MARTA LÓPEZ RODRIGUEZ

LAB 2012 2013

ÍNDICE

Portada

Índice

Introducción

Diversidad de los microorganismos

Virus

Protozoos

Hongos

Algas

Organismos Unicelulares

Clasificación de los Reinos

Descubrimiento de los microorganismos

Observación de los microorganismos

Bibliografía

INTRODUCCION

Los microorganismos pueden ser considerados en términos generales con doscriterios que son antagónicos. Uno corresponde a las actividades útiles que tienenalgunos para obtener bienes o servicios y otro completamente distinto correspondea los efectos perjudiciales que ocasionan que están generalmente asociadosa la producción de enfermedades, tanto en el hombre como en los animales, y quetambién se pueden extender al deterioro producido sobre alimentos y materialesdiversos.La Microbiología Industrial se ocupa fundamentalmente de las actividadesútiles de los microorganismos.El término microorganismo se aplica en esta monografía, con el mismo criterioque el utilizado por Palleroni, o sea a organismos tales como bacterias, hongosy levaduras, es decir procariotas y eucariotas con inclusión de algas microscópicas,pero que no comprende a los virus. Aunque existen aplicaciones industrialesde los virus como es el caso de la producción de algunas vacunas esos procesosquedan excluidos de esta monografía.Las aplicaciones de los microorganismos datan de tiempo inmemorial. Elhombre hizo uso de ellos sin saber que éstos existían desde que inventó o descubrió

al azar la manera de hacer cerveza, vinagre, vino o pan. La cerveza era conocidaantes del 6000 a.C. por sumerios y babilonios, y en el antiguo Egipto existíaya verdadera producción en 1700 a.C.; el vinagre se producía desde antes de esafecha y el vino es también muy antiguo, ya que existe evidencia de su producciónantes del 2000 a.C. en Egipto y China, y finalmente el pan se conoce desde 4000a.C. aproximadamente.Se puede afirmar que hasta comienzos del siglo XX existe muy poco o ningúncontrol de los procedimientos utilizados para la elaboración de esos productos oalimentos. En un análisis cronológico se pueden fijar 4 grandes etapas en el desarrollode la Microbiología Industrial: 1) hasta 1900; 2) 1900-1945; 3) 1945-1979y 4) 1979 hasta el presente, y considerar el comienzo del siglo como el inicio decierto control en los procesos de utilización de cultivos puros.A partir de 1900 comienza la etapa de producción de una serie de productosnuevos que se suman a los conocidos desde la más remota antigüedad, y que sonla levadura de cerveza, glicerol, ácido láctico, acetona butanol y etanol.Hasta el 1945 poco se esperaba del futuro de la Microbiología Industrial, yaque solamente unos pocos productos eran fabricados con microorganismos, y ademásvarios de esos productos podían obtenerse por otras vías, ya más convenientespor razones económicas, como etanol, ácido láctico o acetona butanol.Con el advenimiento de la penicilina en 1945 y la necesidad de su producción,se produce un impacto formidable sobre los procedimientos microbiológicos,ya que se plantea el desafío de la producción en gran escala en condiciones demucho mayor control y con necesidad de operaciones más complejas para la separacióny purificación de los productos. Como consecuencia de los avances logradosen esos desarrollos se produce en pocos años la aparición de un gran número denuevos productos, como otros antibióticos, aminoácidos, esteroides, enzimas, biomasa

aplicada a la alimentación animal y humana (proteínas unicelulares), nucleótidos,etc.

A partir de 1979 la Microbiología Industrial recibe un nuevo y notable impulsoque se suma al anterior cuando se concretan a nivel de procedimientos prácticoslas posibilidades que ofrece la ingeniería genética, disciplina surgida comoconsecuencia del avance de la Biología Molecular. Este nuevo impulso posibilitala producción industrial, basada en la utilización de microorganismos recombinantes,de sustancias nuevas nunca producidas antes por esa vía como la insulina,hormona de crecimiento, y otras de muy reciente aparición en elmercado de productos relacionados con el área de la salud.Con la evolución cronológica comentada se fue también produciendo una evoluciónen los conceptos involucrados, ya que con el avance de los conocimientos ysobre todo con la necesidad de resolver problemas de producción vinculados aprocesos cada vez más complejos, se fue haciendo necesaria la participación deingenieros y bioquímicos además de los microbiólogos, y se fue produciendo tambiénla integración de conocimientos provenientes de varias disciplinas. Se fueprofundizando, por ejemplo, el estudio de los microorganismos de interés industrial,no sólo en sus aspectos microbiológicos, sino también en relación a los requerimientossurgidos de las aplicaciones industriales de los mismos. Se fue asídiferenciando la metodología general empleada en la selección, mantenimiento ymejoramiento de los microorganismos, ya que estos aspectos debían orientarse alos productos de interés y al aumento de la productividad de las cepas empleadas.Lo mismo sucedió con los requerimientos de los medios de producción quedeben incluir consideraciones económicas además de las microbiológicas. En losaspectos tecnológicos se produjeron también evoluciones necesarias, ya que delas cubas clásicas de fermentación construidas de materiales diversos y con poca

instrumentación se pasó a birreactores de acero inoxidable muy instrumentados.El desarrollo de los procesos en los reactores y la interacción microorganismo-medio que en los mismos requirió aportes fundamentales de la Bioquímica yFisiología Microbiana, como el conocimiento de las rutas metabólicas, cinéticaenzimática, mecanismos de regulación y estudios acerca de la influencia del medioambiente sobre la productividad del proceso. Con respecto a la Tecnología seincorporaron conocimientos fundamentales de fenómenos de transporte comotransferencia de materia, calor y cantidad de movimiento y criterios de cambiode escala.Por otra parte, y como consecuencia de la contribución de otras disciplinasbásicas como la Química, se fueron incorporando también conceptos de termodinámicay estequiometria que se integraron con los de la cinética enzimática paraser aplicados al crecimiento microbiano y a la formación de productos. Con todosesos conceptos emanados de la Microbiología, Química, Bioquímica y Tecnología,se constituyeron las bases de la Microbiología Industrial actual.La presente monografía considera esencialmente las bases de la MicrobiologíaIndustrial sin entrar en los aspectos ingenieriles, es decir trata de aquellostemas que corresponden al microorganismo como su selección, mantenimiento ymejoramiento, el diseño y formulación de los medios, estequiometria y cinéticadel crecimiento microbiano y de formación de producto y modos de operación delos reactores. Finalmente y como ejemplo de aplicación se consideran dos industriastípicas y el tratamiento de efluentes.

