Microorganismos: Formas Celulares

1. Concepto y Clasificación

Los microorganismos son seres vivos microscópicos que requieren de un microscopio para su observación. La microbiología es la rama de la biología dedicada a su estudio.

1.1 Controversia sobre la Generación Espontánea

La teoría de la generación espontánea postulaba que la vida surgía de manera espontánea a partir de materia inerte. Needham intentó demostrarlo hirviendo caldo de carne y sellándolo herméticamente, observando posteriormente la aparición de microorganismos. Spallanzani repitió el experimento con un sellado más riguroso, sin observar crecimiento microbiano. Finalmente, Pasteur refutó la teoría al demostrar la presencia de microorganismos en el aire como responsables de la descomposición. Koch, por su parte, estableció la relación específica entre microorganismos y enfermedades, sentando las bases de la teoría microbiana de la enfermedad.

Clasificación

Los microorganismos se clasifican en:

• Procariotas (Bacterias Gram +/-, Micoplasmas, Arqueobacterias)
• Eucariotas (Protistas: protozoos, algas microscópicas y hongos mucosos; Hongos: mohos)
• Partículas Subvirales (Viroides, Priones)
• Virus

2. Bacterias

Las bacterias son microorganismos procariotas con un tamaño de 0.1 a 50 μm. Pueden presentarse aisladas o en agrupaciones. Muchas son facultativas, adaptando su metabolismo a diferentes fuentes de energía y carbono según las condiciones ambientales.

Características Estructurales

• Carecen de orgánulos y núcleo definido.
• Poseen una pared celular de peptidoglicano (mureína).
• Presentan mesosomas.
• Carecen de esteroles.
• Ribosomas 70S.
• Pueden presentar envolturas externas (cápsulas, capas mucosas).
• Estructuras de movilidad y adhesión (flagelos, fimbrias, pelos).

Características Fisiológicas

Función de Nutrición

Las bacterias presentan todas las formas de nutrición y metabolismo:

• Bacterias Autótrofas: Producen materia orgánica a partir de inorgánica. Se dividen en:
  • Fotolitotrofas: Cianobacterias, sulfobacterias verdes y rojas.
  • Quimiolitotrofas
• Bacterias Heterótrofas: Obtienen materia orgánica de otros organismos. Se dividen en:
  • Fotoorganotrofas: Captan energía de la luz.
  • Quimioorganotrofas: Obtienen materia orgánica y energía de materia orgánica.

Función de Relación

Las bacterias responden a estímulos mediante:

• Modificación del metabolismo.
• Tactismos (movimientos).
• Formación de endosporas (estructuras de resistencia).

Función de Reproducción

• División Asexual: Bipartición, Gemación.
• Fenómenos Parasexuales: Transferencia unidireccional de información genética. Tipos:
  • Transformación: Captación de ADN del medio.
  • Transducción: Transferencia de ADN mediante virus.
  • Conjugación: Transferencia de ADN a través de pilis.

Clasificación Bacteriana

• Gram-: Poseen una pared celular con una envoltura externa de lípidos que impide la tinción de Gram. Ejemplos: Cianobacterias, bacterias sulfurosas, enterobacterias.
• Gram+: Pared celular de peptidoglicano que se tiñe con la tinción de Gram. Ejemplos: Staphylococcus aureus, Clostridium tetani.
• Micoplasmas: Bacterias muy pequeñas (0.3-0.8 μm) sin pared celular. Son parásitas y causan enfermedades.
• Arqueobacterias: Pertenecen al dominio Archaea. Poseen una pared celular sin mureína y lípidos de membrana diferentes. Se clasifican según su hábitat:
  • Hipertermófilas: Altas temperaturas.
  • Termoacidófilas: Alta acidez.
  • Halófilas: Alta presión osmótica.
  • Metanógenas: Producen metano.

3. Protistas

Los protistas son organismos eucariotas unicelulares o coloniales sin tejidos diferenciados. Se clasifican en:

• Protozoos: Seres móviles unicelulares, eucariotas, con nutrición heterótrofa o fotosintética. Se reproducen asexualmente (bipartición) o sexualmente. Forman quistes de resistencia y esporas. Se mueven mediante flagelos, cilios, pseudopodos o deslizamiento.
• Algas Microscópicas: Organismos eucariotas con cloroplastos, unicelulares o coloniales. Poseen pared celular de celulosa. Reproducción sexual y asexual. Pueden ser móviles o fijas. Habitan en ambientes acuáticos (fitoplancton).
• Hongos Mucosos: Organismos eucariotas heterótrofos con un ciclo de vida complejo (fase móvil, fase plasmodial). Presentan características de hongos y protozoos. Se alimentan por fagocitosis.

