Microbiologia: Estructura, Metabolisme i Classificació dels Microorganismes

Bacteris

Estructura procariota de les seves cèl·lules. Els procariotes són plens d'un material granulós uniforme. La majoria de bacteris són unicel·lulars. Mida molt petita. 1970 descobreixen que els procariotes estan formats per 2 grups, arqueobacteris (bacteris ancestrals) i els eubacteris (bacteris vertaders). En composició química són diferents però en aparença i mida són similars. Alguns obtenen l'energia processant compostos orgànics (aliments), d'altres de processos fotosintètics. Encara hi ha d'altres que empren substrats inorgànics.

Algues

Són organismes eucariotes que duen a terme la fotosíntesi. Tenen nucli i orgànuls delimitats per una membrana. També tenen cloroplast, estructures on es produeix la fotosíntesi. Algunes són unicel·lulars i microscòpiques, d'altres tenen moltes cèl·lules i són macroscòpiques.

Fongs

Són eucariotes i no fan la fotosíntesi, n'hi ha de microscòpics i de macroscòpics, la majoria són sapròfits, viuen de la matèria orgànica morta. Uns quants són paràsits d'animals, alguns d'ells causen infeccions lleus com la tinya i el peu d'atleta, d'altres causen infeccions mortals com la pneumònia. Molts fongs són patògens de plantes. La majoria creixen com a tubs ramificats, estructura anomenada miceli.

Protozous

No fan la fotosíntesi i normalment són mòbils, alguns tenen nombrosos orgànuls que són tan complexos en forma i funció com podrien ser els teixits d'organismes superiors. Malalties causades per protozous com la malària són malalties parasitàries. En una relació parasitària un organisme es beneficia d'un altre.

Virus

No són cèl·lules, només són partícules d'àcids nucleics, bé ARN o ADN. Normalment estan embolicats per una coberta proteica, són incapaços de dur a terme les activitats necessàries per reproduir-se i per tant només poden fer-ho dins la cèl·lula hoste, són paràsits intracel·lulars estrictes. La seva mida és extremadament petita. Principals malalties de plantes i humans són causades per virus (verola, febre...). Prions són agents infecciosos més simples que els virus, constituïts únicament per proteïna.

Viroides

Són patògens d'ARN molt petits que infecten plantes, causant diverses malalties. A diferència dels virus, els viroides no tenen una càpsida proteica i no codifiquen per cap proteïna. Són simplement molècules d'ARN circulars de cadena simple que poden autoreplicar-se dins de les cèl·lules hostes.

exemples algues Chlamydomonas / Spirogyra / Gonyaulax exemples fongs Aspergillus  / Penicillium / Candida albicans  exemples protozous Paràmece / Amoeba / Trypanosoma brucei 

CULTIU En microbiologia, 1 cultiu s 1 mètode per a la multiplicacio d microorganismes, com ara bacteris, fongs i paràsits, en què s prepara 1 mitjà òptim per afavorir l proces desitjat. 1 cultiu s emprat com 1 mètode fonamental per a l'estudi dels bacteris i al3 microorganismes q causen malalties.

1 microorganisme s pot sembrar en 1 medi liquid oa la superficie d‟1 medi sòlid d‟agar. Els medis d cultiu contenen diferents nutrients q van, des d sucres simples fins a substàncies complexes com la sang.

ESTERILITZACIo s'utilitza per eliminar aquests microorganismes presents en objectes, aliments o medicaments, aconseguint q estiguin nets i, per tant, segurs d'usar. L'esterilitzacio s duu a terme d diferents maneres, com usant calor, productes quimics, radiacio o plasma. D'aquesta manera, podem assegurar-nos q els objectes, aliments o medicaments no continguin gèrmens q ens puguin causar malalties o danys. PER CALOR / FILTRACIo / COMPOSTOS QUIMICS

AILLAMENT proces per a separar 1 microorganisme d'1a mostra(placa d petri).

MEDIS:MEDI DEFINIT s 1 mitjà amb 1 compost quimic definit utilitzat abitualment per cultivar fotoautòtrofs, com els cianobacteris i els protistes fotosintètics. MEDI COMPLEXOS son mitjans q posseeixen components quimics no definits, com ara peptones, extracte d carn i extracte d yevat, q satisfan els requeriments nutricionals d diferents microorganismes. MEDI SELECTIU medi solid q, per modificacio d'1a d les seves condicions fisiques o be per l'addicio d determinats compostos quimics, impedeix l creixement d bacteris no desitjats. MEDI DIFERENCIAL Son emprats per detectar reaccions bioquimiques, amb caràcter diferencial d grups, gèneres o espècies microbianes, mitjançant l viratge d color d l'indicador present al medi.

