la causa un bacteri o la COVID-19 causada per un virus.

2 2.2 LA TRANSMISSIÓ DE LES MALALTIES INFECCIOSES Els animals i les plantes sobre els quals viuen i es reprodueixen els microorganismes patògens, i als quals provoquen malalties infeccioses, s'anomenen hostes definitius. Alguns microorganismes patògens necessiten ser transmesos d'un hoste a un altre; aquests són hostes intermediaris i poden no patir la malaltia. Les malalties microbianes es poden transmetre per diferents vies: Per contacte directe: aprofitant ferides a la pell, poden entrar a partir del propi objecte que ocasiona la ferida, o del terra, roba contaminada, femta humana o orina.

Per l'aire: es transmeten en microgotes d'humitat (aerosols) o sobre partícules de pols presents a l'aire, les quals contenen microorganismes patògens procedents de persones malaltes que els expel·leixen a través de l'esternut, la tos o en parlar, o bé del medi ambient contaminat. Així, una persona sana pot iniciar un focus infecciós. Per via sexual: mitjançant relacions sexuals, però en alguns casos també pot ser per xeringues contaminades, transfusions de sang o en el moment del part a partir de mares infectades. Per aigua i aliments: per ingestió de menjar o beguda contaminats amb el microorganisme, o bé a partir de toxines procedents del microorganisme.

També es pot donar el cas de contaminació de l'aigua amb restes fecals o de condicions sanitàries deficients en la manipulació i cocció dels aliments. Per animals: Les malalties infeccioses que es produeixen en diversos animals, com el bestiar boví, els porcs, els gossos, els ratpenats i els conills, es poden transmetre també a les persones a través del contacte. Aquestes malalties s'anomenen zoonosis: Reservoris: Llocs (aigua, terra, animals,etc) on creixen els microorganismes patògens i on hi sobreviuen. Vectors: Éssers vius imprescindibles per a la transmissió del microorganisme a l'hoste definitiu.

Molts animals del grup d'artròpodes, com les papaerres, els polls, les puçes, els mosquits i les mosques en picar a les persones o en contaminar els aliments, actuen com a vectors. Portadors: Són eprsones que no tenen símptomes de cap malaltia infecciosa, però porten en el seu interior el microorganisme patogen transmisors potencials. 3 3. TÈCNIQUES D'ESTERILITZACIÓ Són mètodes amb els quals s'eliminen o es redueixen al màxim els microorganismes presents en un material. Les substàncies que actuen contra els microorganismes es coneixen com a agents antimicrobians. Si inhibeixen el creixement dels microorganismes, s'anomenen microstàtics.

Si provoquen la mort dels microorganismes, s'anomenen microbicides. Segons com actuïn, aquests agents antimicrobians poden ser físics, químics o quimioterapèutics. 3.1 ESTERILITZACIÓ PER AGENTS FÍSICS Radiacions electromagnètiques - Ionitzants: com els raigs X o els raigs gamma, tenen la capacitat de degradar molècules de DNA i proteïnes, cosa que provoca la mort de les cèl·lules irradiades. - No ionitzants: com la radiació ultraviolada (UV), causa mutacions en el DNA, alteracions o fins i tot la mort del microorganisme. Se solen fer servir per a la desinfecció de superfícies.

Filtració Eliminació dels microorganismes de l'aire o líquids mitjançant filtres microporosos que deixen passar el líquid o el gas, però retenen els microorganismes. Els filtres, però, s'han d'anar canviant. Canvis de temperatura Segons el tipus de microorganisme que es vulgui eliminar, els valors de temperatura (tan altes com baixes) i el temps d'exposició variaran. - Calor humida: destrueix els microorganismes alterant l'estructura de les seves proteïnes. Es fa servir un autoclau (una mena d'olla a pressió) que permet aplicar 4 vapor d'aigua a altes pressions, assolint temperatures de més de 120 °C. El temps sol ser de 15 a 20 minuts. - Calor seca: es fan servir forns o estufes.

Requereix temperatures més altes i temps d'exposició més llargs que amb la calor humida. - Pasteurització: redueix la presència (no els elimina) de microorganismes per tal que no s'alterin el sabor o l'aroma dels aliments. Per exemple, la pasteurització de la llet consisteix a elevar la seva temperatura fins a 70 °C o 90 °C, mantenir-la durant 15 o 20 segons i refredar-la ràpidament a continuació. - Tractament amb temperatures per sota del punt de congelació: és un mètode bacteriostàtic, ja que inhibeix el creixement bacterià. S'utilitza per a la conservació d'aliments i de medicaments. 3.2 ESTERILITZACIÓ PER AGENTS QUÍMICS Es basen en la utilització de productes químics.

