TEMA 9: MICROORGANISMES 1.Concepte i tipus de microorganismes Microbis o microorganismes: Éssers de mida microscópica que poden ser unicel·lulars o pluricel·lulars, autòtrofs o heteròtrofs. Es necessari un microscopi per observar-los. Hi ha diversos tipus: -Procariotes: no tenen nucli, no fan mitosi, només tenen ribosomes i mesosomes, no formen cromosomes ja que són una sola mol·lècula, tenen flagels i paret bacteriana feta de peptidoglicà. Són bacteris. -Eucariotes: tenen nucli, tenen embolcall, fan mitosi, tenen molts orgànuls(mitocondris, vacúols, plasts, ribosomes…), tenen moltes mol·lècules i per tant, formen cromosomes, tenen cilis i flagels, i tenen paret bacteriana de cel·lulosa (algues), de quitina (fongs) i algunes no tenen (protozous). Són protozous i fongs. Característiques comuns de molts microorganismes: -Són molt petits. -Poden fer les funcions vitals per sí mateixes. (metabolisme, relació i reproducció). Els microorganismes pertanyen al regne fong al regne protist i al regne moneres: -Regne fongs: fongs microscòpics, llevats. -Regne protist: algues microscòpiques i protozous. -Regne moneres: Bacteris. Els virus no són considerats éssers vius, ja que no fan les tres funcions vitals, és a dir, no poden realizar el metabolisme ja que no tenen els enzims necessàris per dur-los a terme, tot i així, es consideren microorganismes. Els bacteris es divideixen per bipartició, això provoca que tota la “descendencia” d’un bacteri siguin idèntics entre ells. A causa d’això no hi ha variabilitat i per aconseguir-la, després de la reprodució utilitzen tècniques parasexuals per aconseguir la variabilitat. Soca: Població de cèl·lules genèticament idèntiques procedents duna de sola i genèticament diferent de cèl·lules semblants. Espècie bacteriana: Grup de soques que comparteixen moltes característiques comuns i que diferèixen d’altres soques.
2. Els Bacteris Els bacteris tenen poques estructures però presenten una gran quantitat de metabolismes diferents, poden ser autòtrofs o heteròtrofs i aerobis o anaerobis. Tenen 4 estructures externes: -Bacils: forma de bastó. -Cocs: Forma esférica. -Espirils: Forma de bastó cargolat. -Vibrions: en forma de coma ortográfica. Els bacteris poden formar agrupacions, ja que quan es divideixen els bacteris fills queden units per mitjà dels components químics de les càpsules. Els bacils poden formar cadenes lineals, perquè la divisió va en una sola direcció. Els cocs poden dividir-se en diferents direccions i per això poden formar grups de diplococs (en parelles), estreptococs (formen parelles) i estafilococs (formen raïms d’individus). Lestreptomicina actua a sobre dels estreptococs. (DIBUIX PÀGINA 203 I SABER POSAR ELS NOMS). 2.1 L’estructura bacteriana L’estructura interna dels bacteris és molt simple, mentre que la externa és molt més complexa que la de les cèl·lules eucariotes. Els components estructurals són: -La càpsula bacteriana -La paret bacteriana -La membrana plasmática -El citoplasma, amb el hialoplasma o citosol i el morfoplasma. -El DNA bacterià. Càpsula bacteriana Càpsula: capa mucosa de diferents polisacàrids que envolta la paret bacteriana. Només la tenen alguns bacteris. És rígida i està enganxada a la paret bacteriana. Capa mucosa: És en el que es pot transformar la paret bacteriana si afegim aigua, d'aquesta manera, augmenta el seu gruix. Hi ha molts patògens que tenen càpsula. Les característiques d'aquesta són:
-Dificulta que els anticossos i les cèl·lules fagocítiques de l'hoste reconeguin els microorganismes i els destrueixin. -Permet que els bacteris puguin enganxar-se a les cèl·lules de l'hoste. -Permet que els bacteris fills es puguin enganxar entre ells. -Intervé en els procesos d’intercanvi d’aigua, ions i substàncies nutritives. -Actua com un mecanisme de defensa dabant la dessecació. Paret bacteriana Paret bacteriana: coberta rígida que dóna forma a les cel·lules bacterianes. La diferent composició de la paret bacteriana fa que els bacteris reaccionin de manera diferent quan es tracten amb la tinció de gran, i podem distigir 2 grups: -Grampositius: Queden tenyits de blau. La seva pare tés monoestratificada i està formada per una capa gruixuda de peptidoglicans, a la qual, s’associen àcids teïcoics. -Gramnegatius: queden tenyits de vermell i tenen una paret diferent a la dels grampositius. La seva paret és biestratificada, té una capa fina de peptidoglicans i a sobre una membrana externa. Aquesta capa està composta per una doble capa lipídica que té molta activitat enzimática. Entre les dues membranes està l’espai periplasmàtic, que