Hongos microscópicos

¿Existen más microorganismos eucariotas aparte de las algas microscópicas? ¡Los hongos microscópicos!

Los hongos son organismos eucariotas unicelulares o pluricelulares, que tienen nutrición heterótrofa. Secretan encimas digestivas al exterior y después absorben las pequeñas moléculas originadas tras la digestión (digestión extracelular). 

Según su alimentación, los podemos clasificar en: 

• Hongos saprófitos: se alimentan de materia orgánica en descomposición. 
• Hongos unicelulares: destacan entre ellos las levaduras, cuya reproducción es asexual (por gemación). Muchas son utilizadas industrialmente para la obtención de productos alimentarios. Las levaduras del género Saccharomyces se usan para fabricar bebidas alcohólicas y pan. 
• Hongos pluricelulares: son hongos filamentosos constituidos por hifas, como los mohos. Se pueden observar sobre el pan húmedo, el queso, o las frutas maduras. 

Moho en el pan. Extraído de wikipedia

Saccharomyces cerevisiae. Fuente: wikipedia.

Además, para acabar, os quería comentar que se está utilizando un hongo llamado Beauveria bassiana como arma potencialmente definitiva contra el picudo rojo. ¿Estáis interesados en saber más? Aquí os dejo la noticia publicada en el periódico El Mundo. 

Picudo rojo afectado por Beauveria bassiana

Los microorganismos eucariotas

Hasta ahora sólo hemos hablado de microorganismos procariotas, pero... ¿Qué pasa con los eucariotas? Hoy os hablaré de las algas microscópicas. 

Algas microscópicas

Las algas microscópicas presentan cloroplastos en sus células, y es aquí donde se lleva a cabo la fotosíntesis. Pueden ser unicelulares o pluricelulares. 

Viven preferentemente en medios acuáticos, y en el mar forman el fitoplancton, que constituye el primer eslabón en la cadena alimentaria marina. Otras algas microscópicas viven en aguas dulces, en aguas termales, en el fango e incluso sobre la corteza de los árboles. 

Euglena.
Fuente: benitobios.blogspot.com

Las algas microscópicas se dividen principalmente en: 

• Algas euglenoides: son unicelulares, poseen un único flagelo, y carecen de pared celular.

• Diatomeas: disponen de una pared celular de sílice, formada por dos piezas ornamentadas llamadas frústulas a modo de caja. Pueden ser planctonicas o bentónicas. 

• Algas dinoflageladas o pirrófitos: son unicelulares, fotosintéticas, y tienen dos flagelos perpendiculares. Muchas disponen de una pared celular llamada teca. Algunas especies marinas, ante la abundancia de nutrientes minerales, se reproducen tan rápidamente que llegan a teñir de rojo esa zona marina. Este fenómeno es usualmente conocido como mareas rojas.

Diatomea. Fuente: wikipedia.

Alga dinoflagelada. Fuente: asturnatura.com

¿Cuáles son las características de las arqueobacterias?

Las arqueobacterias son bacterias procariotas (por lo general anaerobias) que suelen vivir en ambientes extremos de temperatura o salinidad. 

La membrana plasmática de las arqueobacterias puede ser bicapa o monocapa. Los lípidos de esta membrana no contienen ácidos grasos, sino hidrocarburos isoprenoides y pueden ser apolares o polares. 

Los hidrocarburos se unen a la glicerina mediante enlaces éter (-C-O-C-) en lugar de enlaces de tipo éster (-CO-O-C-), como ocurre en las membranas de las eubacterias y de las eucariotas. 

Las paredes celulares de las arqueobacterias carecen de peptidoglucanos pero sí que contienen pseudopeptidoglucanos y polisacáridos o proteínas según las especies. 

El genoma está formado por una sola molécula de ADN circular más pequeña que el de las eubacterias y asociado a histonas. Muchas son autótrofas. 

Fuente termal en el Parque
Nacional de Yellowstone, USA.

Según su hábitat, se distinguen en tres grupos: 

Halófilas: viven en aguas hipersalinas.

Termófilas: se encuentran en aguas termales o en hábitats volcánicos ricos en azufre. 

Metanógenas: son anaerobias y producen CH4 (metano).

CO₂ + 4H_{2  ->} CH₄ + 2H₂O

Las arqueobacterias metanógenas son las responables de la producción de metano en los pantanos y zonas encharcadas que contienen grandes cantidades de materia orgánica en descomposición. Por este motivo, el metano se denomina gas de los pantanos. También son las responsables de la producción de gas metano en los centros de tratamiento de aguas residuales y en los aparatos digestivos de los animales como los herbívoros rumiantes. 

