INSTITUCION EDUCATIVA TÉCNICA JUAN V. PADILLA

REINO MONERA LAS ALGAS VERDE-AZULES Y LAS BACTERIAS

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REINO MONERA 2.011

EL REINO MORERA: Conformado por las bacterias y las cianobacterias o algas verde-azules. Los individuos pertenecientes al reino mónera, son organismos procariotas unicelulares. Están representados a través de las bacterias y de las algas verdes azuladas. A estos organismos se les encuentra como unicelulares pero conformando colonias (en grupos miceliales). Se caracterizan por el hecho de no poseer membranas nucleares, mitocondrias, plástides ni flagelos avanzados. Generalmente, efectúan su alimentación por medio de la absorción pero algunos especímenes son capaces de realizar procesos fotosintéticos o quimiosintéticos. Principalmente, su tipo de reproducción puede ser asexual, por fisión o por yemas. Otra forma de reproducción se da a través de fenómenos protosexuales. Dentro del reino mónera, se puede encontrar a los individuos que son inmóviles y a los que tienen la capacidad de desplazarse. Cuando el organismo puede desplazarse lo hace a través del latido de flagelos simples (ya hemos mencionado que carecen de flagelos avanzados) o por deslizamiento Rama Nyxocera (si carecen de flagelos).

Las Bacterias Filo Schizophyta (Bacterias): Pertenecen a este grupo del reino mónera los seres vivos de menor tamaño que se conocen; en un espacio de un milímetro lineal caben en fila 200 a 1.000 individuos, es decir podemos estimar su tamaño entre cinco milésimas y una milésima de milímetro (de 5 a 1 micras). Se conocen alrededor de 1.600 especies. Para el estudio de los seres microscópicos se ha adoptado como unidad de medida la micra que equivale a una milésima de milímetro. Bacterias: La mayor parte de los microorganismos incluidos en este phylum se conocen con el nombre de bacterias; son organismos unicelulares, sin núcleo definido, muy pequeños, 1 a 5 micras de tamaño. Presentan diferentes formas. Pertenecen al reino mónera. a.- De forma redondeada, sin cilias: cocos. Se llaman micrococos si aparecen aislados: diplococos, en número de dos; estafilococos reunidos en racimos, estreptococos agrupados en forma de cadena. b.- De forma alargada como bastoncitos, muchos con cilias: bacilos. c.- De forma espiral: rígidos como los espirilos; con espirales flexibles, espiroquetas; cortos, con apenas una espira, vibriones.

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Filo Cyanophyta: En este grupo del reino mónera se ubica a las algas verde azules, las cuales carecen de núcleos definidos, de cloroplastos u otras estructuras celulares especializadas. También llamadas cianobacterias. Estructura clásica de una cianobacteria:

a. Membrana exterior. b. Capa de peptidoglica. c. Membrana plasmática. d. Citoplasma. e. Granulo de cianoficina. f. Ribosoma. g. Granulo de glicogen. h. Granulo lipídico. i. Carboxisoma. j. Ficobilisoma. k. Granulo de polifosfato. l. Vacuola gasífer. m. Tilacoide. n. Nucleoplasma

Son capaces de producir la misma clase de clorofila que poseen las plantas superiores, pero aún así son del tipo de célula más primitivo que existe. Se sobrentiende que, por no por poseer cloroplastos, la clorofila se encuentra distribuida por toda la célula. Por otro lado, estos individuos del reino mónera son unicelulares o filamentosos. Otras denominaciones utilizadas son las de cianofitos, cianobacterias o el de bacterias verdes azuladas. Las llamadas cianofíceas o algas azules son consideradas la clase más destacada dentro de este filo. Las algas verde azuladas, pertenecientes al reino mónera, pueden ser encontradas en los hábitats más diversos de todo el mundo. En las aguas tropicales poco profundas, las matas de algas pueden llegar a constituirse en unas formaciones curvadas que suelen ser llamadas estromatolitos, cuyos fósiles se han encontrado en rocas formadas

REINO MONERA 2.011 durante el precámbrico, hace más de 3.000 millones de años. Al saber esto, podemos entender con claridad el papel esencial e importante que llegaron a desempeñar estos organismos del reino mónera al transformar la atmósfera primitiva, la cual era rica en dióxido de carbono y por tanto venenosa para otras formas de vida, en la mezcla oxigenada que existe actualmente.