4. Hongos

Los hongos son organismos eucariotas unicelulares o filamentosos, quimioorganotrofos que se alimentan por absorción de nutrientes. Habitan en el suelo, materia en descomposición o como parásitos. Se reproducen asexualmente (gemación) o sexualmente (esporas). Su estructura puede ser unicelular, filamentosa (hifas septadas o no septadas) con pared celular de quitina, celulosa o ambas.

Clasificación según Morfología

• Hongos Filamentosos: Formados por hifas que se unen para formar micelios.
• Hongos Formadores de Setas: Forman cuerpos fructíferos a partir de hifas.
• Levaduras: Unicelulares, no forman hifas ni micelios. Responsables de fermentaciones y enfermedades vegetales.

Los Virus

1. Concepto, Estructura y Composición

Los virus son formas acelulares compuestas por un fragmento de ácido nucleico y una cubierta proteica. No se consideran seres vivos ya que no realizan funciones vitales, pero son capaces de replicarse dentro de una célula hospedadora.

Composición

• Ácido nucleico (ADN o ARN, monocatenario o bicatenario).
• Cápside (cubierta proteica formada por capsómeros).
• Envoltura membranosa (en algunos virus).

Estructura

• Virus Helicoidales: Forma de varilla, capsómeros con una sola proteína.
• Virus con Simetría Icosaédrica: Forma de icosaedro, cada cara formada por subunidades proteicas.
• Virus Complejos: Formas y simetrías diversas (bacteriófagos).

2. Ciclo Vital

El ciclo vital de los virus presenta dos fases:

• Extracelular: Fase inerte sin manifestación de vida.
• Intracelular: Ciclo lítico o lisogénico.

Ciclo Lítico

1. Adsorción Específica: Unión entre proteínas de la cápside y la membrana de la célula hospedadora.
2. Penetración: Inyección del ácido nucleico, endocitosis o fusión de membranas.
3. Replicación: Utilización de la maquinaria biosintética de la célula hospedadora y enzimas virales.
4. Síntesis de Componentes Virales
5. Maduración: Ensamblaje de partículas virales.
6. Liberación: Salida de los virus por lisis o gemación de la célula hospedadora.

Ciclo Lisogénico

Ocurre en virus bacteriófagos (virus temperados). No se producen partículas virales.

3. Tipos de Virus

Según su Genoma y la Formación de ARNm

Según la Célula Hospedadora

• Bacteriófagos: Infectan bacterias (ADN o ARN).
• Virus Animales: Infectan células animales (icosaédricos, helicoidales, eucariotas).
• Virus Vegetales: Infectan células vegetales (ARN, icosaédricos, helicoidales, eucariotas).

4. Partículas Subvirales

Son partículas más pequeñas que los virus:

• Viroides: Pequeñas moléculas de ARN monocatenario circular, sin proteínas asociadas. Son parásitos de plantas y no codifican proteínas.
• Priones: Partículas proteicas infecciosas formadas por modificación de proteínas normales. Causan enfermedades degenerativas del sistema nervioso central.

Microorganismos Beneficiosos y Perjudiciales

1. Ciclos Biogeoquímicos y Microorganismos

Los ciclos biogeoquímicos son procesos cíclicos que describen las transformaciones de los elementos químicos debido a la actividad biológica. Los microorganismos desempeñan un papel fundamental en estos ciclos.

Ciclo del Carbono

El reservorio principal de carbono es la atmósfera y las rocas calizas. Los microorganismos productores (bacterias fotosintéticas y protistas) fijan el CO2, mientras que los consumidores (protistas y bacterias) y descomponedores (bacterias y hongos) lo liberan.

Ciclo del Nitrógeno

Los microorganismos son esenciales para la fijación del N2 atmosférico. Los fijadores de N2 (cianobacterias, Rhizobium, Azotobacter) poseen la enzima nitrogenasa, que se inactiva en presencia de O2. Las bacterias nitrificantes convierten el amonio (NH4+) en nitritos y nitratos, forma asimilable por las plantas.