En el esquema de arriba podemos ver en la parte superior la composición de la
 membrana plasmática de arqueobacterias, y en el inferior, de las céluas eucariotas. 

¿Qué importancia tienen los microorganismos en el medio ambiente?

Las características particulares de los microorganismos les convierten en habitantes habituales de todo tipo de ambientes: el aire, el suelo, el agua, nuestra propia piel, o incluso el interior de otros seres vivos. 

Los microorganismos intervienen en los ciclos de la materia y la energía, en algunos casos llevando a cabo actividades metabólicas como la fotosíntesis anoxigénica, la fijación del nitrógeno atmosférico, o la utilización de elementos inorgánicos como fuente de energía. 

Los principales agentes que transforman la materia en ecosistemas son los microorganismos, y además son capaces de reciclar materiales que obtienen de diferentes niveles tróficos, dando lugar a los denominados ciclos ecológicos o ciclos biogeoquímicos. 

La materia circula en la naturaleza entre los seres vivos y el medio abiótico en un sistema cerrado, donde casi no se producen pérdidas. 

Ciclo de la materia entre los seres vivos. 

Los organismos productores elaboran los compuestos orgánicos a partir de un compuesto inorgánico, el CO2, utilizando como fuente de energía la luz o compuestos inorgánicos simples. Esta materia orgnánica es esencial para el resto de los organismos que la usan de fuente de energía y carbono. 

Los consumidores aprovechan esta materia orgánica sintetizada por los productores alimentándose directamente de ellos o de otros consumidores.

Los descomponedores son microorganismos que degradan la materia orgánica en descomposición que remineralizan de forma que pueda ser utilizada de nuevo por los productores. 

Tipos de bacterias

La clasificación de las bacterias se basa no solo en sus características morfológicas sino también en su fisiología y su bioquímica .

Atendiendo a sus características fisiológicas se consideran los siguientes grupos: 

Bacterias purpúreas y verdes 

Son fotosintéticas y anaerobias. Poseen un pigmento muy parecido a la clorofila a, la bacterioclorofila, y solo el fotosistema I, por tanto no generan oxígeno. Se llaman sulfúreas si utilizan el H2S como fuente de hidrógeno, y no sulfúreas si usan moléculas orgánicas. 

Cianobacteria. Extraído de wikipedia

Cianobacterias

Son bacterias fotosintéticas aerobias y poseen un pigmento azul, la ficocianina, además de la clorofila a. 

Bacterias nitrificantes

Son quimioautótrofas. Hay dos tipos: las oxidantes del amonio (NH4+), como las del género Nitrosomonas que transforman el amonio en nitrito (NO2-), y las oxidantes de nitritos, como las del género Nitrobacter, que oxidan nitritos a nitratos (NO3-). Viven en el suelo y en el sedimento marino. 

Bacterias fijadoras de nitrógeno

Son aerobias, Gram-negativas, que fijan el nitrógeno de la atmósfera. Viven en el suelo, como las de los géners Azotobacter y Rhizobium. Esta última se encuentra en simbiosis con plantas del grupo de las leguminosas. 

Bacterias entéricas

Viven en el intestino de las personas y de algunos animales. Contribuyen a la fromación de las heces. Son anaerobios facultativos. 

Treponema pallidum. Extraído de wikipedia.

Espiroquetas

Suelen vivir en medios acuáticos, producen enfermedades como Treponema pallidum, causante de la sífilis humana. 

Bacterias del ácido láctico

Son anaerobias pero tolerantes al oxígeno. Por lo general no son patógenas. 

Micoplasmas

Carecen de pared bacteriana y su membrana plasmática contiene esteroles. Tienen forma de cocos. 

¿Qué importancia tienen los microorganismos a nivel industrial?

Como soy biotecnóloga, hoy os voy a contar cómo la biotecnología utiliza microorganismos para obtener productos a nivel industrial de utilidad para las personas, como medicinas o alimentos. ¡Seguro que os apasiona!

Producción de antibióticos

Se conocen cerca de 800 antibióticos producidos por microorganismos: hongos del género Penicillium y bacterias de los géneros Bacillus y Streptomyces. 

Una de las principales causas que ha contribuido al desarrollo actual de los antibióticos es la selección de cepas mutantes con más capacidad de producir antibióticos. Esas cepas se pueden obtener mediante el uso de rayos X y rayos UV. 

Producción de vitaminas y enzimas

Algunas vitaminas se producen mediante procesos de fermentación microbiana. Por ejemplo, la vitamina B12 se produce a partir de bacterias Pseudomonas y Propionibacterium.