S'utilitzen tant en hospitals com domicilis particulars i indústries. Esterilitzants: Són agents químics que destrueixen totes les formes microbianes de les superfícies. S'utilitzen per a objectes degut a la seva alta toxicitat. Ex: el formaldehid. Desinfectants: Eliminen els microorganismes patògens que produeixen malalties infeccioses però no eliminen les espores microbianes. S'utilitzen per tractar superfícies d'objectes o líquids. Ex: el lleixiu, alguicides en les piscines, fungicides en l'agricultura. Antisèptics: Són substàncies que es fan servir contra els microorganismes presents en ferides a la pell d'animals per tal d'evitar infeccions. No actuen dins dels organismes.

Ex: el sabó, el iode... 3.3 AGENTS QUIMITERAPÈUTICS Són compostos que s'utilitzen per controlar malalties infeccioses (quan l'organisme ja ha estat infectat), han de tenir toxicitat selectiva, és a dir, que inhibeixin o matin al patogen però sense perjudicar l'hoste. Poden ser sintètics, com les sulfamides, l' AZT que disminueix els efectes contra el VIH, la cloraquina contra la malària. També n'hi ha de naturals com els antibiòtics. Els antibiòtics són substàncies químiques produïdes per éssers vius com alguns bacteris i fongs (obtinguts per síntesi química). Són molt útils per al tractament de malalties produïdes per bacteris i alguns també tenen efectes contra fongs patògens. 5 Com actuen?

Presenten diferents mecanismes d'acció, com inhibir la síntesi de DNA, RNA, de proteïnes o de la paret bacteriana, a més de destruir els fosfolípids (bicapa lipídica de les membranes) de les membranes cel·lulars. - Hi ha uns que inhibeixen el creixement dels fongs: Bacteriostàtics / fungistàtics - Els que maten als fongs són els bactericides / fungicides - Hi ha altres que tenen un espectre ampli d'actuació i altres que només són eficaços en un tipus concret de fong. - Alguns bacteris són resistents a l'acció dels antibiòtics, ja sigui perquè els inactiven, o bé perquè les seves cobertes no són permeables a l'antibiòtic la malaltia que causin no podrà ser curada. 4.

EL CULTIU I AÏLLAMENT DELS MICROORGANISMES Un cultiu és un conjunt de cèl·lules microbianes que creixen en un medi amb nutrients i així es podran anar reproduint. Aquests medis poden ser sòlids o líquids: Medis líquids o brous de cultiu: S'elaboren en tubs d'assaigs o matràs Erlenmeyer amb nutrients dissolts en un medi líquid. Solen tapar-se amb un cotó o un tap. Són molt útils per controlar el creixement de les poblacions. Medis sòlids: Es preparen a partir de medis líquids amb els nutrients necessaris dissolts, als quals s'afegeix un agent gelificant, com l'agar-agar. Es preparen en plaques de Petri.

Segons la seva finalitat els medis poden ser: - Medis d'enriquiment: Són medis que contenen substàncies nutritives que permeten créixer a diferents microorganismes. - Medis selectius: Contenen una o més substàncies que impedeixen que creixin alguns microorganismes i en canvi, puguin créxier els que ens interessa. - Medis diferencials: Tenen un indicador, que pot ser un colorant, com el blau de metilè, que permet diferenciar les colònies del microorganisme que ens interessa. 6 Com aïllem els microorganismes?

Per aïllar els microorganismes ho fem a partir d'una mostra de la qual volem saber quins té, per tant, hem de fer en primer lloc un cultiu de microorganismes en la placa de petri Agar-Agar esterilitzades. A continuació fem la sembra amb la nansa de sembra, ho incubem a 37ºC i després de cada colònia fem un cultiu pur. (foto dibuix) Què és una colònia: Una colònia està formada per milers de cèl·lules de microorganismes que s'han originat a partir d'una sola cèl.lula, per tant, seran totes idèntiques. Per saber quantes cèl.lules hi ha en cada cicle fem servir el 2^n. 5.