MICROBIOLOGIA. DIVERSIDAD DE LOS MICROORGANISMOS

El mundo microbiano es extremadamente complejo y resultado de 3.500 millones de años de evolución. Del enorme número de especies que existen, sólo un pequeño porcentaje son objeto de

estudio de la Microbiología Médica.

 Entre lo microorganismos que infectan o coexisten con el hombre se encuentran los hongos, las bacterias, los virus y los protozoos. La Microbiología Médica incluye también el estudio de los parásitos multicelulares que causan enfermedad al hombre, que en algún momento de su ciclo de vida presentan formas microscópicas.Los hongos y lo protozoos tienen muchas características que los asemeja a las células de los mamíferos o de las plantas. Son organismos eucariotas, que poseen membrana nuclear,  lo que determina la presencia de un núcleo verdadero, con varios cromosomas, aparato mitótico, mitocondrias y otros orgánulos membranosos en el citoplasma, membrana citoplasmática que contiene esteroles y la capacidad de reproducirse sexualmente. Estos microorganismos eucariotas presentan tamaño variable, pero su diámetro o sección, cuando se trata de formas alargadas, no supera los 10 micrómetros (µm). Algunos pueden ser bastante largos y la mayoría de los hongos y protozoos pueden cultivarse en medios artificiales.Las bacterias son más pequeñas, más simples y evolutivamente más primitivas que los hongos y protozoos. Su material nuclear está compuesto por una única molécula de ADN circular, que constituye el único cromosoma bacteriano, sin una membrana nuclear que lo separe del citoplasma. Por esto a las células bacterianas se las denomina procariotas

Los virus constituyen un grupo completamente distinto de agentes infecciosos, ya que para replicarse deben parasitar una célula viva, sea animal, vegetal o bacteriana. Los virus son microorganismos muy pequeños que contienen información genética contenida en moléculas de ADN o ARN, pero nunca en ambos simultáneamente. La mayoría de los virus maduros tienen una envoltura proteica y algunos presentan una envoltura externa de naturaleza lipídica que la adquieren de la célula huésped que infectan. Los virus carecen de las enzimas y maquinaría metabólica necesarias para la síntesis proteica y para replicarse independientemente. Por el contrario los virus poseen material genético  que se apropia de la maquinaria biosintética de la célula huésped para producir todos los componentes individuarlos y ensamblarlos en nuevas partículas virales. Mediante este mecanismo una partícula viral que infecta una célula puede generar varios miles de partículas simultáneamente. En algunos casos, la replicación del virus produce la muerte de la célula huésped y la invasión de nuevas células. En otros casos el virus no 

destruye a la célula y coexiste con ella, afectando su metabolismo y su función. Existe otros casos en que el ácido nucleído viral se integra al ADN de la célula huésped y se transmite a la progenie celular, generando una infección latente, algunas infecciones de este tipo producen transformación celular asociándose con una alta incidencia de tumores.Aunque algunos virus pueden coexistir con el hombre sin enfermarlo, la mayoría de los microorganismos comensales del ser humano son bacterias, hongos y algunos protozoos.

VIRUS

En biología, un virus (del latín virus, «toxina» o «veneno») es un agente infeccioso microscópico que sólo puede multiplicarse dentro de las células de otros organismos. Los virus infectan todos los tipos de organismos, desde animales y plantas, hasta bacterias y arqueas. Los virus son demasiado pequeños para poder ser observados con la ayuda de un microscopio óptico, por lo que se dice que son submicroscópicos. El primer virus conocido, el virus del mosaico del tabaco, fue descubierto por Martinus Beijerinck en 1899, y actualmente se han descrito más de 5.000, si bien algunos autores opinan que podrían existir millones de tipos diferentes. Los virus se hallan en casi todos los ecosistemas de la Tierra y son el tipo de entidad biológica más abundante. El estudio de los virus recibe el nombre de virología una rama de la microbiología.

A diferencia de los priones y viroides, los virus se componen de dos o tres partes: su material genético, que porta la información hereditaria, que puede ser ADN o de ARN; una cubierta proteica que protege a estos genes —llamada cápside— y en algunos también se puede encontrar una bicapa lipídica que los rodea cuando se encuentran fuera de la célula —denominada envoltura vírica—. Los virus varían en su forma, desde simples helicoides o icosaedros hasta estructuras más complejas. El origen evolutivo de los virus aún es incierto, algunos podrían haber evolucionado a partir de plásmidos (fragmentos de ADN que se mueven entre las células), mientras que otros podrían haberse originado desde bacterias. Además, desde el punto de vista de la evolución de otras especies, los virus son un medio importante de transferencia horizontal de genes, la cual incrementa la diversidad genética.

Los virus se diseminan de muchas maneras diferentes y cada tipo de virus tiene un método distinto de transmisión. Entre estos métodos se encuentran los vectores de transmisión, que son otros organismos que los transmiten entre portadores. Los virus vegetales se propagan frecuentemente por insectos que se alimentan de su savia,

como los áfidos, mientras que los virus animales se suelen propagar por medio de insectos hematófagos. Por otro lado, otros virus no precisan de vectores: el virus de la gripe (rinovirus) se propaga por el aire a través de los estornudos y la tos y los norovirus son transmitidos por vía fecal-oral, o a través de las manos, alimentos y agua contaminados. Los rotavirus se extienden a menudo por contacto directo con niños infectados. El VIH es uno de los muchos virus que se transmiten por contacto sexual o por exposición con sangre infectada.