CREIXEMENT 1a ceyula bacteriana creix i quan a doblat la seva mida s divideix. Temps d duplicacioels temps d duplicacio varia segons les especiesde microorganismes i les condicionsde creixemen5t d la poblacio. l valor d temps d duplicaio indica a quina velocitat creix la poblacio. CREIXEMENT EXPONENCIAL Significa q durant cada temps d duplicaio, l nombre d ceyules d la poblacio augmenta seguint 1 factor d 2.

FASES d CREIXEMENT FASE LATENCIA periode d transicio per als microorganismes quan son transferits a 1a nova condicio. FASE EXPONENCIAL, FASE ESTRACIONARIA I FASE d MORT.

METABOLISME AEROBIC Son el conjunt de reaccions quimiques que tenen lloc en els organismes vius per obtenir, emmagatzemar i utilitzar energia quimica; per convertir nutrients en unitats precurosres dels components macromoleculars; i per formar i degradar molecules necessaries per funcions cellulars especifiques.  ETAPA 1 obtenció catabolica de molecules mes petites sense guany net d'energia. ETAPA 2 catabolisme anaerobic o aerobic amb piruvat, oxalacetat i acetilCOA, produint poder reductor i ATP. ETAPA 3 introduccio dels productes en ekl cicle de krebs per la generacuio de poder reductor. ETAPA 4 el poder reductor es utilitzat en la cadena transportadora d'electrons en la generació d'un gradient de protons que funciona com a força motriu per la sintesi d'ATP. * ANABOLISME construccio de noves molecules * RUTA AMFIBOLICA doble funcio catabolisme o anabolisme. 

CLASSIFICACIÓ DELS ORGANISMES●Segons la font denergia: fotòtrofs (llum) i quimiòtrofs (energia química).●Segons el donador delectrons: litòtrofs (c. inorgànics) i organòtrofs (c. orgànics).●Segons la font de carboni : autòtrofs (CO2) i heteròtrofs (compostos orgànics). ●Ejemplo → quimioautòtrofs: compostos inorgànics (ions) i CO2. Els quimiolitòtrofs són un grup menor on la font d'energia són cations reduïts i els oxiden (Fe2+ → Fe 3+).

RESPIRACIO CELLULAR Glicòlisi o ruta d'Embden-Meyerhoff (citosol)●La glucosa (5C) és degradada fins a produir dues molècules d'àcid pirúvic (3C), produintATP i NADH●Hi ha una altra ruta, anomenada Ruta de Etner-Doudoroff, utilitzada per un nombre reduït de microorganismes, com ara algunes bacteris gram- (rhizobium, azotobacter,zymomonas...), i és poc comú als fongs. Aquesta ruta dona àcid pirúvic igliceraldehid-3-fosfat.Cicle de Krebs (citosol o matriu mitocondrial)●És una successió de 8 reaccions químiques on es degrada l'àcid pirúvic a Acetil-CoA, alliberant CO2, ATP i molècules reduïdes (NADH i FADH2).Fosforilació oxida (crestos mitocondrials) ●Es dóna una transferència d'electrons (gradient electroquímic) amb cicles d'oxidació i reducció, que finalitzen amb la formació d'aigua (amb O2i H de les formes reduïdes), produint ATP per oxidació.

RESPIRACIO ANAEROBICA●Algunes bacteris són capaces de realitzar el metabolisme respiratori en condicions anaeròbiques, utilitzant nitrat, sulfat o carbonat com a acceptor inorgànic d'electrons. -a N2(desnitrificació).

FERMENTACIO ●Existeixen organismes que obtenen ATP exclusivament mitjançant fermentació, però en la majoria dels casos la generació de grans quantitats es realitza a través de cadens de transport d’electrons (factor diferencial). Es pot veure la fermentació en microorganismes anaerobis estrictes o facultatius. )○Làctica o homolàctica: à. làctic → Streptococcus i Lactobacillus (piruvat accepta)○Alcohòlica: etanol + CO2. → Saccharomyces. ○ Propiònica: àcid propiònic + àcid acètic + CO2+ H2. ○ Butírica: àcid butíric + butanol + acetona + CO2. làctic + butanediol + àcid fòrmic + CO2+ H2.