Anabaena flosaquae (Nostocales), una cianobacteria filamentosa.

Lyngbya (cianobacteria)

Las cianobacterias son en general organismos fotosintetizadores, pero algunas viven heterotróficamente, como descomponedoras, o con un metabolismo mixto. Las cianobacterias comparten con algunas otras bacterias la capacidad de usar N 2 atmosférico como fuente de nitrógeno.

Fotosíntesis oxigénica

Azolla caroliniana, un helecho acuático portador de cianobacterias simbiontes del género Anabaena.

Las cianobacterias fueron las primeras en realizar una variante de la fotosíntesis que ha llegado a ser la predominante, y que ha determinado la evolución de la biosfera terrestre. Se trata de la fotosíntesis oxigénica. La fotosíntesis necesita un reductor (una fuente de electrones), que en este caso es el agua (H2O). Al tomar el H del agua se libera oxígeno. La explosión evolutiva y ecológica de las cianobacterias, hace miles de millones de años, dio lugar a la invasión de la atmósfera por este gas, que ahora la

REINO MONERA 2.011 caracteriza, sentando las bases para la aparición del metabolismo aerobio y la radiación de los organismos eucariontes.

Fijación de nitrógeno Las cianobacterias comparten con algunas otras bacterias la habilidad de tomar el N 2 del aire, donde es el gas más abundante, y reducirlo a amonio (NH 4+), una forma de nitrógeno que todas las células pueden aprovechar. Los autótrofos que no pueden fijar el N2, tienen que tomar nitrato (NO3-), que es una sustancia escasa; este es el caso de las plantas. La enzima que realiza la fijación del nitrógeno es la nitrogenasa, que es inhibida por el oxígeno, con lo cual se hace incompatible con la fotosíntesis y, por tanto, en muchas cianobacterias los dos procesos se separan en el tiempo, realizándose la fotosíntesis durante las horas de luz y la fijación de nitrógeno solamente por la noche. Algunas especies han solucionado el problema mediante los heterocistes, unas células más grandes y con una pared engrosada con celulosa y que se encargan de la fijación del nitrógeno; en los heterocistes no hay fotosistema II, de modo que no hay desprendimiento de oxígeno y la nitrogenasa puede actuar sin problemas. Algunas cianobacterias son simbiontes de plantas acuáticas, como los helechos del género Azolla, a las que suministran nitrógeno. Dada su abundancia en distintos ambientes, las cianobacterias son importantes para la circulación de nutrientes, incorporando nitrógeno a la cadena alimentaria, en la que participan como productores primarios o como descomponedores.

Toxicidad Algunas cianobacterias producen toxinas y pueden envenenar a los animales que habitan el mismo ambiente o beben el agua. Se trata de una gran variedad de géneros y especies; algunas producen toxinas muy específicas y otras producen un espectro más o menos amplio de tóxicos. El fenómeno se hace importante sólo cuando hay una floración (una explosión demográfica), lo que ocurre a veces en aguas dulces o salobres, si las condiciones de temperatura son favorables y abundan los nutrientes, sobre todo el fósforo (eutrofización de las aguas). Los géneros más frecuentemente implicados en floraciones son Microcystis, Anabaena y Aphanizomenon. Los mecanismos fisiológicos de la intoxicación son variados, con venenos tanto citotóxicos (atacantes de las células), como hepatotóxicos (atacantes del hígado) o neurotóxicos (atacantes del sistema nervioso).

REINO MONERA 2.011 Floraciones de cianobacterias (blooms)

Floración de cianobacterias en el norte de Alemania.