LES FORMES ACEL·LULARS: VIRUS, VIROIDES I PRIONS 5.1 ELS VIRUS Els virus són estructures amb àcids nucleics i proteïnes que poden replicar-se (reproduir). No són cèl·lules (ni éssers vius, ja que no tenen les 3 funcions vitals dels éssers vius, únicament la de la reproducció), necessiten parasitar-ne una per poder repdroduir-se. Són paràsits intracel·lulars estrictes. Són molt més petits que les cèl·lules, la seva mida no sol superar els 2500Å (10nm =A). ESTRUCTURA DELS VIRUS Tots tenen una càpside, que és una coberta de proteïnes que envolta i protegeix el genoma víric (àcid nucleic), el qual pot ser d'ADN o ARN i lineal o circular de una o dues cadenes.

El conjunt de genoma i càpside s'anomena nucleocàpside. Segons la col·locació que adopten les proteïnes tenim diversos tipus de càpsides: - Helicoidal: com en el cas del virus del mosaic del tabac. - Icosaèdric: tenen una forma com esfèrica i està formada per la forma geomètrica icosaèdric, que és regular i té 20 cares triangulars. Un bon exemple seria el de l'hepatitis.

- Complexes: Està formada pel cap i la cua, el cap és isocaèdric i conté l'ADN, la cua, per altra banda, és una beina amb forma helicoidal, en el seu interior trobem un eix tubular, que li servirà per clavar-se (al final té un conjunt d'espines i 7 fibres que formen el sistema d'ancoratge (sistema d'unió a la cèl.lula que parasiten)). Els virus que són d'ARN, tenen un enzim retrotranscriptasa o transcriptasa inversa (passem d'ARN a ADN) - Coberta membranosa (no tots ho tenen): És un embolcall que envolta la nucleocàpside, està formada per una doble capa de lípids (bicapa lipídica) procedent de les cèl.lules que parasita més les proteïnes que la formen.

Aquestes proteïnes estan codificades pel propi virus i estan disposades cap a l'exterior i són les encarregades d'unir-se als receptors de la membrana de les cèl.lules que infecten, per tant, faciliten el mecanisme d'entrada per endositosi. Exemple: COVID-19 (SARS CoV-2), VIH (virus de la SIDA) i el de la grip. CLASSIFICACIÓ DELS VIRUS Els classifiquem segons si tenen ARN o ADN (material genètic), si tenen coberta membranosa o no i segons l'hoste que infecten.

- Bacteriòfags infecten bacteris - Virus vegetals (mosaic del tabac) - Virus animals (grip) 5.2 ELS CICLES DEL VIRUS Els virus només tenen la funció de reproducció, per això necessiten les cèl·lules hoste per obtenir l'energia i la matèria necessàries per sintetitzar noves proteïnes i àcids nucleics. Hi ha dos tipus de cicle, el lític i el lisogènic. Consisteixen en la reproducció dels virus, utilitzant el metabolisme de la cèl.lula que parasiten (l'hoste). LÍTIC: Produeixen la lisi, la destrucció de la cèl·lula hoste. 1. Fase de fixació o adsorció: El bacteriòfag s'uneix a la cèl.lula hoste. 2.

Fase de penetració: El bacteriòfag perfora la paret cel.lular del bacteri, per tal d'injectar-li el genoma del virus. 3. Fase d'eclipsi: El genoma del virus utilitza la maquinària del bacteri per fer les seves pròpies molècules, aleshores, sintetitza les proteïnes del virus com les que formen la càpside, farà còpies del seu materia genètic. Tots els seus components els crearà a partir de la cèl.lula hoste. 8 4. Fase d'acoplament: Totes les noves proteïnes i el genoma víric, s'acoplen per formar noves nucleocàpsides. 5. Fase de lisi o alliberament: Els nous virus indueixen la lisi del bacteri hoste i els nous virus surten a l'exterior, fent que es pugui infectar el seu entorn.

LISOGÈNIC: Produeix una infecció, però no destrueix la cèl·lula, per tant, incorporen el seu genoma al genoma de la cèl·lula infectada. (Un cop està integrat al genoma de la cèl·lula hoste, aquesta es troba en forma latent, en repòs, fins que hi ha un estímul que fa que se separi del genoma de la cèl·lula, fet que fa que començi el cicle lític). Mentre té el genoma del virus, l'hoste estarà immunitzat a infeccions d'aquest mateix tipus. 9 5.3 LA IMPORTÀNCIA DELS VIRUS Els virus no només són agents causants de malalties sinó que tenen altres funcions: 1.