 Por otra parte, diversos hongos (Penicillium y Aspergillus) y bacterias producen enzimas en mayor cantidad de la que pueden utilizar, de modo que se expulsan y actúan en el medio. Como por ejemplo, las proteasas y amilasas que se utilizan en la industria alimentaria del pan y en la industria textil.

Producción de etanol, ácido láctico y ácido acético o vinagre

Para entender estas producciones hay que explicar primero qué es la fermentación, que no es más que un conjunto de transformaciones químicas que realizan los microorganismos, en las que las moléculas orgánicas son degradadas incompletamente a un compuesto orgánico sin gasto de oxígeno.

Los principales productos obtenidos de los microorganismos en estos procesos son el etanol, el ácido láctio y el vinagre, pero... ¿para qué se utilizan?

El  etanol es la sustancia más característica de las bebidas alcohólicas (vino, cerveza y sidra). Las levaduras del género Saccharomyces obtienen etanol degradando incompletamente moléculas de glucosa, mediante la fermentación alcohólica.

El queso y el yogur se obtienen de la fermentación láctica de los glúcidos sencillos de la leche que pasan a ácido láctico. La fermentación es producida por las bacterias lácticas (Lactobacillus y Lactococcus).

El ácido acético o vinagre es formado por las bacterias de los géneros Acetobacter y Gluconobacter y, además de las aplicaciones que ya conocemos (cocina y limpieza) también se utiliza en medicina y en el revelado fotográfico. 

Y para los que no se lo crean... en este enlace podéis ver cómo los alumnos de Biotecnología de la UMH elaboraron cerveza y vino utilizando microorganismos:

http://comunicacion.umh.es/2014/01/15/los-estudiantes-de-la-i-promocion-del-grado-en-biotecnologia-de-la-umh-elaboran-vino-y-cerveza/

Un poco de fisiología bacteriana...

Hoy os quería comentar tres procesos muy importantes de la fisiología bacteriana: la nutrición, la relación, y la reproducción. 

Nutrición

Las bacterias pueden realizar todos los tipos de metabolismo conocidos. Pueden ser: fotoautótrofas (fabrican materia orgánica utilizando la luz como fuente de energía), fotoheterótrofas (requieren energía luminosa y moléculas orgánicas como fuente de carbono), quimioautótrofas (utilizan como fuente de energía las reacciones de oxidación), y quimioheterótrofas (se alimentan de materia orgánica muerta o viva). Por ejemplo las bacterias patógenas se alimentan de materia orgánica viva. 

Relación

Muchas especies de bacterias poseen movilidad. El desplazamiento puede efectuarse mediante reptación, por movimiento de contracción y dilatación, o mediante flagelos. 

Se han comprobado respuestas frente a estímulos luminosos (fototactismo) en bacterias fotosintéticas, y también a estímulos químicos (quimiotactismo). 

Una de las respuestas mejor conocidas frente a los cambios en el medio es la formación de esporas como modo de resistencia. Este sería el caso de las bacterias que viven en el suelo, frente a condiciones adversas del medio, en las que se forman una compleja cubierta que da lugar a una endospora. Cuando la célula bacteriana se destruye, las endosporas quedan libres en el suelo y se forman exosporas. Éstas se comportan como células latentes o de resistencia en un estado llamado criptobiosis. En este estado pueden sobrevivir mucho tiempo en condiciones ambientales adversas, por ejemplo, altas temperaturas (80ºC).

Reproducción

Para acabar, podréis aprender el proceso de reproducción viendo este video: 

Estructura bacteriana

¿Qué distingue a una bacteria de otro microorganismo?

La estructura interna de las bacterias es mucho más simple que la de las células eucariotas, pero en cambio su estructura superficial es más compleja. 

Cápsula bacteriana

La cápsula es una capa rígida, formada por diferentes polisacáridos, que envuelve la pared bacteriana y está adherida a ella. Sólo está presente en algunas bacterias, principalmente en las patógenas, que la necesitan para adherirse a las células del hospedador. También interviene en los procesos de intercambio de agua, iones, y sustancias nutritivas. 

Pared bacteriana

Es una cubierta rígida que da forma a las células bacterianas. Presenta una capa de mureína, y es permeable a las sales y a muchas moléculas orgánicas de baja masa molecular. Por la distinta composición de la pared bacteriana, las bacterias reaccionan de manera diferente al ser tratadas con la tinción Gram, distinguiéndose dos grupos: las bacterias Gram-positivas (Gram+) que se tiñen de color azul, y las bacterias Gram-negativas (Gram-) que se tiñen de color rojo.