Las cianobacterias colonizan numerosos ecosistemas terrestres y acuáticos. Sin embargo, en ambientes acuáticos es donde especialmente se agregan, dando lugar a formaciones típicas conocidas como floraciones o blooms. Estas proliferaciones en masa ocurren en aguas eutróficas ricas en nutrientes (particularmente fosfatos, nitratos y amoníaco) bajo temperaturas medianamente altas (15 a 30 °C) y donde el pH oscila entre 6 y 9. Con todo, las floraciones cianobacterianas necesitan aguas poco removidas y sin vientos para poder desarrollarse. Dichos blooms, resultan muy antiestéticos e indeseables en aguas de recreo ya que cambian el aspecto del agua y causan turbidez. Es más, está bien documentado que las cianobacterias, gracias a un metabolismo secundario muy activo, son capaces de sintetizar un gran número de compuestos orgánicos como antibióticos, antivirales, antitumorales, y también otros compuestos nefastos como la geosmina y el 2-metil-isoborneol, que confiere al agua de grifo un sabor execrable. Hay que añadir a todos estos compuestos toxinas responsables de varios episodios conocidos de mortandad de vertebrados (peces, así como ganado y otros animales que beben de las aguas afectadas por el bloom) por ingestión de cianobacterias concentradas en la orilla por la acción del viento.

Cianobacterias y la historia de la Tierra

Oncolitos; formación Guilmette (Devónico Superior) Nevada.

REINO MONERA 2.011 Las cianobacterias fueron los principales productores primarios de la biosfera durante al menos 1.500 millones de años, y lo siguen siendo en los océanos, aunque desde hace 300 millones de años han cobrado importancia distintos grupos de algas eucarióticas (las diatomeas, los dinoflagelados y los haptófitos o cocolitofóridos). Lo más importante (ver el punto correspondiente) es que a través de la fotosíntesis oxigénica inundaron la atmósfera de O 2 hace unos 2.500 millones de años.2 Siguen siendo los principales suministradores de nitrógeno para las cadenas tróficas de los mares. La capacidad de usar el agua como donador de electrones en la fotosíntesis evolucionó una sola vez en el antepasado común de todas las cianobacterias. Los datos geológicos indican que este fundamental evento tuvo lugar en un momento temprano de la historia de la Tierra, hace al menos 2.450-2.320 millones de años y probablemente mucho antes. Hay evidencias de que la vida existía hace 3.500 millones de años, pero la cuestión de cuándo evolucionó la fotosíntesis oxigénica sigue siendo motivo de debate e investigación. Se tienen claras evidencias que hace unos 2.000 millones existía ya una biota diversa de cianobacterias, que fueron los principales productores primarios durante el eón Proterozoico (2.500-543 millones de años atrás), en parte porque la estructura redox de los océanos favoreció a los fotoautótrofos y la fijación del nitrógeno. Al final del Proterozoico, se les unieron las algas verdes, pero no fue hasta el Mesozoico (251-65 millones de años) que la radiación de los dinoflagelados, cocolitoforales y diatomeas restaron parte del protagonismo a las cianobacterias. En la actualidad, las cianobacterias son aun claves en los ecosistemas marinos como productores primarios y como agentes fijadores de nitrógeno.

Rama Nyxomonera Esta rama del reino mónera agrupa a los individuos sin flagelos, al carecer de estos el único tipo de movilidad que podría darse es por deslizamiento.

Filo Myxobacteriae En este filo se encuentran las bacterias unicelulares o filamentosas deslizantes que forman parte del reino mónera.

Rama Mastigomonera Los individuos de esta rama también pertenecen al reino mónera y se movilizan por flagelos simples (y formas de relaciones inmóviles) Filo Actinomycota Bacterias ramificadas filamentosa, forman una estructura micelial. Pertenecen al reino mónera.

REINO MONERA 2.011 Filo Spirochaetae Espiroquetas son individuos pertenecientes al reino mónera que se mueven por torsión del filamento axial único.

¿Que son las bacterias? Son seres generalmente unicelulares que pertenecen al Reino Monera. Son células de tamaño variable cuyo límite inferior está en las 0,2ð y el superior en las 50ð; sus dimensiones medias oscilan entre 0,5 y 1ð. Las bacterias tienen una estructura menos compleja que la de las células de los organismos superiores: son células procariotas (su núcleo está formado por un único cromosoma y carecen de membrana nuclear). Igualmente son muy diferentes a los virus, que no pueden desarrollarse más dentro de las células y que sólo contienen un ácido nucleico. Los descomponedores (hongos y bacterias) son los encargados de descomponer en sustancias más simples, la materia protoplasmática de los productores y consumidores muertos.  Clasificación de las bacterias por su forma:

Cocos: forma esférica u ovalada Estreptococos (en cadena). Diplococos (dobles). Estafilococos (en racimos). Bacilos: en forma de bastón. Espirilos: en forma de espiral. Vìbrios: en forma de coma. 