Se'ls considera agents importants en el manteniment de l'equilibri ecològic, a més de reduïr les poblacions animals, vegetals i bacteris d'un determinat hàbitat, també són mediadors en l'intercanvi genètic entre individus d'una mateixa o diferents espècies, cosa que contribueix a generar variabilitat en els organismes. 2. Alguns virus són clau en la recerca biomèdica perquè a més d'utilitzar-los per produir vacunes, poden servir com a vehicles per introduir informació en cèl·lules amb algun defecte que els permeti assolir un funcionament normal. 5.4. ELS VIROIDES I ELS PRIONS Els viroides i els prions són molècules orgàniques complexes que poden destruir cèl·lules.

Els viroides són molècules d'ARN que es multipliquen un cop són dins la cèl·lula que volen infectar. D'altra banda, els prions són proteïnes alterades que modifiquen les proteïnes que són normals. VIROIDES: Aquest RNA és circular d'una sola cadena sense cap tipus de coberta proteica. Infecten cèl·lules vegetals i causen una disminució en el creixement de la planta i li provoquen un desenvolupament anormal. A diferència dels virus, en el seu material genètic no hi trobem informació codificadora de proteïnes. També es repliquen i formen còpies del seu material genètic, utilitzant la maquinària de la cèl·lula que infecten.

PRIONS: Són formes alterades de proteïnes funcionals capaçes d'induir en les proteïnes normals de les cèl.lules un canvi a la forma alterada (Proteïnes alterades que canvien la forma de cèl.lules normals, convertint-les així en prions). No contenen cap material genètic. Solen ser proteïnes de la membrana de les neurones, per tant, originen malalties neurodegeneratives, ja que formen agregats proteics anormals que produeixen la mort de les neurones, fent que hi hagi espais buits en el teixit cerebral. La síndrome Creutzfeld-Jakob és una malaltia humana causada per un prió que produeix una degeneració ràpida del sistema nerviós.

També es coneixen casos de prions en animals com l'encefalopatia espongiforme bovina o <<mal de les vaques bojes>> i l'scrapie de les ovelles, dues malalties produïdes per prions que provoquen la falta de coordinació motora i inestabilitat. 10 6. ARQUEUS I BACTERIS Formen part del domini Archaea, són procariotes, normalment anaerobis i solen viure en ambients extrems (extremòfils). La membrana plasmàtica pot ser bicapa o monocapa (una sola capa de fosfolípids). Els fosfolípids tenen els àcids grasos units al glicerol per enllaços tipu éster. D'altra banda, no tenen mureïna / peptidoglicà. El seu genoma està format per una sola molècula d'ADN circular, més petit que el dels bacteris.

Moltes espècies són autòtrofs i es localitzen en ambients molt extrems en què escassos organismes son capaços de viure, com aigües hipersalines o àcides, lloc amb temperatures altres, etc. 6.1. IMPORTÀNCIA DELS ARQUEUS Són molt útils a les plantes depuradores d'aigües, ja que digereixen els llots residuals i produeixen metà (són metanògens). A més, gràcies a aquests es poden preservar les característiques organolèptiques dels aliments, és a dir, el sabor, olor, aspecte, etc, aquests arqueus són els halòfils. En la indústria dels plàstics, s'utilitzen aquests organismes per obtenir plàstics biodegradable si compatibles amb el medi ambient.

Els metanògens produeixen metà en els pantans o llocs on l'aigua està estancada i té molta matèria orgànica, per tant, contribueixen en la descoposició de la matèria. També és un dels gasos d'efecte d'hivernacle i presents en l'aparell digestiu dels remugadors. 6.2. BACTERIS (EUBACTERIS) Es troben dins el domini Bacteria, tenen paret cel·lular a excepció dels micoplasmes, que són organismes senzills, i molts dels quals produeixen malalties.

Les parets cel·lulars contenen mureina i la seva membrana plasmatica és semblant a la de les cèl·lules eucariotes, Segons com és la seva paret cel.lular s'agrupen en grampositius o gramnegatius: (Foto dibuix) Exemples de bacteris grampositius - Estreptococs i estafilococs: Bacteris patògens que causen principalment infeccions a la boca, via respiratoria i pell. - Bacteris acidolàctics: S'utilitzen en la indústria alimentària per produir derivats lactics. - Actinomicets: Productors de la majoria dels antibiòtics coneguts. 11 Exemples de bacteria gramnegatius - Bacteris que fixen el nitrogen. - Cianobacteris, són procariotes que fan la fotosíntesi i tenen una paret cel.lular.