NUTRICIÓ Nutrició●Els nutrients que requereix una cèl·lula pel seu creixement es pot classificar en:○Macronutrients: C, H, O, N.○Micronutrients: K, S, P, Mg.○Vitamins (hidrosolubles i liposolubles) i hormones. ○Elements traça (necessaris per activar alguns enzims): Zn, Co, Mn, Mb, Co. . Un medi general vaig comptar amb glucosa, magnesi i aigua, entre altres. Si volem activar algun enzim, metabòlit o funció calafegir els components necessaris.

La regulació del metabolisme en microbiologia es refereix als mecanismes i processos pels quals els microorganismes controlin les seves activitats metabòliques per adaptar-se a les condicions ambientals i optimitzar l´ús dels recursos disponibles. Aquests mecanismes inclouen la regulació genètica, la modificació enzimàtica, i les vies de senyalització. A continuació es descriuen alguns dels aspectes clau:

1. Regulació Genètica Els microorganismes poden regular l'expressió dels seus gens per ajustar el metabolisme segons les necessitats. Aquest procés inclou:

Operons: Els operons són grups de gens amb funcions relacionades que es transcriuen junts. Un exemple clàssic és l'operar lac a Escherichia coli, que regula el metabolisme de la lactosa. Quan la lactosa és present, actua com a inductor i permet l'expressió dels gens de l'opera.
Factors de Transcripció: Proteïnes que s'uneixen a l'ADN i influeixen en la transcripció dels gens. Per exemple, el factor σ en bacteris que guia l'ARN polimerasa cap als promotors específics dels gens.
Ribosensors i Ribointerruptors: Estructures d'ARN que poden canviar la seva conformació en resposta a petites molècules i així regular la traducció de proteínes.
2. Regulació Enzimàtica Els microorganismes també poden regular l'activitat dels enzims per ajustar les rutes metabòliques:

Inhibició Competitiva i No Competitiva: Els inhibidors poden unir-se als enzims i disminuir la seva activitat. En la inhibició competitiva, l'inhibidor competia amb el substrat per unir-se al lloc actiu de l'enzim. A la no competitiva, l'inhibidor es pot unir a un lloc diferent i alterar la funció de l'enzim.
Modificació Covalent: L'addició o eliminació de grups químics (fosforilació, metil·lació, etc.) als enzims pot activar o inactivar la seva funció.
Al·losterisme: En aquesta forma de regulació, les molècules efectors es lliguen a llocs específics als enzims, provocant un canvi conformacional que altera l'activitat enzimàtica.

3. Vies de Senyalització Els microorganismes utilitzen vies de senyalització per percebre i respondre a canvis ambientals:

Sistemes de Dos Components: Consisteixen en una proteína sensora (quinasa) i una proteína de resposta (regulador). Quan la quinasa detecta una senyal externa, fosforila el regulador, que a continuació modifica l'expressió gènica.
Senyalització Quorum: Alguns bacteris utilitzen aquest mecanisme per coordinar l'expressió gènica en resposta a la densitat populacional. Les molècules senyals, com els autoinductors, s'acumulin amb l'augment de la població i desencadenen respostes grupals.
4. Adaptació Metabòlica Els microorganismes poden canviar les vies metabòliques per sobreviure en diferents ambients:

Utilització de diferents fonts de carboni: Per exemple, E. coli pot utilitzar glucosa, lactosa, i altres carbohidrats segons la disponibilitat.
Respiració Aeròbica i Anaeròbica: Alguns bacteris poden alternar entre respiració aeròbica i anaeròbica segons la presència d'oxígen.

L'ADN (àcid desoxiribonucleic) és la molècula que conté la informació genètica necessària per al desenvolupament, el funcionament i la reproducció de tots els organismes vius i alguns virus. La seva estructura és complexa però ben definida, i aquí es descriuen els seus components i la seva organització: Components de l'ADN Nucleòtids: L'ADN està format per unitats bàsiques anomenades nucleòtids. Cada nucleòtid està compost per tres components: Grup Fosfat: Contribueix a la formació de la columna vertebral de l'ADN. Sucre Desoxiribosa: Un sucre de cinc carbonis que difereix de la ribosa per la manca d'un grup hidroxil (-OH) al segon carboni. Base Nitrogenada: Hi ha quatre bases nitrogenades a l'ADN: Adenina (A) Timina (T) Citosina (C) Guanina (G) Enllaços Fosfodièster: Els nucleòtids s'uneixen entre ells mitjançant enllaços fosfodièster, que connectin el grup fosfat d'un nucleòtid amb el sucre del següent nucleòtid, formant una columna vertebral fosfat-desoxiribosa. 