Orgánulos especiales

Pueden existir diversos tipos de orgánulos en algunas bacterias: 

• Tilacoides: son orgánulos celulares con pigmentos fotosintéticos formados por una membrana. se encuentran en las cianobacterias
• Orgánulos diminutos: vacuolas de gas (actúan como flotadores), clorosomas (contienen pigmentos fotosintéticos), carboxisomas (contienen la encima rubisco, responsable de la fijación del CO2 del aire).

Cromosoma bacteriano

Está constituido por una doble cadena circular de ADN situada en el nucleoide del citoplasma. 

Las bacterias pueden contener pequeñas moléculas de ADN circular bicatenario, llamados plásmidos, con capacidad de replicación autónoma. 

Flagelos

Son prolongaciones finas. Su número puede oscilar de 1 a 100 por células. Los flagelos al girar permiten el movimiento de las bacterias. 

Pelos

Sólo se encuentran en las bacterias Gram-negativas. Son estructuras alargadas y huecas mediante las que se adhieren a las diferentes superficies. Hay dos tipos: los de conjugación o pelos sexuales, y los pelos de unión o fimbrias. 

Los microorganismos procariotas

Los microorganismos procariotas pertenecen a los dominios Bacteria y Archaea. No tienen núcleo celular y su ADN se encuentra disperso por el citoplasma. Son organismos que tienen una estructura muy simple, pero un metabolismo complejo.

La mayoría de los microorganismos procariotas son unicelulares, y sólo algunos (como las cianobacterias), pueden formar colonias pluricelulares, que no se especializan en función (no llegan a formar tejidos). 

Bacterias

Su tamaño puede oscilar entre 1,5 micrometros (Escherichia coli) y 600 micrometros (Epulopiscium fishelsoni), una bacteria "gigante" que vive en el intestino de un pez cirujano del Indopacífico), y tan sólo existen cuatro tipos morfológicos distintos, aunque presentan gran variabilidad en su metabolismo. 

A continuación se presentan las diferentes morfologías de las bacterias:

Algunas bacterias pueden formar agrupaciones de individuos, ya que al dividirse, las bacterias hijas se mantienen unidas entre sí mediante los componentes químicos de sus cápsulas. Los bacilos pueden formar cadenas lineales de individuos, ya que el proceso de división tiene lugar en una sola dirección por lo que pueden presentar diferentes agrupaciones. 

Agrupaciones bacterianas. Fuente: bacteriologoplantel5.blogspot.com

Los bacilos y estreptococos forman cadenas, pues se dividen en una sola dirección. Otras bacterias que se dividen en una dirección son los diplococos, que forman parejas. Los estafilococos forman racimos y se dividen en dos direcciones, mientras que las sarcinas forman asociaciones tridimensionales regulares.

Características de los microorganismos

Los microbios o microorganismos son seres vivos de tamaño microscópico, por eso para su observación es necesario utilizar el microscopio óptico o el electrónico. Las unidades de medida utilizadas en microscopía para determinar las dimensiones de los microorganismos son el micrómetro o micra (µm), el nanómetro (nm) y el angstrom (Å). Sus equivalencias son las siguientes:

1mm = 10³ µm = 10⁶ nm = 10⁷ Å

La ciencia específica para el estudio de los microorganismos es la Microbiología, que clasifica a los microorganismos en celulares o acelulares y, dentro de los celulares, en procariotas o eucariotas. 

 Esquema 1. Clasificación general de los microorganismos.

Los microorganismos se encuentras en los tres dominios en que se dividen los seres vivos según la clasificación de Woese (1990): Bacteria, Archaea y Eucarya. 

 Los dos primeros dominios están constituidos por organismos procariotas, mientras que el tercero integra organismos eucariotas. Archaea comprende a las arqueobacterias y Bacteria corresponde a las eubacterias. 

En Eucarya hay microbios que pertenecen a los protoctistas, como las algas microscópicas y los protozoos y otros pertenecen a los hongos, como los hongos microscópicos. 

A continuación se muestran las características de los microorganismos en función del dominio al que pertenecen: 

Características	Bacteria	Archaea	Eucarya
Envoltura nuclear	Ausente	Ausente	Presente
Orgánulos membranosos	Ausente	Ausente	Presentes
Peptidoglucanos en la pared celular	Presente	Ausente	Ausente
ARN polimerasa	Una clase	Varias clases	Varias clases
Aminoácido iniciador de la síntesis	Formilmetionina	Metionina	Metionina
Histonas asociadas con el ADN	Ausentes	Presentes	Presentes
Cromosoma circular	Presente	Presente	Ausente
Capacidad de crecer a temperaturas superiores a 100º C	No	Algunas	No