- Esternobacteris: Infecten a la flora intestinal. Tinció de Gram Tècnica de tinció que ens permet veure si un bacteri es G+ o G-. Els + queden tenyits de color lila (genciana) i els G- sel's hi haurà d'afegir un altre colorant, els G- es faran veure (safranina). 7. METABOLISME BACTERIÀ I MEDI AMBIENT Els bacteris tenen un paper important en els cicles biogeoquímics, és a dir que hi contribueixen elements quimics que componen els materials terrestres i que formen part de la matèria inorgànica inerta, amb la qual es construeix matèria orgànica dels éssers vius. D'aquesta orgànica tornarem a obtenir la inorgànica.

Els bacteris s'encarreguen de la descomposició de la materia orgànica morta descomponedors. La materia inorganica l'aprofiten els productors. 7.1 CICLES BIOGEOQUÍMICS Els bacteris i els cicles del carboni: Molts bacteris són fotòtrofs, que capten el CO2 de l'atmosfera per fixar-lo en molècules orgàniques. Bioremediació: Alguns bacteris són capaços d'utilitzar els hidrocarburs, com el petroli, com a font de matèria orgànica pel seu metabolisme, en un ambient aeròbic i el van degradant a CO2. Bacteris i el cicle del nitrogen: En el procés d'amonificació els bacteris degraden els compostos orgànics nitrogenats com ara les proteïnes, i les transformen en amoníac NH3.

Bacteris nitrificants del sòl (Nitrosomones i Nitrobacters): Fan el procés de nitrificació, és a dir, oxidar l'amoníac fins obtenir el nitrat. NH3 NO3- Aquest sí que pot ser absorbit per les plantes. Bacteris desnitrificants i gènere pseudomones: Transformen els nitrats en nitrogen gas, que passa a l'atmosfera. Bacteris fixadors de nitrogen: Aprofiten el N2 per incorporar-lo a les molècules orgàniques N2 NH3 12 8. CONCEPTE D'ESPÈCIE I SOCA Soca: És el conjunt de bacteris que són descendents d'una cèl·lula i, per tant, són genèticament idèntics. Espècie: Conjunt de soques que presenten un alt grau de similitud i que, a nivell molecular comporta més del 70% d'homolgia del DNA. 9.

ESTRUCTURA DE LES CÈL·LULES BACTERIANES Citoesquelet Està format per proteïnes homòlogues a l'actina i a la tubulina de les cèl·lules eucariotes. Les proteïnes del citoesquelet tenen la funció de dirigir els cromosomes als pols de les cèl·lules, per garantir-ne la distribució equitativa entre les cèl.lules filles. També forma el septe (una paret) de separació entre les cèl.lules filles originades per la divisió cel.lular. Citoplasma bacterià 1. Orgànuls: Els ribosomes (Síntesi de proteïnes; 70S), els clorosomes (fan la fotosíntesi anoxigènica dels bacteris), vesícules de gas (flotació) i els carboxisomes (fixen el CO2). 2. Microcompartiments proteics 3.

Inclusions de reserva energètica (grànuls de sofre i de glucogen). L'estructura coneguda com a mesosoma no existeix, és un artefacte de la tinció. Apèndix: 1. Flagels: Participen en la mobilitat cel·lular, formats per proteïna. 2. Fímbries o pèls (pili): les fímbires s'utilitzen per designar apèndix curts implicats en l'adherència a les superfícies. Els pèls o pilis, fa referència a les estructures més llargues i participar en el desplaçament de les poblacions damunt de les superfícies o en la secreció de substàncies al medi. Genoma: Els cromosomes són molècules de DNA bicatenari, que poden ser circulars o linials.

Depenent de quina espècie els bacteris poden tenir un únic cromosoma o més d'un. A part dels cromosomes pot haver-hi els plasmidis, que poden ser linials o circulars i que poden tenir una còpia o varies. 13 10. TIPUS DE BACTERIS Segons la forma: Formes esfèriques cocs - Diplococs - Estreptococs - Estafilococs Allargades en forma de bastó bacils En espiral Espirils En forma de coma vibris 14