La replicació del DNA és el procés pel qual una molècula de DNA és còpia per produir dues molècules idèntiques, essencial per a la divisió cel·lular. Aquest procés assegura que cada cèl·lula filla rebi una còpia completa del genoma. A continuació es descriuen els passos i els components clau de la replicació del DNA: Característiques Generals Semiconservadora: Cada nova molècula de DNA consisteix en una cadena antiga (pare) i una cadena nova (filla). Direccional: La replicació es produeix en direcció 5' a 3'. Bidireccional: A la majoria dels organismes, la replicació es produeix simultàniament en ambdues direccions a partir de l'origen de replicació. Enzims i Components Clau Helicasa: Desenvolupa la doble hèlix del DNA separant les dues cadenes per formar una forquilla de replicació.
Proteïnes de Lligam de Cadena Senzilla (SSB): Es lliguen als cadens simples de DNA per evitar que es tornin a unir. Primassa: Sintetitza un primer d'RNA curt complementari a la cadena de DNA model, necessari perquè la DNA polimerasa comenci la síntesi de DNA. DNA Polimerasa: Enzim principal a la síntesi de la nova cadena de DNA. Als bacteris, la DNA polimerasa III és l'enzim principal, mentre que als eucariots és la DNA polimerasa δ (per la cadena contínua) i ε (per la cadena retardada). Topoisomerasa: Evita la superenrotllament del DNA per davant de la forquilla de replicació tallant i recombinant els enllaços fosfodièster. DNA Lliga: Uneix els fragments d'Okazaki a la cadena retardada per formar una cadena continua de DNA. La transcripció és el procés pel qual la informació genètica contenida al DNA és còpia en una molècula d'RNA (àcid ribonucleic). Aquest procés és fonamental per la síntesi de proteínes i la regulació gènica. A continuació es descriuen els passos i components clau de la transcripció: 

Passos de la Transcripció Iniciació -Unió del Promotor: Els factors de transcripció s'uneixen al promotor, creant un complex d'iniciació. Desenvolupament del DNA: L'RNA polimerasa s'uneix al complex promotor i desenvolupa una petita porció de la doble hèlix de DNA. Inici de la Síntesi d'RNA: L'RNA polimerasa comença a sintetitzar la cadena d'RNA complementària a la cadena de DNA motlle en direcció 5' a 3'. Elongació Síntesi de l'RNA: L'RNA polimerasa es desplaça al llarg del DNA, desenrotllant la doble hèlix i afegint ribonucleòtids complementaris a la cadena motlle de DNA. Durant aquest procés, la cadena d'RNA és perllonga. Terminació Seqüència de Terminació: Quan l'RNA polimerasa arriba a una seqüència de terminació específica, la síntesi d'RNA acaba.
Despreniment: L'RNA polimerasa és desprès del DNA, i l'RNA transcrit és alliberat.

La traducció és el procés pel qual la informació genètica codificada en una molècula de mRNA (RNA missatger) és utilitzada per sintetitzar proteïnes. Aquest procés passa als ribosomes, que són complexes moleculars formats per RNA ribosòmic (rRNA) i proteïnes. A continuació es descriuen els passos i components clau de la traducció: Components Clau mRNA (RNA Missatger): Vaig contenir la seqüència de nucleòtids que codifica una proteïna. tRNA (RNA de Transferència): Porta els aminoàcids corresponents als codons de l'mRNA. Cada tRNA té un anticodó complementari a un codó específic a l'mRNA. Ribosomes: Els complexos moleculars que catalitzen la síntesi de proteínes. Constin de dues subunitats (gran i petita) que s'uneixen durant la traducció. Factors de Traducció: Proteïnes que facilitin diverses etapes de la traducció.