No todos los virus provocan enfermedades, ya que muchos virus se reproducen sin causar ningún daño al organismo infectado. Algunos virus como el VIH pueden producir infecciones permanentes o crónicas cuando el virus continúa replicándose en el cuerpo evadiendo los mecanismos de defensa del huésped. En los animales, sin embargo, es frecuente que las infecciones víricas produzcan una respuesta inmunitaria que confiere una inmunidad permanente a la infección. Los microorganismos como las bacterias también tienen defensas contra las infecciones víricas, conocidas como sistemas de restricción-modificación. Los antibióticos no tienen efecto sobre los virus, pero se han desarrollado medicamentos antivirales para tratar infecciones potencialmente mortales.

PROTOZOOS

Son organismos animales microscópicos formados por una sola célula (unicelulares), heterótrofos, que viven en medios líquidos, son capaces de moverse y se reproducen por bipartición (la célula se divide en dos). Algunos de ellos pueden formar colonias.

Los protozoos son los animales más sencillos ya que están formados por una sola célula y mediante esa única célula realizan todas las funciones vitales.

Según algunas clasificaciones, los protozoos se incluyen en el reino Protistas, junto con otros organismos unicelulares cuyo núcleo celular está rodeado de una membrana. Los protozoos no tienen estructuras internas especializadas a modo de órganos o, si las tienen, están muy poco diferenciadas.

Entre los protozoos se suelen admitir varios grupos:

- los Flagelados del grupo de los Zoomastiginos, con muchas especies que viven como parásitos de plantas y de animales.

Los protozoos flagelados o mastigóforos están provistos de uno o varios flagelos que les permiten moverse.

Se reproducen por división longitudinal (a lo largo); viven libremente y muchos son parásitos que producen enfermedades, algunas muy graves, especialmente las tricomoniasis, la enfermedad del sueño, la enfermedad de Chagas, la leptomoniasis, etc.

En la clase de los flagelados se incluyen los fitoflagelados o dinoilagelados, que se estudian en el Reino Vegetal (Algas

Paramecio

unicelulares).

- los Ameboides del grupo Sarcodinos, que incluyen a los Foraminíferos y Radiolarios, y que son componentes importantes del plancton;

- los Cilióforos, que son ciliados, con diversos representantes que poseen estructuras especializadas que recuerdan a la boca y al ano de los organismos superiores;

- los Cnidosporidios, parásitos de invertebrados, de peces y de algunos reptiles y anfibios, y

- los Esporozoos, con diversas especies parásitas de animales y también de seres humanos.

Son todos parásitos que carecen de órganos locomotores y digestivos.

Este tipo de reproducción cíclica origina algunas enfermedades graves, como las fiebres terciarias o paludismo.

Habitantes del mundo

Se conocen más de cincuenta mil especies de protozoos, que incluyen organismos tan conocidos como los paramecios y las amebas, que pueden vivir aislados o formando colonias.

Muchas especies viven en hábitats acuáticos como océanos, lagos, ríos y charcas. Su tamaño varía desde dos hasta setenta micrómetros. Los protozoos se alimentan de bacterias, productos de desecho de otros organismos, algas y otros protozoos.

Muchas especies son capaces de moverse utilizando diversos mecanismos: flagelos, estructuras propulsoras con forma de látigo; cilios de aspecto piloso, o por medio de un movimiento ameboide, un tipo de locomoción que implica la formación de

pseudópodos

Los protozoos son abundantísimos y se encuentran en todos los lugares de la tierra, en especial, en los sitios húmedos. Son, frecuentemente, parásitos sobre animales, plantas y sobre el hombre, y pueden producir enfermedades.

Ameba

Respiración

La respiración la realizan a través de la membrana celular y por las partículas de agua absorbidas con el alimento.

Cuando la vacuola pulsátil está llena de agua, se abre y lo libera al exterior.

Alimentación

La alimentación de los protozoos suele realizarse mediante la captura del alimento que penetra en el citoplasma a través de una abertura de la membrana.

En el citoplasma se forman vacuolas nutritivas y los residuos son expulsados por las vacuolas fecales.

El paramecio succiona el alimento produciendo un torbellino con los cilios.

Las amebas atrapan el alimento rodeándolo con los seudópodos que forman.

Excreción

En el citoplasma se forman vacuolas nutritivas y los residuos son expulsados por las vacuolas fecales. Dichos residuos pueden ser sales minerales que sirven para depurar las aguas servidas.

Reproducción

Los protozoos pueden reproducirse por bipartición (división en dos), por gemación (crecimiento de una yema o célula hija) y por esporulación (fragmentación de la célula madre en esporas).

 

Algunos Protozoos

Tripanosoma gambiensis

El tripanosoma es el causante de la enfermedad del sueño, y es transmitida por la mosca tsé-tsé.

 

Trichomonas

Entamoeba histólica.

Sarcodina

Causante de varias enfermedades, en la boca, intestino, vagina. Otros tienen cirros en forma de patas.

Viven en aguas dulces o marinas.

Unos, como los Ameboides, no tienen membrana rígida; otros, los foraminíferos, radiolarios y heliozoos poseen un esqueleto silíceo o calcáreo y sus seudópodos son radiantes de infinidad de formas y dibujos.

Existen en inmensas cantidades en mares y ríos, formando parte importante del plancton.

 

Ciclo del Paludismo

La hembra del mosquito Anopheles pica al hombre y le inocula esporozoitos del Plasmodium.

Luego, en el hígado, se multiplican en gran cantidad.