té una gran activitat metabólica ja que conté nombrosos enzims digestius i proteïnes de transport. La paret bacteriana serveix per mantenir la forma característica dels bacteris i per evitar la osmosi. Per tant, si es destrueix la paret bacteriana el bacteri no pot controlar els canvis de salinitat en el medi i mor. Les llàgrimes i les secrecions nasals contenen un enzim anomenat lisoenzim, el qual, actua trencant els enllaços dels peptidoglicans i així destruint la paret bacteriana, per aixo és un bactericida. En canvi, hi ha alguns antibiòtics que no destrueixen la paret bacteriana, sinó que impedeixen que es formin enllaços, d’aquesta manera els bacteris no poden reproduir-se i acaban sent atacats per el sistema immunitari. Les cèl·lules eucariotes no són afectades per els medicaments perquè no tenen paret bacteriana. Membrana plasmática Membrana plasmática: coberta que envolta el citoplasma. Constituïda per una membrana idéntica a la de les cèl·lules eucariotes, la única difeència és que en la
membrana dels bacteris no hi ha colesterol. Les funcions també són les mateixes que en les cèl·lules eucariotes, però la membrana dels bacteris pot fer altres funcions: -Els enzims dels bacteris es troben al citoplasma, ja que són cèl·lules procariotes que no tenen nucli ni orgànuls citoplasmàtics. -Dirigeixen la replicació del DNA bacteria per mitjà del DNA-polimerasa. -Fan la respiració bacteriana gràcies a la presencia d’enzims ATP-sintetases a les membranes, més concretament als mesosomes, a diferencia de les nostres cèl·lules, ja que els que efectúen la respiració cel·lular són els enzim que es troben als compartiments cel·lulars. -Fan la fotosíntesi. -Assimilen el nitrogen atmosfèric gràcies als enzims nitrogenasa. Ribosomes Els bacteris tenen ribosomes. Els dos compartiments per separats tenen una velocitat de 30 i 50s i quan s’uneixen, és a dir, durant la seva sedimentació, de 70s. Inclusions Inclusions: grànuls de subtàncies de reserva que el bacteri sintetitza en moments d’abundància. Es troben disperses al citoplasma i no tenen membrana plasmática. Poden ser: - Reserva energética: grànuls de midó i dipòsits de lípids. -Reserva de fòsfor -Reserva de sofre Orgànuls especials Els cianobacteris presenten orgànuls cel·lulars interns anomenats tilacoides. Es troben delimitats per una membrana semblant a la plasmàtica. Si una cèl·lula fagocitica fagocita un cianobacteri, aquest acaba obtenint 3 membranes, les 2 pròpies i la de la cèl·lula fagocítica. Els cianobacteris presenten invaginacions de la membrana plasmática i, com que aquestes contenen molts enzims, poden augmentar la seva capacitat metabólica.
Cromosoma bacteria El cromosoma dels bacteris està constituït per una doble cadena circular de DNA que es trova condensada en una regió del citoplasma anomenada nucleoide. El cromosoma bacteria porta associat proteïnes i RNA. El DNA bacteria està supercargolat i enganxat a les proteïnes de la membrana plasmática, ja que és l’element més important i ha d’estar protegit. El cromosoma bacteria té com a funció: -Contenir la información genética. -Dirigir el funcionament de tot el metabolisme. -Contenir petites mol·lècules de DNA circular bicatenari (plasmidis) Flagels Flagels: prolongacions fines amb una longitud que pot ser diverses vegades més gran que la del bacteri. Està format per un nombre variable de fibres anomenades flagel·lina. Segons el nombre i la situació dels flagels els bacteris s’anomenen de formes diferents. Pèls Pèls: estructures allargades i buides que els bacteris fan servir per enganxar-se a diferents superficies. Hi ha dos tipus de pèls: -Els pèls de conjugació: són llargs i uneixen dos bacteris perquè s’intercanviïn material genètic. Els presenten els individus que tenen plasmidi (DNA) que poden ser transferits a altres bacteris. -Els pèls d’unió: són curts i els utilitzen per unir-se a diferents superficies, és a dir, si un bacteri té fímbries (pèls d’unió) li és més fàcil enganxar-se a a les cèl·lules i és això el que fa augmentar el seu carácter patògen. Pot haver soques de la mateixa espècie que tenen, i d’altres, que per mutació, no tenen. 2.2. La fisiología bacteriana Els medis de cultiu de bacteris es preparen en un medi líquid en tubs d’assaig, als quals, s’afegeix la mostra del bacteri que es vol cultivar. També es poden utilizar medis de cultiu en estat de gel, que s’obtenen quan s’afegeix una substància anomenada agar-agar. Els medis de cultiu semisòlids es posen en una placa de Petri i per transportar les mostres de bacteris s’utilitzen els mànecs de sembra.