Estructura de las bacterias

REINO MONERA 2.011 -Cápsula: no es constante, es una capa gelatinosa de tamaño y composición variable formada de polisacáridos. -Pared celular: es rígida, dúctil y elástica. Su originalidad reside en la naturaleza química del compuesto macromolecular que le confiere su rigidez. Formada por peptiglucal y ácido teitoico. -Membrana celular: semejante a la membrana celular, es una envoltura que rodea al citoplasma. -Citoplasma: masa de materia viva donde se encuentran los ribosomas (que intervienen en la fabricación de proteínas) y granos de grasa o de glúcidos que le sirven de almacén. En las bacterias autótrofas se encuentran cromatóforos, donde se almacena la clorofila. -Plasmidio: formado por DNA, de forma circular. -Flagelos: no existen más que en ciertas especies. Filamentosos y de longitud variable, constituyen los órganos de locomoción. Según las especies, pueden estar implantados en uno o en los dos polos de la bacteria o en todo su entorno. Constituyen el soporte de los antígenos "H". En algunos bacilos Gram negativos se encuentran Pili, que son apéndices más pequeños que los cilios y que tienen un papel fundamental en genética bacteriana. -Pili: estructura que sirve de adherencia a la superficie. Sirve de puente citoplasmático entre la transferencia de información genética. -Ribosomas: son gránulos y se componen generalmente de RNA. -Mesosoma: repliegue de la membrana celular, tiene gran importancia en la división celular y la reparación de la célula. Las paredes de las células de las bacterias pueden ser:  Gram positivas: tienen una pared gruesa, es decir mas capas. Se tiñen con yoduro yodurado. Tiene capa gruesa de peptidoglical y ácido teitoico  Gram negativas: tienen una pared delgada, una capa. No se tiñen con yoduro yodurado sino con suframina. Tienen una capa de peptidoglical y por fuera una membrana externa.

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 Reproducción de la bacteria Generalmente las bacterias se reproducen por bipartición, como se ve en el siguiente esquema Tras la duplicación del ADN, que está dirigida por la ADN-polimerasa que se encuentra en los mesosomas, la pared bacteriana crece hasta formar un tabique transversal separador de las dos nuevas bacterias. Pero además de este tipo de reproducción asexual, las bacterias poseen unos mecanismos de reproducción sexual o parasexual, mediante los cuales se intercambian fragmentos de ADN. La biología de las bacterias Gran parte de las bacterias son heterótrofas, pero según su modo de alimento pueden ser:   

Saprofitas: Si viven sobre materia orgánica muerta. Parásitas: Si viven a expensas de otros organismos, produciendo enfermedades. Simbióticas: Si establecen relaciones de mutuo beneficio con otros seres vivos.

Las cianobacterias y otros grupos de bacterias son autótrofas, es decir, son capaces de sintetizar sus compuestos orgánicos a partir de sustancias inorgánicas. DIFERENTES TIPOS DE MICROORGANISMOS INDUSTRIALES Los microorganismos que sintetizan productos útiles para el hombre representan, como máximo, unos pocos centenares de especies de entre las más de 100000 descritas en la Naturaleza. Los pocos que se han encontrado con utilidad industrial son apreciados por elaborar alguna sustancia que no se puede obtener de manera fácil o barata por otros métodos. 1. Levaduras

Las levaduras se vienen utilizando desde hace miles de años para la fabricación de pan y bebidas alcohólicas. La levadura que sin duda fué la primera y aún hoy en día sigue siendo la más utilizada por el hombre es Saccharomyces cerevisiae de la que se emplean diferentes cepas para la fabricación de cerveza, vino, sake, pan y alcoholes

REINO MONERA 2.011 industriales. Kluyveromyces fragilis es una especie fermentadora de la lactosa que se explota en pequeña escala para la producción de alcohol a partir del suero de la leche. Yarrowia lipolytica es una fuente industrial de ácido cítrico. Trichosporum cutaneum desempeña un importante papel en los sistemas de digestión aeróbica de aguas residuales debido a su enorme capacidad de oxidación de compuestos orgánicos, incluídos algunos que son tóxicos para otras levaduras y hongos, como los derivados fenólicos.