Seguidamente invaden los glóbulos rojos de la sangre.

Locomoción

Los protozoos se mueven de diversas formas.

Clasificación de los protozoos según su modo de desplazarse

Rizópodos: Poseen pseudópodos (falsos pies), que son prolongaciones de la célula que les sirven para el movimiento y para alimentarse. Un ejemplo característico es la ameba. También los foraminíferos (con un caparazón por cuyos orificios salen los pseudópodos) y la Entamoeba histolítica, que produce la disentería, enfermedad propia de los países tropicales y que produce unas diarreas muy intensas.

Ciliados: Se desplazan por cilios, filamentos cortos y numerosos que rodean su cuerpo. Pueden poseer dos núcleos. Como ejemplos podemos citar el Paramecio y la Vorticela.

Paramecio reproduciénd

ose por bipartición.

Flagelados: Para moverse utilizan unos filamentos largos y poco numerosos, llamados flagelos.  

Muchos son de vida libre y otros son parásitos, como el Tripanosoma, que produce la enfermedad del sueño.

El tripanosoma es transportado por la saliva de la mosca tsé-tsé, que contagia al picar a otros seres vivos.

Esporozoos: Son todos parásitos de células. Carecen de órganos de locomoción. Se reproducen por división múltiple, formando numerosas esporas. Un representante es el Plasmodio, que produce la malaria, también llamada paludismo, es una enfermedad de los glóbulos rojos de la sangre. El plasmodio es transmitido por la hembra del mosquito Anopheles.

HONGOS

Los hongos son un reino de seres vivos unicelulares o pluricelulares que no forman tejidos y cuyas células se agrupan formando un cuerpo filamentoso muy ramificado.      El conjunto de filamentos de un hongo se llama micelio, y cada filamento se denomina hifa. A veces las células que forman el micelio pueden parecer falsos tejidos. Las células de los hongos tienen una pared celular de quitina, sustancia propia de los animales artrópodos. Raramente acumulan también celulosa.      Los hongos tienen alimentación heterótrofa, puesto que no pueden realizar la fotosíntesis porque no tienen clorofila. Tienen digestión externa, pues vierten al exterior enzimas digestivas, sustancias proteicas que actúan sobre los alimentos dividiéndolos en moléculas sencillas, que atacan a los alimentos. Los hongos absorben los alimentos después de digerirlos.      Según su tipo de vida, los hongos pueden ser saprofitos, parásitos y simbiontes. Los hongos saprofitos, como el champiñón o la trufa, se alimentan de sustancias en descomposición. Los hongos parásitos se alimentan de los líquidos internos de otros seres vivos. Los hongos simbiontes se asocian con otros organismos y se benefician mutuamente.      Los hongos viven en lugares húmedos, con abundante materia

Tripanosomas en

sangre

orgánica en descomposición y ocultos a la luz del sol. También pueden habitar medios acuáticos o vivir en el interior de ciertos seres vivos parasitándolos.      La reproducción de los hongos puede ser asexual, por esporas, y sexual. Las hifas haploides pueden dar lugar por mitosis, es decir, asexualmente, a unas esporas llamadas conidios o conidiosporas. Las hifas diploides resultante de la unión de dos hifas haploides pueden dar lugar, por reproducción sexual, a esporas en unas estructuras tipo asca o tipo basidio. Hay dos clases de hifas: hifas cenocíticas, sin tabiques de separación entre células, e hifas tabicadas, con ellos.      Se incluyen ciertos parásitos de las patatas y de la vid entre los oomicetes; mohos y pestes de moscas y orugas entre los zigomicetes; muchos parásitos, mohos, trufas, colmenillas y levaduras entre los ascomicetes; tizón y roña, y la mayoría de las especies comestibles, entre los blasidiomicetes. Según las localidades varía el sentido y extensión del significado de los nombres hongo o seta.

ALGAS

Las algas eucariotas se incluyen dentro del Reino Protoctistas. Son seres autótrofos fotosintéticos, puesto que son capaces de formar materia orgánica utilizando la energía lumínica y la materia inorgánica.

 

Pueden ser unicelulares o pluricelulares. La mayoría presentan una pared celular formada por moléculas de celulosa. En las algas pluricelulares, las células no se organizan formando tejidos. La estructura formada se denomina talo.

Para realizar la fotosíntesis utilizan distintos pigmentos, dando al organismo un color específico que se usa como criterio de clasificación. Se pueden reproducir de forma asexual, por bipartición, en unicelulares, y por fragmentación, en pluricelulares. También se reproducen de forma sexual formando gametos. En cuanto al ciclo biológico que presentan puede ser haplonte, diplonte o diplohaplonte.

Las algas viven en hábitats acuáticos, dulces o marinos, o con alto contenido de humedad, como en los bosques umbríos. Tienen aplicaciones variadas, desde la farmacológica, hasta la alimentaria.

Los grupos más representativos aparecen recogidos en el siguiente cuadro:

División Euglenofitas

Dinoflageladas

Crisofitas (Diatomeas)

Clorofitas

Feofitas

Rodofitas

Imagen

Estructura Unicelular Unicelular Unicelular

Unicelular / Pluricelular

Pluricelular

Unicelular / Pluricelular

Coloración Verde

Pardo amarillento o rojizo

Pardo Verde Pardo Rojo o violeta

Pigmentos

Clorofila, carotenos y xantofilas

Clorofila, carotenos y xantofilas

Clorofila, carotenos y xantofilas

Clorofila y carotenos

Clorofila, carotenos, fucoxantina

Clorofila, carotenos, ficoeritrina, ficobilina, ficocianina

Pared celular

No presenta Celulosa Celulosa y

síliceCelulosa

Celulosa Celulosa

Movimiento

Presenta movimiento con dos flagelos de distinto tamaño

Móviles, gracias a dos flagelos

Inmóviles, con caparazón duro de dos valvas

Móviles las unicelulares. Las pluricelulares sólo móviles los gametos

Móviles sólo los gametos 

Sin movimiento

LOS ORGANISMOS UNICELULARES

Son los seres vivos más sencillos y se conocen también como microorganismos o microbios, porque sólo pueden ser observados al microscopio. La microbiología es la ciencia que estudia estos organismos.