Funcions de nutrició Els bacteris poden tenir qualsevol tipus de metabolisme, inclús tenir dos de diferents alhora. Poden ser: -Fotoautòtrofs -Fotohereròtrofs -Quimioautòtrofs -Quimioheteròtrofs Funcions de relació Els bacteris tenen mobilitat. Els desplaçament pot efectuar-se per: -Reptació. -Moviments de contracció i dilatació. -Flagels. Una resposta important dels bacteris dabant dels canvis de les condicions del medié s la formació d’espores (serveixen per relacionar-se) i són formes de resistència. Endòspora: és una càpsula complexa que formen els bacteris quan entren en periòdes de metabolisme curts per protegir el seu DNA. Ho fan els bacteris que viuen al sòl i s’han d’enfrontar a diversos canvis en el medi. Exòspora: és la endospora lliure al medi després de que la cèl·lula bacteriana quedi destruida. Aquestes poden sobreviure molt de temps lliures en el medi i en condicions extremes i quan les condicions del medi torna a ser adequades per la vida del bacteri germinen i donen lloc a bacteris amb totes les seves funcions. Funcions de reproducció La reproducció dels bacteris és asexual i es duu a terme per mitjà de bipartició o fissió binària, la qual consisteix en una divisió del DNa bacterià, i quan aquest ja està duplicat, se separa la cèl·lula bacteria en dos parts, donant lloc a dues cèl·lules bacterianes. Això vol dir que les cèl·lules bacterianes filles són idèntiques entre elles, per la qual cosa, les colònies de bacteris són individus clons. Per poder obtenir variabilitat entre ells, els bacteris utilitzen mecanismes parasexuals, és a dir, intercanvien la informació genètica entre ells ja siguin de la mateixa espècie o no. Hi ha tres tipus de mecanismes parasexuals:
-Conjugació: procés pel qual un bacteri transmet informació genètica a un altre per mitjà d'un pèl sexual. Els bacteris donants de DNA s'anomenen plasmidis F+, els quals tenen la informació genètica al seu DNa per produir pèls sexuals. Els que no tenen s'anomenen plasmidis F-. D'aquesta manera, quan els bacteris F+ passen el seu DNA, és a dir, la seva informació genètica als bacteris F-, aquests es converteixen en F+, ja que han rebut la informació gènetica necessària per poder desenvolupar pèls sexuals. El plasmidi F-, el qual, ha rebut la informació genètica del plasmidi F+, recombina el seu DNA amb el DNA del plasmidi F+. Quan passa això el plasmidi passa a dir-se epistoma. D'aquesta manera, el plasmidi que abans era F- ara és F+, ja que després de la recombinació dels dos DNA té la informació per produir pèls sexuals i d'aquesta manera poder passar el seu DNa a un bacteri nou. El bacteri donant, que abans era F+, passa a ser F-. -Transducció: És un mecanisme d'intercanvi genètic accidental, a través d'un agent que no és un bacteri, com pot ser un virus. El virus (bacteriòfag) transporta al seu interior fragments de DNA de l'últim bacteri parassitat (els quals, estàn a la càpsida vírica per error). Quan el virus es disposa a parasitar al bacteri introdueix al seu interior el seu DNA, el qual, té fragments del DNA d'altres bacteris que han estat parassitats.D'aquesta manera arriba DNa d'un altre bacteri al Dna del bacteri actual, i els dos DNA poden recombinar-se. -Transformació: és un procés en el qual el bacteri és capaç d'introduir al seu interior fragments de DNA d'altres bacteris a través dels pèls sexuals. Aquest DNA es troba lliure al medi i això és degut a la destrucció anterior d'un altre bacteri. 2.3 Tipus de bacteris La classificació dels bacteris es pot fer segons: -Les característiques morfològiques -La manera que es tenyeixen amb colorants (gram+, gram-) -El tipus de nutrició. -La fisiología. -La genètica. -Les anàlisis mol·leculars.
