Món microbià: microbiologia i classificació de microorganismes

Món microbià

Tema 2 Món microbià Món microbià

Microbiologia

Ciència que s'encarrega de l'estudi dels microorganismes; éssers que degut a la seva mida és necessari el microscopi per a la visualització Món microbià

Objecte material: microorganismes

Éssers de mida microscopica dotats d'individualitat, amb una organització biologica senzilla acellular O cel-lular unicellulars, cenocitics, colonials · pluricel-lulars, però sense diferenciació en teixits u organs.

Objecte formal

Món microbià Tots els aspectes i enfocaments des dels que es poden estudiar els microorganismes · Características estructurals, fisiològiques, bioquímiques, genètiques, taxonòmiques i ecologiques (cos bàsic del coneixement) Activitats microbianes i com aquestes interactuen amb els altres éssers vius i amb l'entorn, tant pel que fa als efectes beneficiosos com perjudicials · Les tècniques i metodologies destinades a l'estudi experimental, maneig i control

Temes principals de la Ciència microbiana

Món microbià Y Comprensio de la naturalesa i el funcionament del món microbià v L'aplicació d'aquesta comprensió al benefici de la humanitat i del planeta terra

Principals grups de microorganismes

Organització cel·lular

Món microbià > Bacteris > Algues > Fongs > Protozous

Organització acel·lular

> Virus > Particules subvíriques: viroids i prions

Organització cel·lular: Característiques comunes

Món microbià > Composició química comú Presencia de molecules organiques complexes com proteïnes i acids nuclears, tant DNA com RNA > Activitats quimiques comunes: metabolisme Capacitat de reproducció Facultat d'agafar de l'exterior i assimilar nutrients, metabolitzar-los per produir energia i desenvolupar- se i excretar substàncies de rebuig Susceptibilitat de mutació Facultat de reaccionar a canvis del medi ambient (irritabilitat) > Estructura física comu: la cel·lula

Organització cel·lular: Grups

Bacteris (Bacteriologia)

Dominis Bacteria i Archaea Organismes procariòtics, unicellulars o simples grups de cellules similars. Reproducció asexual, generalment per fissió binària. Cosmopolites.

Algues (Ficologia)

Eucariotes fotosintètics (clorofil·la). Reproducció asexual i sexual. Habitants del medi aquatic i del sol humit.

Fongs (Micologia)

Eucariotes sense clorofil·la, unicellulars o filamentosos. Nutricio per absorció. Reproducció asexual i sexual. Terrestres.

Protozous (Protozoologia)

Eucariotes sense clorofil.la, generalment unicellulars i mobils. Lliures o parasits. Reproducció asexual i sexual.

Organització acel·lular: Virus

Món microbià > No cel·lulars (microscopi electronic) > Contenen una sola classe d'acid nucleic (DNA o RNA) > Paràsits intracellulars obligats, necessiten un ésser viu per poder replicar el material genètic > En estat extracellular son completament inerts ja que no tenen capacitat biosintètica > Poden transmetre's d'una cel·lula a una altra Viroids: molecules infectives de RNA Prions: particules proteiques infectives

Els microorganismes dins de la classificació dels éssers vius

Món microbià . A finals del segle XVIII, els microorganismes es varen "repartir" entre els dos regnes coneguts: al regne Plantae: algues i fongs al regne Animalia: grup Infusoria · Aquesta classificació presentava moltes paradoxes · Haeckel: arbre filogenetic "darwinia" (1866). Proposa un tercer regne: Protista, inclou tots els éssers vius senzills: protozous, algues, fongs i moneres (=bacteris)

Classificació dels éssers vius: divisió dels protists

Món microbià · A mitjans del segle XX es constata que l'organització cellular dels bacteris es molt diferent al de la resta d'éssers vius. La microscopia electronica posa de manifest diferencies tant pel que fa a l'estructura cellular com a l'organització > Cèl · lules procariotes > Cèl · lules eucariotes

Procariotes

Món microbià Genòfor un cromosoma DNA c.d., circular no membrana nuclear (no nucli autèntic) no histones Replicació: no mitosi/meiosi Org. citoplasma no orgànuls de tipus eucariòtic no citoesquelet ribosomes tipus 70S

Eucariotes

Nucleoplasma diversos cromosomes DNA cadena doble lineal (acabat en telòmers) membrana nuclear (nucli autèntic) histones Replicació: mitosi/meiosi Org. citoplasma orgànuls (mitocondris, cloroplasts, retícle endoplasmatic, aparell de Golgi, lisosomes ... ) citoesquelet, corrents citoplasmaticas ribosomes tipus 80S