CARACTERÍSTICAS

La principal característica que tienen en común todos los microorganismos es su tamaño diminuto. Como consecuencia de ello, los microorganismos poseen algunas ventajas:

La disminución del tamaño supone un aumento de la relación superficie/volumen. Y, por ello, la superficie de contacto con el medio externo es mayor, lo que facilita un rápido intercambio de sustancias con el exterior.

Las pequeñas dimensiones hacen que los compartimentos celulares estén muy próximos, por lo que las reacciones metabólicas son rápidas. Como consecuencia, los microorganismos consumen los nutrientes del medio con rapidez y originan muchos productos de desecho que son eliminados al exterior, alterando en poco tiempo el medio en el que viven.

Se multiplican muy rápido. Reproduciéndose por procesos de bipartición, gemación y esporulación, todos ellos basados en la mitosis.

Pueden vivir en multitud de ambientes; algunos de ellos de los más inhóspitos en los que es capaz de crecer un ser vivo.

Muchos se agrupan formando colonias.

CLASIFICACIÓN

Existen organismos unicelulares en tres de los cinco reinos:

Reino Monera:

Pertenecen a este reino las bacterias, organismos procariotas que presentan una gran variedad de formas de vida, las hay con nutrición autótrofa (fotosintetizadoras y quimiosintetizadoras) y heterótrofa (saprófitas, descomponedoras o parásitas, causantes estas últimas de enfermedades como la tuberculosis o la sífilis).

Según su forma se clasifican en cocos (forma esférica), vibrios (forma de como), espirilos (forma de tirabuzón) y bacilos (forma de bastón).

La mayor parte de nuestra experiencia con las bacterias está relacionada con las especies patógenas. Aunque algunas bacterias causan enfermedades, otras muchas viven sobre la superficie o en el interior del cuerpo humano y previenen las enfermedades. Además, las bacterias desempeñan funciones esenciales en el medio ambiente y en la industria.

Organismos quimiolitoautótrofos aislados del agua del río Tinto o de zonas adyacentes. (A) Crecimiento sobre medio sólido de bacterias oxidadoras del Fe; (B) Fotografía al microscopio electrónico de transmisión (MET) de Acidithiobacillus thiooxidans; (C) Fotografía al MET de una bacteria oxidadora de Fe, posiblemente Leptospirillum sp.; (D) Fotografía al MET de un aislado quimiolitoautótrofo y termófilo, posiblemente una arquea Sulfolobal; (E) Leptospirillum ferrooxidans al microscopio óptico con contraste de fases; (F) Bacterias quimiolitoautotrofas alrededor de un grano de azufre elemental.

Reino Hongos: Son organismos eucariotas con nutrición autótrofa, la mayoría son descomponedores, pero también los hay que establecen relaciones de simbiosis con otros organismos como es el caso de los líquenes, donde se asocian con un alga, y otros son parásitos produciendo algunos de ellos graves enfermedades.

Algunos hongos unicelulares se emplean en la producción o fabricación de alimentos. Las levaduras, por ejemplo, son necesarias en la fabricación del vino, en la fermentación del pan y en la elaboración de la cerveza, otros se emplean en el proceso de maduración del queso, en los quesos Brie, Camembert y Roquefort.

Muchos hongos también producen compuestos que son útiles en diversos procesos industriales.

Los hongos también son muy importantes en la producción de antibióticos; por ejemplo, la penicilina, la ciclosporina, la cefalosporina y la griseofulvina son utilizadas para luchar contras las enfermedades fúngicas y bacterianas.

Los hongos también se están convirtiendo en una herramienta de gran utilidad en la lucha contra la contaminación del medio ambiente. La acumulación de pesticidas y otros contaminantes está provocando la destrucción de numerosos ecosistemas y, por tanto, situando a muchas especies animales y vegetales en peligro. Ciertas especies de hongos se emplean en los procesos de biorremediación (utilización de microorganismos para eliminar la contaminación del medio ambiente).

Microfotografías de diferentes hongos aislados del río Tinto. (A) Scytalidium thermophilum; (B) Posible Acremonium sp.; (C) Scytalidium acidophilum; (D) Lecythophora hoffmannii; (E) Cepa de clasificación incierta caracterizada por la pigmentación oscura de las hifas y la formación de incipientes esclerocios; (F) Imagen de la alta densidad de hifas de hongos encontradas en distintas partes del río.

Reino Protoctista:

Incluye dos tipos de organismos unicelulares eucariotas, las algas unicelulares y los protozoos.

Algas unicelulares: son los organismos fotosintéticos más importantes del planeta, pues capturan mayor cantidad de energía solar y producen más oxígeno que todas las plantas juntas. Las algas constituyen, además, el primer eslabón de la mayor parte de las cadenas alimentarias acuáticas, al formar parte del plancton, y sustentan a una gran diversidad animal.

Fotografías al microscopio óptico de distintos tipos de algas observadas en el río Tinto. (A) Filamentos algales del género Klebsormidium; (B) Aspecto macroscópico de los filamentos en el río; (C) Diatomeas; (D) Aspecto macroscópico de acumulaciones de diatomeas (manchas marrones) sobre el lecho del río; (E) Euglena mutabilis junto con algunas diatomeas; (F)  Aspecto macroscópico de las acumulaciones de Euglena en el lecho del río.

Protozoos: se conocen más de veinte mil especies de protozoos, que incluyen organismos tan conocidos como los paramecios y las amebas.