Les espècies de bacteris conegudes s’agrupen en fílums. Els principals grups de bacteris són: -Bacteris porpres i verds: bacteris fotosintètics i anaerobis. Tnen un pigment anomenat bacterioclorofil·la. No poden utilizar l’aigua com a Font d’hidrogen i per tant no generen oxígen. El fotosistema dels bacteris porpres es sistemes membranosos semblants als tilacoides, mentre que el fotosistema dels bacteris verds es trova en els clorosomes. Els bacteris porpres i verds poden ser: -Sulfurosos: fotoautòtrofs. Utilitzen H2S com a Font d’hidrogen. -No sulfurosos: fotoheteròtrofs. Utilitzen la materia orgánica com a Font d’hidrogen. -Cianobacteris, cianofícies o algues verdres blavoses: són fotosintètics aeròbis. Tenen un pigment blau anomenat clorofil·la a. Poden ser unicel·lulars o pluricel·lulars ja que poden formar colònies filamentoses gràcies a la presnència d’una capa gelatinosa externa. La nutrició dels cianobacteris es basa en l’activitat fotosintética que produeix cromoplasma per mitjà d’un mecanismo semblant al que té lloc en els cloroplasts de les plantes. Utilitza l’aigua com a donadora d’hidrogens i desprèn oxigen. Es creu que van ser els cianobacteris els que van introduir l’oxígen a la terra. Heterocits: cèl·lules dels cianobacteris que poden fixar l’oxígen atmosfèric. Els cianobacteris viuen en una gran quantitat d’hàbitats diferents. -Bacteris nitrificants: bacteris quimoautròtrofs capaços de formar materia orgánica a partir de materia inorgánica mitjançant l’energia alliberada en les reaccions d’oxidació. Hi ha dos tipus de bacteris: -Bacteris oxidants de l’amoni. -Bacteris que tranformen els ions nitrit en ions nitrat. Els bacteris nitrificants viuen als sols I als sediments marins I són molt importants ja que tranformen la materia inorgànica nitrogenada en mol·lecules que poden aprofitar les plantes. -Bacteris fixadors de nitrogen: són bacteris gram- capaços de fixar el nitrogen a l'atmosfera. Viuen als sòls. -Bacteris entèrics: viuen a l'intestí humà i animal, s'alimenten de matèria orgànica i contribueixen a la formació d'excrements. En conjunt s'anomenen flora intestinal.
Solen ser gram- i són anaerobis facultatius que oxiden glucosa, tot i que si hi ha oxígen poden ser aerobis. Exemples: escherichia coli, salmonella. -Espiroquetes: bacteris prims, llargs i ondulats. Tenen fibril·les internes al citoplasma que donen mobiment al bacteri quan roten. Viuen generalment en medis aquàtics. -Bacteris de l'àcid làctic: Bacteris anaerobis tolerants a l'oxígen, gram+, oxiden el glicogen i produeixen àcid làctic com a producte final. Viuen en productes animals i vegetals i en la zona digestiva i urogenital dels humans, però no són patògens. -Micoplasmes: no tenen paret bacteriana i tenen esterols a la membrana plasmàtica. solen ser patògens. 2.4 Importància dels bacteris en els cicles biogeoquímics Els bacteris pasen a formar part de la matèria inerta inorgànica a formar part de matèria constitutiva d'éssers vius i després, un altre cop a la matèria inorgànica inerta. Aquest cicle s'anomena cicle biogeoquímic. Els bacteris i el cicle del carboni El carboni és l'àtom més important de la matèria viva. Molts bacteris són fotòtrofs, això vol dir que són capaços de fixar el CO2 atmosfèric i fixar el carboni en mol·lècules orgàniques (H2O) quan fan la fotosíntesi, i per tant si hi ha llum. Però també respiren, és a dir, degraden la matèria orgànica i alliberen CO2 a l'atmosfera. Els bacteris desintegradors fan reaccions de descomposició a la matèria orgànica amb: -La fermentació butírica, amb la qual, poden descompondre les restes vegetals (glúcids). -La fermentació pútrida, amb la qual, es descompon la matèria orgànica protèica o aminoàcida. Tenen la capacitat d'oxidar el metà. Alguns bacteris són capaços d'utilitzar els hidrocarburs com a font de matèria orgànica per al seu metabolisme. L'oxidació s'ha d'efectuar en ambient aeròbic. Hi ha alguns bacteris que s'utilitzen per degradar hidrocarburs, els quals, s'anomenen bioremediació (es fan servir per degradar les taques de petroli, l'oxiden i per tant, el degraden). Els bacteris i el cicle del sofre Els bacteris oxidants del sofre, oxiden el sofre o els sulfurs i produeixen sulfats, amb els quals, obtenen energia per dur a terme les funcions vitals.
Els bacteris reductors de sulfats efectuen reaccions anaeròbiques, inverses a les anteriors, i utilitzen els sulfats com a mol·lècules receptores d'electrons i es transformen en sulfurs. Són abundants als medis aquàtics. Els bacteris i el cicle del nitrogen Hi ha diferents bacteris que participen en el cicle del nitrogen: -Bacteris desintegradors: quan moren els animals o plantes degraden els compostos orgànics mitjançant la fermentació pútrida, i així generen amoníac. Així el sòl es va enriquint d'amoníac mitjançant l'amonificació. -Bacteris nitrificants: desenvolupen el procés de nitrificació i onxiden l'amoníac. -Altres bacteris: fan anaeròbicament la desnitrificació (transformen els nitrats en N2 gasos que incorporen a l'atmosfera). -Bacteris fixadors: són capaços d'aprofitar el N2 gasós ifixar-lo a les mol·lècules orgàniques, procés anomenat fixació del nitrogen. Els bacteris i el cicle del fòsfor Aquests bacteris poden descomposar la matèria orgànica i poden incorporar els fosfats al sòl i solubilitzar-los perquè puguin ser utilitzats per les plantes.