2.- Hongos filamentosos:

Los hongos tienen una gran importancia económica, no tan sólo por su utilidad, sino también por el daño que pueden causar. Los hongos son responsables de la degradación de gran parte de la materia orgánica de la Tierra, una actividad enormemente beneficiosa ya que permite el reciclaje de la materia viva. Por otro lado, los hongos causan gran cantidad de enfermedades en plantas y animales y pueden destruir alimentos y materiales de los que depende el hombre. Los efectos perjudiciales de los hongos están contrarrestados por su utilización industrial. Los hongos son la base de muchas fermentaciones como la combinación de soja, habichuelas, arroz y cebada que dan lugar a los alimentos orientales miso, shoyu y tempeh. Los hongos son también la fuente de muchos enzimas comerciales (amilasas, proteasas, pectinasas), ácidos orgánicos (cítrico, láctico), antibióticos (penicilina), quesos especiales (Camembert, Roquefort) y, evidentemente, de las setas. 3. Bacterias

Entre las especies bacterianas de interés industrial están las bacterias del ácido acético, Gluconobacter y Acetobacter que pueden convertir el etanol en ácido acético. El género Bacillus es productor de antibióticos (gramicidina, bacitracina, polimixina), proteasas e insecticidas. Del género Clostridium cabe destacar Clostridium acetobutylicum que puede fermentar los azúcares originando acetona y butanol. Las bacterias del ácido láctico incluyen, entre otras, las especies de los géneros Streptococcus y Lactobacillus que producen yogur. Corynebacterium glutamicum es una importante fuente industrial de lisina. El olor característico a tierra mojada se debe a compuestos volátiles (geosmina) producido por Streptomyces aunque su principal importancia radica en la producción de antibióticos como anfotericina B, kanamicina, neomicina, estreptomicina, tetraciclina, etc.

REINO MONERA 2.011 Botulismo Se trata de una enfermedad neurológica severa caracterizada por una parálisis fláccida que afecta a los humanos y a una variedad de animales, causada por la acción de la neurotoxina botulínica. El concepto aceptado sobre la patogenia ha sido que se trata de una intoxicación alimentaria provocada por la ingestión de la toxina preformada en alimentos procesados en forma incorrecta y en forma más rara de la producción in vivo de la toxina a nivel de una herida.

El nombre de la enfermedad deriva de la palabra del latín botulus, que significa salchicha, dada la asociación de esta enfermedad con el consumo de salchichas y otros alimentos cárnicos. La etiología bacteriana y el mecanismo toxigénico fue descubierto por van Ermengem en 1895 durante la investigación de un gran brote en Bélgica. En 1976, se empezaron a describir los primeros casos de botulismo en el lactante. Actualmente esta forma de botulismo es la más común en países como EEUU.

Agente geológico

Las toxinas botulínicas son producidas por C.botulinum aunque se han reportado casos de otras especies de clostridios que también producen este tipo de toxinas. Morfología y estructura C.botulinum es un bacilo gram positivo esporulado y anaerobio. Generalmente es recto o ligeramente curvado, las esporas son ovales, subterminales y distienden el soma bacteriano. Es móvil por medio de flagelos peritricos.

ESTERILIZACION Significa eliminar toda forma de vida microbiana, logrado destruir incluso las endosporas. Para ello es necesario calentar el material que se va a esterilizar en una estufa a 160º C, durante por lo menos 2 horas. Si esto no es factible, pues la sustancia a esterilizar se descompone. El impacto de la esterilización fue decisivo en la cirugía, ya que debido a su aplicación se comenzó a emplear material aséptico y se desarrollaron otros muchos cuidados en el uso de material quirúrgico.

REINO MONERA 2.011 PASTEURIZACION Significa disminuir en forma considerada la carga microbiana: la sustancia se calienta a 65º C, durante 30 minutos, y luego se enfría rápidamente. Ese “golpe de temperatura” logra el propósito buscado. La aplicación de la pasterización resulto muy importante en la industria alimentaría, sobre todo en la conservación de líquidos, como la leche o la cerveza, y la elaboración a productos de mayor durabilidad. El calor se ha convertido en una lucha contra los microorganismos causantes de enfermedades (como se puede observar en ambos casos: Pasteurización y Esterilización).