Muchas especies viven en hábitats acuáticos como océanos, lagos, ríos y charcas.

Los protozoos se alimentan de bacterias, productos de desecho de otros organismos, algas y otros protozoos. Muchas especies son capaces de moverse utilizando diversos mecanismos: flagelos, estructuras propulsoras con forma de látigo; cilios de aspecto piloso, o por medio de un movimiento ameboide, un tipo de locomoción que implica la formación de pseudópodos (extensiones a modo de pie).

Microfotografías de algunos protistas observados en los biofilms del río Tinto. (A) Heliozoo; (B) Ciliado; (C) Ameba; (D) Biflagelados; (E) Protista no identificado que ha atrapado algunas diatomeas; (F) Flagelado.

DESCUBRIMIENTO DE LOS MICROORGANISMOS

Quizá el mérito principal de la ciencia sea el de cambiar nuestra visión de la naturaleza, haciéndola cada vez más cercana a la realidad. A finales del primer milenio, se concebía el mundo vivo en tres grandes grupos: los animales, las plantas y los seres humanos. Esta teoría perduró desde la escritura de la Biblia hasta el Renacimiento. Entre el descubrimiento de América y el siglo XVIII se produjo la primera revolución en nuestra apreciación de la naturaleza viva: los seres humanos pasamos a formar parte del Reino animal.

Nuestra generación, a finales del segundo milenio, ha tenido la suerte de convivir con la segunda revolución en la forma de entender la organización de los seres vivos. Pero esta revolución ha requerido el trabajo de muchos científicos durante los últimos 300 años. En el siglo XVIII, Antonie van Leeuwenhoek descubrió la existencia de unos "animálculos" minúsculos que sólo podían ser observados con lentes de aumento que él mismo había perfeccionado. En el siglo XIX, las diferencias tan marcadas entre esos animálculos (los microorganismos) y los restantes seres vivos condujeron a Ernest Haeckel a dividir la naturaleza en tres reinos: plantas, animales y protistas (los microorganismos). Hoy sabemos que los microorganismos, seres vivos que sólo son visibles con un

microscopio, incluyen grupos tan diversos como las bacterias, los protozoos o las algas unicelulares.En el siglo XX hemos aprendido tantas cosas sobre los microorganismos que nuestra visión de la naturaleza ha cambiado completamente. En los años cuarenta se descubrió que los microorganismos eran capaces de realizar muchas más transformaciones químicas y vivir con metabolismos mucho más diversos que los animales o las plantas. En las décadas de los cincuenta y sesenta el estudio de la bacteria Escherichia coli y de sus virus fue el motor que produjo el desarrollo de la biología molecular y el desciframiento del código genético. Los avances actuales en biología de la reproducción o ingeniería genética son la herencia de esos trabajos.

Los microorganismos están en todas partes. Pero hasta los años setenta no aprendimos a contarlos. Gracias a las técnicas desarrolladas, ahora sabemos que una cucharita de café de agua de mar contiene 1.000 células de algas microscópicas, un millón de bacterias y 10 millones de virus. En un gramo de suelo puede haber 4.000 especies de bacterias distintas, cada una de ellas representada por 1.000 ó 10.000 células. Nuestro propio cuerpo está recubierto de bacterias y levaduras y nuestro tubo digestivo contiene billones de bacterias. Incluso algunos orgánulos que están en el interior de nuestras células (las mitocondrias) son bacterias que en algún momento de la evolución establecieron una relación de endosimbiosis con nuestras células. Si se consideran todas estas bacterias, resulta que aproximadamente un tercio de nuestro peso seco ¡está formado por bacterias! Los microorganismos son los seres vivos más diversos de nuestro planeta. El desarrollo de la biología molecular permitió estudiar, por primera vez, el material genético de los seres vivos.

Carl Woese tuvo la inteligencia de estudiar una molécula, el RNA ribosómico, que podía revelar las relaciones profundas entre los seres vivos. La mayor parte de los caracteres utilizados en la taxonomía convencional solamente están presentes en algunos grupos de seres vivos pero no en otros. La ventaja del RNA ribosómico es que todos los seres vivos lo tienen. Por tanto, comparando la estructura de esta molécula se pueden averiguar las relaciones entre todos los seres vivos. El resultado de los estudios de Carl Woese fue descubrir que la vida no se dividía en animales, plantas y protistas. En realidad, a este nivel profundo, un pino y un elefante se parecen mucho más entre sí que las bacterias que fabrican el yogur y las que causan las diarreas del turista.

El nuevo árbol de la vida tiene tres grandes ramas: las bacterias, las arqueas y los eucariontes. En este árbol filogenético la distancia entre los seres humanos y los protozoos es muy pequeña comparada con las enormes distancias que existen entre distintos tipos de bacterias. Este cambio en la forma de ver la vida es comparable al cambio que significó el pasar de un sistema ptolemaico, en el que la Tierra era el

centro del Universo, al copernicano, en el que la Tierra era un simple satélite girando alrededor del sol. El siglo XX, debido a los descubrimientos de la biología molecular, ha colocado a nuestra especie en una pequeña rama secundaria del árbol de la vida.

Además, los microorganismos han controlado el clima del planeta durante millones de años y todavía poseen la clave de la mayor parte de los mecanismos de regulación del mismo. Hoy en día nos preocupa el cambio global. El resultado de nuestra utilización de combustibles fósiles está aumentando la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera. Y este gas actúa como los vidrios cerrados en un coche que esté expuesto al sol. La radiación solar atraviesa el vidrio, pero el calor se queda dentro.