3. Els arqueobacteris Arqueobacteri: són procariotes generalment anaerobis i acostumen a viure en condicions extremes de temperatura i salinitat. Són els més antics, és a dir, els que van aparèixer abans. Es poden distigir 3 grups d’arqueobacteris: - Arqueobacteris halòfis: viuen en aigües hipersalines. -Arqueobacteris termòfils: viuen en aigües termals i hábitats volcàniques riques en sofre. -Arqueobacteris metanògens: viuen en condicions d’anaerobiosi i poden produir metà a partir de diferents substrats. Les principals característiques dels arqueobacteris: - Són els que produeixen metà als pantans i a les zones embasssades. -Són els que produeixen el gas metà a les plantes depuradores d’aigües residuals.
-Són els que produeixen el gas metà en els aparells digestius.
4.Els microorganismes eucariotes Les algues i els fongs poden ser macroscòpics o microscòpics. Els protozous són tots microscòpics, són eucariotes i per tant tenen orgànuls al citoplasma. Les algues I els protozous pertanyen als protist. 4.1 Les algues microscòpiques Les algues microscòpiques tenen cloroplast a les cèl·lules i poden ser unicel·lulars o pluricel·lulars. Viuen en medis aquàtics i formen el fitoplàcton. Altres algues microscòpiques viuen en aigües dolces, a les aigües termals, al fang, i fins i tot sobre l’escorça dels arbres (líquens). Els principals grups d’algues microscòpiques són: -Algues euglenals o euglenòfils. -Diatomees o bacil·lariofícies. -Dinoflagelades o pirròfits. Són les que poden produir marees vermelles. Produeixen neurotoxines, que s’acomulen sense produir efectes nocius en animals filtradors, però quan aquestes toxines arriben als nivells tròfics de consumidors secundaris, poden produir greus efectes d’enverinament i fins i tot la mort de l’individu. 4.2 Els protozous Protozous: són microorganismes unicel·lulars eucariotes heteròtrofs. Presenten característiques d’alguns animals com deslpaçar-se, sensibilitat daban de diferents estímuls, capturar aliment i metabolisme. La reproducció és asexual i es produeix per mitjà de: -Divisió binària: d’un protozou s’en produeixen dos genèticament iguals. -Esporulació: consisteix en la formació de nombrosos protozous fills a partir d’un de sol, el que permet a aquests protozous, la qual cosa permet a aquests protozous parasitar nombroses cèl·lules de l’hoste en un periòde curt de temps. Els ciliòfors utilitzen un mètode de reproducció anomenat conjugació: Consisteix en la fusió temporal de dos individus a la qual segueix un intercanvi d’una part del DNA, de manera que s’afaboreix la variabilitat genética de l’espècie.
4.3 Els fongs microscopic Els fongs són organismes eucariotes unicel·lulars o pluricel·lulars que tenen nutrició heteròtrofa. Hi ha 4 tipus de fongs: -Fongs saprofítics: S’alimenten extraien enzims els quals digereixen l’aliment i després absorbeixen els enzims junt amb l’aliment digerit. Viuen sobretot en ambients terrestres i sobre matèria orgànica morta, d’aquesta manera poden contribuir a la descomposició. -Fongs paràsits: s’alimenten a partir de la matèria orgànica de plantes o animals vius. -LLevats: Són unicel·lulars i es reprodueixen per gemmació. Viuen en medis amb sucre i s’utilitzen molt en la indústria a causa dels processos fermentatius que duen a terme. -Hifes: fongs pluricel·lulars que produeixen filaments microscòpics. -Floridures: fongs pluricel·lulars.