ENFERMEDADES BACTERIANAS Puede realizarse por: Transformación: Consiste en el intercambio genético producido cuando una bacteria es capaz de captar fragmentos de ADN, de otra bacteria que se encuentran dispersos en el medio donde vive. Transducción: En este caso la transferencia de ADN de una bacteria a otra, se realiza a través de un virus bacteriófago, que se comporta como un vector intermediario entre las dos bacterias. Conjugación: en este proceso, una bacteria donadora F+ transmite a través de un puente o pili, un fragmento de DNA, a otra bacteria receptora F-. La bacteria que se llama F+ posee un plasmidio, además del cromosoma bacteriano.  Bacterias patógenas Casi 200 especies de bacterias son patógenas para el ser humano, es decir, causantes de enfermedades. El efecto patógeno varía mucho en función de las especies y depende tanto de la virulencia de la especie en particular como de las condiciones del organismo huésped.

REINO MONERA 2.011 Los efectos patógenos provocados por las bacterias en los tejidos pueden agruparse en las cuatro clases siguientes: 1.- efectos provocados por la acción directa local de la bacteria sobre los tejidos, como en la gangrena gaseosa causada por Clostridium perfringens. 2.- efectos mecánicos, como cuando un grupo de bacterias bloquea un vaso sanguíneo y causa un émbolo infeccioso. 3.- efectos de respuesta del organismo ante ciertas infecciones bacterianas en los tejidos, como las cavidades formadas en los pulmones en la tuberculosis, o la destrucción de tejido en el corazón por los propios anticuerpos del organismo en las fiebres reumáticas. 4.- efectos provocados por toxinas producidas por las bacterias, sustancias químicas que resultan tóxicas en algunos tejidos. Las toxinas son, en general, específicas de cada especie; por ejemplo, la toxina responsable de la difteria es diferente de la responsable del cólera.  Bacterias resistentes La aparición de bacterias con resistencia a antibióticos y otras drogas antimicrobianas fue, es y probablemente seguirá siendo uno de los grandes problemas de la medicina. Su causa es el mecanismo más básico de la evolución de los seres vivos: la mutación espontánea y la recombinación de los genes durante la reproducción, que al crear variabilidad permite que actúe la selección natural. Esto favorece el desarrollo de las variantes que mejor se adaptan al ambiente. Cuando las bacterias se desarrollan en medios que contiene una droga antibacteriana, sólo crecerán aquellas que por mutación adquirieron genes que confieren resistencia; mientras que no lo harán las que son sensibles a la droga. Este caso de selección natural hace que con el correr del tiempo todas las bacterias sean resistentes a la droga. Entre los factores que favorecen la selección y la diseminación de genes que confieren resistencia, cabe mencionar: · El uso indiscriminado de las drogas antibacterianas. · La exposición de las bacterias a otros agentes capaces de seleccionar variedades resistentes. Un ejemplo es la exposición al mercurio, presente en algunos desinfectantes.

REINO MONERA 2.011 · El aumento en la población de pacientes cuyo sistema inmune se encuentra deprimido (enfermos de SIDA, pacientes que han recibido transplantes de órganos y pacientes sometidos a tratamientos contra el cáncer). Estas condiciones favorecen la aparición de infecciones, llamadas oportunistas, que deben ser tratadas mediante el suministro prolongado y en dosis altas de drogas antibacterianas. · El uso de antibióticos en la alimentación de animales. · El desarrollo de los medios de transporte que permite la rápida diseminación de cepas resistentes. Uno de los hechos que preocupan es que, a pesar del esfuerzo de los científicos, se está tornando cada vez más difícil encontrar nuevos antibióticos. Por ejemplo, las penicilinas ya han llegado a la sexta generación, las cefalosporinas, a la cuarta y las quinolonas, a la tercera. Mientras tanto están apareciendo cepas de bacterias causantes de enfermedades infecciosas que se consideraban ya dominadas, las cuales adquirieron resistencia a las drogas más indicadas para combatirlas.

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