Lo que hemos descubierto en este siglo es que hace 2.500 millones de años los microorganismos ya produjeron un cambio global de proporciones descomunales. En aquella época la Tierra era completamente anaeróbica (no tenía oxígeno). La atmósfera era muy parecida a la de Marte, con dióxido de carbono y nitrógeno. Los únicos seres vivos eran microorganismos. Los denominados cianobacterias aprendieron a realizar la fotosíntesis produciendo oxígeno, que es extraordinariamente tóxico y muchos microorganismos murieron a trillones. Pero otros aprendieron a resistirlo y, con el tiempo, a utilizarlo para respirar. Nuestra respiración es posible gracias a ese descubrimiento de los microorganismos. Si nuestras actividades continúan de forma incontrolada, es posible que se produzca otro cambio global en el clima y que ese cambio tenga consecuencias dramáticas para las sociedades humanas. En el peor de los casos, nuestra especie se podría extinguir. Lo que la ciencia ha descubierto en el siglo XX es que los microorganismos continuarían existiendo incluso si los seres humanos causáramos una hecatombe global. Por todo esto creo que puede considerarse que el siglo XX ha sido el siglo de los microorganismos. O mejor dicho, los microorganismos han sido los dueños del planeta desde el origen de la vida. En realidad, el siglo XX ha sido el siglo en el que los seres humanos nos hemos dado cuenta de nuestra verdadera situación en el tablero de la naturaleza: una situación verdaderamente frágil.

OBSERVACIÓN DE LOS MICROORGANISMOS

Debido al tamaño diminuto de los microorganismos, los métodos de estudio de la microbiología son característicos: Se necesitan:

Instrumentos para observarlos con aumento Preparaciones especiales para observarlos al microscopio Conocimiento de sus requerimientos de vida Medios para cultivarlos Técnicas para caracterizarlos, aislarlos y conservarlos.

EL MICROSCOPIOEl microscopio es el instrumento que más se usa en los laboratorios que estudian los microorganismos. Es un instrumento óptico que amplifica la imagen de un objeto pequeño, mediante un sistema de lentes y fuentes de iluminación se puede aumentar el tamaño original. y hacer visible un objeto microscópico.

Actualmente existen dos tipos de microscopios: el óptico y el electrónico.

En el microscopio óptico

el aumento del objeto se consigue usando un sistema de lentes que modifica el paso de los rayos de luz entre el objeto y los ojos

El microscopio electrónico

utiliza un rayo de electrones controlado por un campo magnético

EL MICROSCOPIO OPTICOLos microscopios de este tipo generalmente alcanzan un aumento de 1000 veces del tamaño original, aunque pueden alcanzar hasta 2000 veces, pero la resolución no es tan buena.

Las lentes de un microscopio óptico son el condensador, el objetivo y el ocular.

El condensador se utiliza para enfocar la luz sobre la preparación. Elevando o bajando el condensador puede alterarse el plano del foco de luz hasta conseguir el foco preciso.

El objetivo es el lente más cercano al objeto observado y con ella se logra el aumento primario del objeto. Los microscopios que se usan normalmente en microbiología están equipados con tres objetivos: bajo poder, alto poder y objetivo de inmersión. Estos objetivos están montados sobre una pieza que se llama revolver que puede rotarse para alinear el objetivo deseado con el condensador.

El ocular es el lente más cercano al observador, donde la imagen formada por el objetivo es finalmente aumentada.

El aumento total de un microscopio compuesto es el producto del aumento de su objetivo y de su ocular. El microscopio compuesto es capaz de conseguir aumentos considerablemente mayores que el microscopio construido con una sola lente, llamado microscopio simple, que se usa como lupa.

Resolución. En un microscopio, además del aumento, hay que considerar su poder resolutivo que es la capacidad de mostrar distintos y separados dos puntos muy cercanos. A mayor poder resolutivo, mayor será la definición de un objeto. El poder resolutivo de un microscopio compuesto depende de la longitud de onda utilizada y de una propiedad óptica de la lente conocida como apertura numérica. Como los microscopios ópticos utilizan luz visible, la longitud de onda está fijada, por lo que la resolución de un objeto es función de la apertura numérica; cuanto mayor sea la apertura, el objeto resuelto será más pequeño.

0.5 l

d = -----------

N sen

d: poder resolutivo; l: longitud de onda; a: mitad del ángulo de la lente objetivo

N: índice de refracción del medio

N sen a: apertura numérica

a

Aceites de inmersión. El medio a través del cual pasa la luz es un factor que afecta la resolución. . Cuando el objetivo está separado del objeto por el aire, su apertura numérica nunca será mayor de 1,0. Para conseguir aperturas numéricas mayores, el objetivo debe estar inmerso en un líquido de mayor índice de refracción que el aire. A estos líquidos se les denomina aceites de inmersión que utilizados con los objetivos de inmersión elevan la apertura numérica entre 1,2 y 1,4. Aún así, con luz visible, las partículas con un tamaño más pequeño de 0,25 µm no pueden distinguirse unas de otras.

Existen varios tipos de microscopios:

Microscopio de campo claro:

Usa como fuente luz directa una bombilla o la luz solar. Como los microorganismos suelen ser transparentes, es difícil distinguirlos con este tipo de microscopio , por lo que se tiñen para mejorar su visibilidad.

Microscopio de campo oscuro:

Usa un microscopio óptico dotado con un condensador y un objetivo especial. Con este microscopio, los microorganismos vivos sin teñir se ven iluminados contrastando con un fondo oscuro.

Microscopio de fluorescencia:

La muestra se tiñe con una sustancia fluorescente que absorbe la energía de las ondas cortas de la luz (azul) y emite la luz de longitudes de ondas más largas (verde). Se utiliza una sustancia fluorescente que se une al microorganismo, el cual emite fluorescencia y se puede identificar. Esta técnica se usa en clínica.

Microscopio de contraste de fases:

Es un microscopio óptico modificado mediante un condensador y un objetivo especial que controlan la iluminación de tal manera que permite contrastar sustancias de diferente grosor o

densidad. El resultado es una imagen con diferentes grados de brillo y oscuridad. Con este método, el material denso aparece brillante, mientras que las partes de la célula que tienen una densidad cercana al H2O (citoplasma) aparecen oscuras. Se utiliza para visualizar estructuras celulares sin necesidad de usar colorantes o matar microorganismos.