5.Els virus Virus: són partícules microscòpiques constituides per un àcid nuclèic (genoma víric) que està envoltat per una càpsula protèica (càpisda) i per una coberta membranosa. No són cèl·lules, ja que no poden realitzar les tres funcions vitals per manca d’enzims. Si es troben en la fase extracel·lulars són inofensius i s’anomenen partícules víriques o virions. Els virus són capaços d’enganxar-se a la superfície de les cèl·lules de l’hoste i introduir el seu genoma víric. D’aquesta manera comença la fase intracel·lular, en la qual, com ja es troben dins de la cèl·lula tenen enzims suficients per reproduir-se. El genoma víric és capaç de destruir el DNA cel·lular i de dirigir la síntesi de cobertes de nous virus utilitzant la matèria l’energia i els enzims de la cèl·lula hoste. Per tant, per poder-se reproduir és necessàri que el virus entri dins de les cèl·lules. Segons l’hoste que parasiten, els virus es classifiquen en: -Virus bacterians o bacteriòfags. -Virus vegetals i animals. Segons la possesió de DNa o RNA poden ser: -Amb càpsida protèica
-Amb o sense coberta membranosa. 5.1 L’estructura dels virus En els virrus es poden distingir tres parts: -Genoma víric: es compon de mol·lècules de DNA o RNAperò mai poden tenir les dues alhora. L’àcid nuclèic pot ser monocatenari o bicatenari i cadena obera o circular. -Càpsida: coberta que envolta el genoma víric. La funció és protegir l’àcid nuclèic i (si no tenen coberta membranosa) reconèixer les receptors de membrana de les cèl·lules del virus que parasita. La càpsida està formada per capsòmers (proteïnes globulars). Nucleocàpsida: conjunt del genoma i la càpsida. Segons de la manera en què estàn disposats els capsòmers hi ha diversos tipus de càpsides: -Càpsida icosaèdrica: està formada per la unió de capsòmers d’un o dos tipus. Exemples: virus de les berrugues, refredat comú. -Càpsida helicoïdal: Formada per capsòmers idèntics, formant una estructura tubular buida a l’interior en la que se situa l’àcid nuclèic. Exemple: virus del mosaic del tabac. -Càpsida complexa: apareix en els virus especialitzat a parasitar bacteris, anomenats bacteriòfags. Aquesta càpsida es compon de dues parts: ·Cap: Cnté l’acid nuclèic. ·Cua: injecta l’acid nucl’eic a l’interior del bacteri. ·Base: hi ha la placa basal unida a les fibres caudals, les quals, estàn formades per proteïnes. La coberta membranosa: coberta de tipus membranós que es compon d’una doble capa lipídica (procedent de la cèl·lula parasitada) i de glicoproteïnes, la síntesi de les quals, està controlada per el genoma víric. Tenen 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. 5.2.Viroides i prions Viroides i prions: agents infecciosos més simples.
-Viroide: Petita mol·lècula de RNA de forma circular i monocatenària que no està protegida per cap coberta i infecta cèl·lules vegetals. Causen una disminució del creixement de la planta i un desenvolupament anormal de les tiges i les fulles. No poden causar enfermetats a les persones. -Prions: proteïnes amb la matexia seqüència o semblant d’aminoàcids que una proteïna normal, però que tenen un plegament anormali que són capaces de provocar que proteïnes normals es converteixin en prions, això és degut a que tenen una gran capacitat d’autoreplicació, és a dir, al tocar una proteïna normal aquesta es converteix en un prio, i si aquest nou toca una altre proteïna normal aquesta també es transformarà. Acostumen a provocar malalties neurogeneratives. No existeix cap tractament per les malalties causades per prions, ja que són resistents tant al agents físics com als químics. 5.3 El cicle dels virus Els virus no tenen funcions de nutrició i tampoc necessiten energia per relacionar-se. En canvi presenten mecanismes que els permet reproduir-se i desenvolupar un cicle vital. Es poden distingir 5 fases: -Fixació o absorció. -Penetració -Replicació -Replicació del genoma víric i síntesi de capsòmers -Acoblament dels nous virus -Lisi o alliberament. Cicle lític del bacteriòfag T4 El bacteriòfag T4 és un virus amb una càpsida complexa. el genoma és una mol·lècula de DNA bicatenària molt empaquetada. El cicle lític és un cicle en el que es produeix la destrucció de la cèl·lula hoste. Aquest cicle té 5 fases diferents: -Fase de fixació o absorció: hi ha una gran especifitat en el contacte entre el virus i les cèl·lules de l'hoste. En les cèl·lules de l'hoste hi ha molts receptors que permeten que el virió s'enganxi a través de les fibres caudals per mitjà d'enllaços quimics i després, claven les espines basals a la paret del bacteri.