Sistemàtica microbiana és un sistema per classificar els microorganismes, estudiar-ne la diversitat i les interrelacions.
Taxonomia. Consisteix en la classificació (ordenació), nomenclatura(noms tyaxonòmics) i identificació (pertinença a un taxó) dels microorganismes. Depèn dels avenços tecnològics i per tant evoluciona al temps. És basa en rangs jeràrquics
Categories taxonòmiques. Són jeràrquics. Domini, filum, classe, ordre, família, gènere, espècies. Ejemplo: Bacteri, Proteobacteri, Gammaproteobacteria, Enterobacterials, Enterobacteriaceae, Escherichia, Escherichia, col·li.
Nomenclatura binomial. Sistema proposat per Linné. Gènere-espècie. Ejemplo: Escherichia coli. Tambè es poden afegir: soca, soca tipus,
subespècie, serotip, biovar, etc.
Concepte d’espècie. Grup d’organismes que semblants que és reprodueixen entre ells. El problema als bacteris (i virus) és que no tenen reproducció sexual, són clonals, Grup d’organismes que comparteixen un genoma molt semblant quant a gens i funcionalitat.

Els virus de vegetals són agents infecciosos que causen malalties en les plantes. Aquests virus poden afectar una àmplia gamma de cultius, provocant importants pèrdues econòmiques en l'agricultura. A continuació es descriuen les característiques, la transmissió, els efectes, i els mètodes de control dels virus de vegetals.Característiques dels Virus de Vegetals Estructura: Material Genètic: Els virus de vegetals poden tenir el seu genoma format per ARN o ADN, que pot ser de cadena simple o doble, circular o lineal.Càpsida: Els virus tenen una càpsida proteica que envolta el material genètic, la qual pot tenir formes diverses com helicoïdal, icosaèdrica o complexa.Envoltura: Alguns virus tenen una membrana lipídica envoltant la càpsida, però molts virus de plantes no en tenen.Cicle de Vida:Infecció: Els virus penetren en les cèl·lules de les plantes a través de lesions o per vectors com insectes.Replicació: Utilitzen la maquinària de la cèl·lula hoste per replicar el seu material genètic i sintetitzar les seves proteïnes.Assemblatge: Les noves partícules virals s'assemblen dins de la cèl·lula hoste.Disseminació: Les partícules virals es disseminen a altres cèl·lules de la planta o a altres plantes. Transmissió dels Virus de Vegetals Vectors:Insectes: Els afids, mosques blanques, trips, escarabats i altres insectes poden transmetre virus de planta a planta durant la seva alimentació.Nematodes: Alguns nematodes del sòl poden actuar com a vectors.Fongs: Certs fongs poden transmetre virus a les plantes que infecten.

Material Genètic: Pot ser ADN o ARN, i pot estar en forma de cadena simple o doble, lineal o circular.Càpsida: És una coberta proteica que envolta el material genètic. La càpsida pot tenir formes diferents com helicoïdal, icosaèdrica o complexa.Envoltura: Alguns virus tenen una membrana lipídica externa derivada de la cèl·lula hoste, coneguda com a envoltura viral. Els virus sense envoltura es diuen nus.Tipus:Virus ADN: Com el virus de l'herpes simple (HSV), el virus de la verola (VARV).Virus ARN: Com el virus de la grip (Influenzavirus), el virus de la immunodeficiència humana (VIH).

EXEMPLE VIRUS ANIMALS Virus de la Immunodeficiència Humana (VIH) / Virus de la Grip (Influenzavirus)  / Virus de l'Ebola 

EXEMPLE VIRUSN VEGETALS Virus del Mosaic del Tabac (TMV) / Virus de l'Enrotllament de les Fulles de la Patata (PLRV) / Virus del Mosaico de la Yuca Africana (CMV )

Les bacteris gramnegatives constitueixen un grup important de bacteris amb característiques distintives que les diferencien de les grampositives. Aquesta classificació es basa en la coloració de Gram, una tècnica de laboratori utilitzada per diferenciar els tipus de paret cel·lular bacteriana. Les bacteris gramnegatives es tenyeixen de color rosa o vermell després de la tinció, degut a la seva estructura de paret cel·lular particular. A continuació es descriuen les característiques, l'estructura de la paret cel·lular, exemples comuns, patogenicitat, i la importància de les bacteris gramnegatives. exemples Escherichia coli (E. coli) / Pseudomonas aeruginosa / Salmonella spp / Neisseria gonorrhoeae / Helicobacter pylori