Microscopio de luz polarizada

Tiene una lámina polarizadora que se ubica por debajo de la platina, para polarizar la luz proveniente de la fuente. El microscopio polarizante se emplea en la interpretación de textura y relaciones de las sustancias naturales o artificiales tal como aparecen en las secciones delgadas y para determinar algunas propiedades ópticas de los minerales

MICROSCOPIO ELECTRONICOLos microscopios electrónicos utilizan rayos de electrones en lugar de luz. La longitud de onda de los rayos de electrones es de 0,005 - 0,0003 nm, muy corta comparada con la de la luz visible (426 - 750nm; violeta - rojo), lo que les permite tener un poder de resolución muy elevado. Los aumentos pueden llegar a ser de un millón de veces. Es posible con el microscopio electrónico resolver objetos separados por una distancia de 0,003 µm, comparado con los 0,25 µm de uno óptico.

En este microsacopio sólo pueden examinarse objetos muy delgados; incluso una sola bacteria es demasiado gruesa para ser observada directamente. Por lo tanto, es necesario preparar muestras mediante técnicas especiales de cortes ultrafinos.

Para seccionar las células primero deben ser fijadas y deshidratadas (etanol o acetona). Después de la deshidratación, la muestra se incluye en una resina, a la cual se le realizan cortes finos con un ultramicrotomo (generalmente con , cuchilla de diamante). Una sola célula bacteriana puede cortarse en cinco o seis secciones muy finas.

Si sólo tiene que observarse el contorno de un organismo, no son necesarias secciones finas por lo que se montan células enteras que se recubren de una capa fina de un metal pesado (oro). El rayo de electrones es dirigido sobre la preparación y los electrones dispersados por el metal pesado activan una pantalla de observación produciendo una imagen.

A la primera técnica se la denomina Microscopía Electrónica de Transmisión (MET) y a la segunda Microscopía Electrónica de Barrido (MEB).El microscopio electrónico de barrido -SEM- es el mejor método adaptado al estudio de la morfología de las superficies, la imagen se genera por interacción de un haz de electrones que "barre" un área.

TECNICAS PARA LA OBSERVACION DE LOS MICROORGANISMOSTodos los microorganismos, excepto los acelulares (virus, viriones) pueden ser observados mediante microscopios ópticos, a los cuales vamos a limitar la descripción de las técnicas más usadas para realizar preparaciones de las muestras a observar .

Preparación en fresco: Consiste en suspender una gota, tomada directamente de la muestra, sobre un portaobjetos y cubriéndola, sin formar burbujas de aire, con un cubreobjetos. Se observa al microscopio de contraste de fases o de campo claro los microorganismos vivos, para que semuevan es preciso que no esté fijados.

Para poder observar mejor la movilidad de un microorganismo se utiliza la técnica de la gota pendiente.

Técnicas de tinción:

Para teñir los microorganismos de una muestra se siguen, en general, los siguientes pasos:

Extensión:

Sobre un portaobjetos limpio se extiende con el asa la muestra que contiene los microorganismos. Si la muestra es líquida se hace directamente y, si es sólida, hay que suspenderla previamente en una gota de H2O. El extendido no debe ser muy denso porque obstaculizaría el paso de la luz del microscopio y porque los microorganismos quedarían aglomerados.

Fijación: Para adherir la muestra al portaobjetos y para desnaturalizar las proteínas de manera que el colorante entre fácilmente, se pasa la muestra repetidamente a 10 cm de la llama del mechero,

cuidando que el caentamiento logre secar la muestra pero no quemarla.

Tinción: Se añaden los colorantes sobre los microorganismos sometidos al proceso anterior.

Existen varios tipos de tinciones:

Negativa: Los colorantes no tiñen el microorganismo, sino el entorno, aumentando de este modo su contraste. La muestra se extiende sobre una gota del colorante (nigrosina o tinta china), cuyos pigmentos no penetran a la célula. La preparación se ve como un negativo de fotografía en blanco y negro.

Simple: Se utiliza un solo colorante que puede ser de cualquier tipo. Al igual que la tinción negativa, sólo nos permite observar la forma, el tamaño y el tipo de agrupación de las células.

Diferencial: Intervienen dos o más colorantes y cada uno diferencia una estructura. El colorante que se usa en segundo lugar es de color diferente al del primero, denominándose colorante de contraste.

La Tinción de Gram Es la técnica de tinción más utilizada en bacterias. El primero en describirla fue el danés Christian Gram. El procedimeinteo es el siguiente:

Se tiñe la muestra con cristal (colorante azul) Se le agrega Lugol (mordiente, sustancia no colorante que

refuerza la acción de un colorante) Se lava con Etanol 96° (decolorante que remueve el

colorante de ciertas bacterias, las demás permanecen de color violeta

Se añade Safranina (colorante de contraste, rojo, que tiñe las células que quedaron decoloradas en el paso anterior)

Esta tinción distingue entre dos amplios grupos de bacterias según la composición de la pared celular; las Gram (-) que no retienen el complejo cristal violeta-lugol después de la decoloración con alcohol y aparecen teñidas de rojo, y las Gram (+) que sí lo retienen y aparecen teñidas de azul oscuro.

BIBLIOGRAFÍA

Este trabajo está realizado con diferente información de diferentes páginas tanto como de Internet como de enciclopedias manuales.

He sacado fotografías directamente de Google.

Mucha información esta extraída de la enciclopedia Wikipedia, de Internet.

Otra cuanta ha sido sacada de la enciclopedia Encarta.

También he sacado información de la enciclopedia manual Larousse.

He visto videos en Youtube que también me han ayudado a la realización de este trabajo.