-Fase de penetració: el bacteriòfag perfora la pareet cel·lular del bacteri per mitja d'enzims (lisozims) situats a la placa basal. A continuació, contrau la beina i introdueix el DNA víric a l'interior del citoplasma del bacteri. -Fase d'eclipsi: no s'observen virus a l'interior del bacteri, però hi ha una activitat metàbòlica per part del DNa del virus. El virus comença la transcripció del seu DNA en RNAm víric utilitzant nucleòtids i l'enzim RNA-polimerasa del bacteri. Alhora que la transcripció, el DNA víric es replica dins del bacteri gràcies als enzims del bacteri. A partir del RNAm del virus se sintetitzen les proteïnes víriques, les càpsides i l'enzim endolisina. -Fase acoblament: Els capsòmers es reuneixen formant càpsides i les noves mol·lècules de DNA víric es pleguen i penetren en les càpsides. -Fase de lisi o alliberament: L'enzim endolisina trenca la paret bacteriana i així poden sortir les noves càpsides víriques amb el DNA víric a l'interior per infectar altres bacteris. Cicle lisogènic Quan el virus infecta una cèl·lula no la destrueix i el seu genoma passa a incorporar-se al DNA de la cèl·lula hoste. Aquest virus s'anomenen virus atenuats o provirus i la cèl·lula receptora, cèl·lula lisogènica. El DNA del provirus pot quedar-se molt de temps dins d'una cèl·lula en estat latent, de manera que la cèl·lula efectua mitosis amb el DNA víric incorporat, i així moltes cèl·lules, les quals, provenen d'aquestes divisions cel·lulars poden quedar afectades. Queda en estat latent fins que un estímul provoca la separació del DNA víric del DNA cel·lular, i en aquest moment comença el cicle lític des de la fase d'eclipsi. Quan les cèl·lules hostes tenen un DNA víric a seu interior no poden ser infectades per altres virus, de manera que es fan immunes. Això s'hereta genèticament , ja que el DNA pròfag s'hereta amb el DNA cel·lular. Cicle del virus de la sida (virus amb coberta) El virus de la sida és molt petit i es compon d'una càpsida constituida per una proteïna. A l'interior hi ha el material genètic que són 2 fils d'RNA que es troben lligats cada un a una transcriptasa inversa. Dins de la càpsida també hi ha altres enzims: integrasa, ribonucleasa i proteasa. Tota la càpsida està envoltada per una coberta formada per una capa protèica interna i per una bicapa lipídica, a les quals hi ha diferents proteïnes enganxades entre les mol·lècules lipídiques o que es troben a fora d'aquesta.
El virus del sida és un retrovirus. Transcriu el seu genoma d'RNA a DNA en el cicle lisogènic, la qual cosa, la du a terme l'enzim transcriptasa inversa.
6.La biotecnología microbiana Biotecnologia: conjunt de processos que se serveixen de microorganismes o de cèl·lules (animals o vegetals) per obtenir determinats productes per a la microbiologia industrial i la biotecnologia microbiana. Biotecnologia microbiana: fa servir els mocroorganismes per transformar algunes mol·lècules en altres que tenen més utilitat com: -Processos fermentatius -Antibiòtics -Per obtenir vacunes -Controlar plagues d'insectes -Produir aliments Enginyeria genètica: tèncnia que s'utilitza per modificar organismes genèticament i que consisteix en introduir fragments de DNA de manera que els microorganismes puguin sintetitzar determinades substàncies o realitzar processos químics específics. la manera d'introduir aquest Dna pot ser: -Per microinjecció. -Per bales de metall recobertes de DNA. -Per plasmidis Els microorganismes utilitzats en l'enginyeria genètica provenen de la naturalesa, però s'ha seleccionat a partir de la capacitat que tenen de produir determinats productes. El que es busca és que el microorganisme sigui capaç de: -Créixer ràpidament. -Resistir quan sigui cultivat a gran escala. -Produir la substància útil en gran quantitat i tan aviat com es pugui. 6.1 Els microorganismes i els procesos de fermentació Alguns microorganismes no patògens són molt importants, ja que són capaços de transformar determinades substàncies en productes de molta importància per als humans. Són els capaço de produir les fermentacions.
Algunes de les transformacions que es duen a terme en aquests processos necessiten la cadena respiratòria metabòlica i així es pot produir una respiració aeròbica incompleta del substrat, en el que a continuació, començarà el procés de fermentació. Per això, al final també queda un compost orgànic. L'etanol es una substància obtinguda per fermentació en els fermentadors industrials. Les seves característiques són: -És un dissolvent orgànic utilitzat en la indústria. -És la substància pròpia de les begudes alcohòliques Les begudes alcohòliques que s'obtenen són: el vi, la sidra i la cervesa. També es poden aconseguir begudes alcohòliques amb més graduació a partir de la fermentació en calent, seguida de la destil·lació. Amb la fermentació també podem donar lloc als llevats, els quals, durant la fermentació desprenen CO2. L'acid làctic és una mol·lècula que té diferents usos i el vinagre o àcid acètic és una altre producte que s'obté per mitjà de la biotecnologia microbiana. 6.2 La producció d’antibiòtics Els antibiòtics són productes de síntesi i la selección dels microorganismes productors d’antibiòtics s’acostuma a fer a l’atzar en la naturalesa. La producción d’antibiòtics ha crescut espectacularment. Les causes són: -Descobriment d’espècies microbianes que tenen més capacitat de producción. -Millora dels medis de cultius, que permet que els microorganismes creixin molt ràpidament. -Selecció de soques mutants per mitjà de rajos X i rajos ultraviolats. -Millora del mètode d’extracció de l’antibiòtic de la barreja de cultiu. Un fong deixa anar antibiòtic al seu voltant per la relació de competencia que s’estableix entre ells i els bacteris per la materia orgánica. El procés que se segueix és: -S’extreuen a l’atzar bacteris de la naturalesa i es posa en un medi de cultiu. -Se separen cada una de les col·lònies i es fa el mateix amb cadascuna d’elles.