Comparació cèl·lula procariota i eucariota

Cytoplasmic membrane Endoplasmic reticulum Ribosomes Cytoplasm Nucleoid Ribosomes 0.5 um Nuclear membrane Cytoplasm Cell wall- L Cytoplasmic membrane Mitochondrion G (a) Chloroplast 10 um (b) Nucleus Nucleolus

Sistema de cinc regnes de WHITTAKER

Món microbià · Suggereix possibles relacions evolutives entre grups Reino Plantae Reino Animalia Reino Fungi · Distingeix les principals línies de nutrició · Reflexa les diferencies d'organit- zació cel·lular Reino Protista Reino Monera Whittaker 1959

Lynn Margulis i la Teoria de la Endosimbiosis Serial

PF + Schematic mpmontorios of a cpnesteto Espiroqueta Thermoplasma Photo Researchers, Inc. TEORIA DE LA ENDOSIMBIOSIS SERIAL: La célula eucariota se formo simplemente por la interacción constructiva de tres o mas procariotas distintos que sumaron fuerzas. La selección natural intervino para ajustar la relación pero no fue la fuerza evolutiva que genero la innovación, esa fuerza fue la SIMBIOSIS.

Els tres dominis

Durant la década de 1970 es constata que hi ha dos grups de procariotes evolutivament diferents Món microbià Eubacteris (Bacteria) ·Arqueobacteris (Archaea) Plants Animals Dominis (Imperis) Archaea Eukarya Bacteria Universal ancestor Origin of life

Classificació filogenètica

Les anàlisis filogenètiques es realitzen comparant les seqüències genètiques del RNAr de la subunitat petita (16S/18S), ja que tenen una taxa molt baixa de canvis evolutius. Món microbià ARBRE DE LA VIDA

Arbre evolutiu

BACTERIA ARCHAEA Haloforax Riftia E.coli, mitochondria Chromatium MethanospinBlum Agrobacterium Chiorobium Sulfolobus + Cytophaga Thermoproteus Thermoflium Methanococcus Bacillus PSL 50, ,Thermococcus -Methanopyrus - chloroplast Synechococcus PSL 22- Thermomicrobium PSL 12- Thermotoga Aquifox Marine group 1 PJP 27/ EM 17 PJP 78 EUCARYA Tritrichomonas Zee Homo Coprinus Hexamita Paramecium Giardia Porphyra Vairimorona Dictyastelium Physarum Naegleria Entamooba Encephalitozoon Trypancsoma

Origen dels dominis de la vida

Mammals Humans Vascular plants El 80% de la historia de la Terra ha estat exclusivament dominada per la vida microbiana Shelly invertebrates Origin of Earth (4.6 bya) Present -20% O2 -1 bya 4- bya Origin of cellular life 1 O2 Algal diversity Microbial life forms only LUCA ( Last Universal Common Ancestor) Libya 3 bya Anoxic Earth Bacteria LUCA Modern eukaryotes Earth is slowly oxygenated Archaea Origin of cyanobacteria Eukarya 4 3 2 1 0 by Brock Biology of the Microorganism, 13 ed (2012)

Extremofils

/ Methanosarcina Món microbià Methanobacterium Epulopiscium PSL 4~ Thermus origin 0.1 changes per nt Euglena Món microbià Anoxygenic phototrophic bacteria Table 1 Classification and examples of extremophiles Environmental Type parameter Definition Examples Temperature Hyperthermophile Growth >80 ℃ Thermophile Mesophile Psychrophile <15 ℃ Growth 60-80 ℃ 15-60 ℃ Pyrolobus fumarii, 113 ℃ Synechococcus lividis Homo sapiens Psychrobacter, some insects Radiation Deinococcus radiodurans Pressure Barophile Piezophile Weight-loving Pressure-loving Unknown For microbe, 130 MPa Gravity Hypergravity >1g None known None known Hypogravity <1g Vacuum Tolerates vacuum (space devoid of matter) Tardigrades, insects, microbes, seeds Desiccation Xerophiles Anhydrobiotic Artemia salina; nematodes, microbes, fungi, lichens Salinity Halophile Salt-loving (2-5 M NaCl) Halobacteriaceae, Dunaliella salina DH Alkaliphile PH >9 Natronobacterium, Bacillus firmus OF4, Spirulina spp. (all pH 10.5) Acidophile low pH-loving Cyanidium caldarium, Ferroplasma sp. (both pH 0) ......... Oxygen tension Anaerobe Microaerophile Aerobe Cannot tolerate O2 Tolerates some O2 Requires O2 Methanococcus jannaschii Clostridium H. sapiens Chemical extremes Gases Metals Can tolerate high concentrations C. caldarium (pure CO2) Ferroplasma acidarmanus (Cu, As, Cd, Zn); of metal Ralstonia sp. CH34 (metalotolerant) (Zn, Co, Cd, Hg, Pb) NATURE | VOL 409 | 22 FEBRUARY 2001 Món microbià