-El bacteri que s’ha cultivat es col·loca en una placa de Petri horitzontalment i altres mostres bacterianes es posen a sobre transversalment. -Es comprova quin dels bacteris transversals és el que queda inhibit per el bacteri col·locat horitzontalmenti així podré saber per a quin bacteri podré utilizar la meva mostra per destruir-lo. -A partir de la selección del bacteri produeixo l’antibiòtic. -Es fa una segona prova utilitzant diferents plaques de Petri amb diferents bacteris i aplico l’antibiòtic fabricat, i així pod´re comprobar si en el bacteri que haviua quedat inhibit aquest antibiòtic fa efecte. 6.3 La producción de vitamines, aminoàcids i enzims VITAMINES les vitamines que s’afegeixen als aliments o s’utilitzen en compostos farmacèutics són sintetitzades al laboratori. Aliment funcional: Aliment en estat natural o modificat al qual s’atribueix un efecte beneficiós per a l’organisme o de prevenció de determinades malalties perquè té dosis d’unes substàncies determinades fabricades al laboratori. Exemples: kellogs, actimel... AMINOÀCIDS Molts microorganismes poden sintetitzar aminoàcids i en processos de laboratori, provoquen que un microorganisme generi un aminoàcid en gran quantitats i per tant, més del que necessita, per la qual cosa aquest és expulsat a l’exterior i pot ser aprofitat per la indústria per potenciar el gust dels aliments. ENZIMS Els fongs i els bacteris són manipulats perquè generin més enzims dels necessàris, d’aquesta manera els expulsen i poden actuar en medis extracel·lulars, com a enzims extracel·lulars. Exemples: amilasa i pectinasa. 6.4 Els microorganismes i el control de plagues d’insectes Alguns microorganismes s’utilitzen com a bioinsecticides per controlar els paràsits que poden destruir l’agricultura. A diferencia d’un insecticida, el qual, afecta a tota una cadena tròfica, els bioinsecticides destrueix només als insectes que perjudiquen l’agricultura, és a dir, es provoca una malaltia només en aquests insectes i això provoca que aquests morin, però que no afecti a tota una cadena tròfica.
6.5 Els microorganismes i la industria alimentària En els aliments trobem microorganismes patògens. Altres microorganismes no patògens es troben contaminant els aliments més comuns. A causa d’això s’ha establert un control microbiològic dels aliments per poder determinar quins són els que causen perill per la salud humana i així poder-los eliminar. En aquest control s’obserben els microbis dels aliment amb un microscòpi òptic, es determina a quin grup pertanyen i el tipus de metabolisme que tenen. S’estableix una abundància màxima de microorganismes per a cada aliment, i després d’haver passat el control es determina quins són aptes per al consum i quins no ho són. Per evitar que abans de ser venuts aparèguin altres microorganismes als aliments s’els sotmet a diferents tractaments com: -Manipulació ascèptica -Tractament amb calor -Tractament a baixes temperatures -Deshidratació -Afegit d’additius químics -Tractament amb rajos ultraviolats i radiació ionitzant. -Liofil·lització Hi ha microorganismes que s’utilitzen per aconseguir aliments per a l’espècie humana; són els fermentadors. La fermentació es pot dur a terme a partir dels mateixos microorganismes que tenen els aliments o gràcies a microorganismes que s’afegeixen. La pasteurització La pasteurització s’utilitza per retardar la taxa de creixement dels bacteris. Es tracta d’un mètode que no mata tots els microbis presents, per això no és una tècnica d’esterilització. Consisteix un pujar i baixar la temperatura i axií acabar amb el més gran nombre d’organismes possibles. Un exemple és la llet. 6.6 Els microorganismes i l’enginyeria genética 6.7 els microorganismes i la depuració de les aigües residuals
En les plantes depuradores d’aigües residuals, el tractament secundari permet eliminar les substàncies orgàniques utilitzant diferents microorganismes, els quals, digereixen la materia orgánica que l’aigua de rebuig i després l’oxiden. Aquest procés es pot fer anaeròbicament o aeròbicament, la qual cosa, augmenta la biodegradació de les mol·lècules orgàniques. Demanda bioquímica d’oxigen (DBO): és la quantitat d’oxígen que es necesita per oxidar l’aigua i així puc calcular la quantitat de materia orgánica que hi havia en l’aigua residual, és a dir, si necessito molt oxigen per cremar tota la quantitat de materia orgánica, voldrà dir que hi havia molta materia orgánica en l’aigua residual.
