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1.5: Tipos de microorganismos - Biología

1.5: Tipos de microorganismos - Biología



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Objetivos de aprendizaje

  • Enumere los diversos tipos de microorganismos y describa sus características definitorias.
  • Dar ejemplos de diferentes tipos de microorganismos celulares y virales y agentes infecciosos.
  • Proporcionar una descripción general del campo de la microbiología.

La mayoría de los microbios son unicelulares y lo suficientemente pequeños como para requerir un aumento artificial para ser vistos. Sin embargo, hay algunos microbios unicelulares que son visibles a simple vista y algunos organismos multicelulares que son microscópicos. Un objeto debe medir alrededor de 100 micrómetros (µm) para ser visible sin un microscopio, pero la mayoría de los microorganismos son muchas veces más pequeños que eso. Para tener alguna perspectiva, considere que una célula animal típica mide aproximadamente 10 µm de ancho pero sigue siendo microscópica. Las células bacterianas miden típicamente alrededor de 1 µm y los virus pueden ser 10 veces más pequeños que las bacterias (Figura ( PageIndex {1} )). Consulte la Tabla ( PageIndex {1} ) para conocer las unidades de longitud utilizadas en microbiología.

Figura ( PageIndex {1} ): Unidades de longitud comúnmente utilizadas en microbiología
Unidad metricaSignificado del prefijoEquivalente métrico
metro (m)1 metro = 100 metros
decímetro (dm)1/101 dm = 0,1 m = 10−1 m
centímetro (cm)1/1001 cm = 0,01 m = 10−2 m
milímetro (mm)1/10001 mm = 0,001 m = 10−3 m
micrómetro (μm)1/1,000,0001 μm = 0,000001 m = 10−6 m
nanómetro (nm)1/1,000,000,0001 nm = 0.000000001 m = 10−9 m

Los microorganismos difieren entre sí no solo en tamaño, sino también en estructura, hábitat, metabolismo y muchas otras características. Si bien normalmente pensamos que los microorganismos son unicelulares, también hay muchos organismos multicelulares que son demasiado pequeños para ser vistos sin un microscopio. Algunos microbios, como los virus, son incluso acelulares (no están compuestos por células).

Los microorganismos se encuentran en cada uno de los tres dominios de la vida: Archaea, Bacteria y Eukarya. Los microbios dentro de los dominios Bacteria y Archaea son todos procariotas (sus células carecen de núcleo), mientras que los microbios en el dominio Eukarya son eucariotas (sus células tienen núcleo). Otros microbios, como los virus, no pertenecen a ninguno de los tres dominios de la vida. En esta sección, presentaremos brevemente cada uno de los amplios grupos de microbios. Los capítulos posteriores profundizarán más sobre las diversas especies dentro de cada grupo.

Microorganismos procarióticos: bacterias

Las bacterias se encuentran en casi todos los hábitats de la tierra, incluso dentro y sobre los seres humanos. La mayoría de las bacterias son inofensivas o útiles, pero algunas son patógenas y causan enfermedades en humanos y otros animales. Las bacterias son procariotas porque su material genético (ADN) no está alojado dentro de un núcleo verdadero. La mayoría de las bacterias tienen paredes celulares que contienen peptidoglicano. Las bacterias se describen a menudo en términos de su forma general. Las formas comunes incluyen esféricas (coccus), en forma de varilla (bacilo) o curvas (spirillum, spirochete o vibrio). La figura ( PageIndex {2} ) muestra ejemplos de estas formas.

Tienen una amplia gama de capacidades metabólicas y pueden crecer en una variedad de entornos, utilizando diferentes combinaciones de nutrientes. Algunas bacterias son fotosintéticas, como las cianobacterias oxigenadas y las bacterias verdes de azufre y no azufre verde anoxigénicas; estas bacterias usan energía derivada de la luz solar y fijan dióxido de carbono para su crecimiento. Otros tipos de bacterias no son fotosintéticas y obtienen su energía de compuestos orgánicos o inorgánicos en su entorno.

Microorganismos procarióticos: arqueas

Las arqueas también son organismos procariotas unicelulares. Las arqueas y las bacterias tienen diferentes historias evolutivas, así como diferencias significativas en la genética, las vías metabólicas y la composición de sus paredes y membranas celulares. A diferencia de la mayoría de las bacterias, las paredes celulares de las arqueas no contienen peptidoglicano, pero sus paredes celulares a menudo están compuestas por una sustancia similar llamada pseudopeptidoglicano. Como las bacterias, las arqueas se encuentran en casi todos los hábitats de la tierra, incluso en ambientes extremos que son muy fríos, muy calientes, muy básicos o muy ácidos (Figura ( PageIndex {3} )). Algunas arqueas viven en el cuerpo humano, pero no se ha demostrado que ninguna sea patógena humana.

Ejercicio ( PageIndex {1} )

  1. ¿Cuáles son los dos tipos principales de organismos procariotas?
  2. Nombra algunas de las características definitorias de cada tipo.

Microorganismos eucariotas

El dominio Eukarya contiene todos los eucariotas, incluidos los eucariotas uni o multicelulares como protistas, hongos, plantas y animales. La principal característica definitoria de los eucariotas es que sus células contienen un núcleo.

Protistas

Los protistas son eucariotas unicelulares que no son plantas, animales u hongos. Este es un grupo muy diverso. Las algas y los protozoos son ejemplos de grupos de protistas.

Algas (singular: alga) son protistas parecidos a plantas que pueden ser unicelulares o multicelulares (Figura ( PageIndex {4} )). Sus células están rodeadas por paredes celulares hechas de celulosa, un tipo de carbohidrato. Las algas son organismos fotosintéticos que extraen energía del sol y liberan oxígeno y carbohidratos a su entorno. Debido a que otros organismos pueden usar sus productos de desecho para obtener energía, las algas son partes importantes de muchos ecosistemas. Muchos productos de consumo contienen ingredientes derivados de las algas, como carragenina o ácido algínico, que se encuentran en algunas marcas de helados, aderezos para ensaladas, bebidas, lápiz labial y pasta de dientes. Un derivado de las algas también juega un papel destacado en el laboratorio de microbiología. El agar, un gel derivado de las algas, puede mezclarse con varios nutrientes y usarse para cultivar microorganismos en una placa de Petri. Las algas también se están desarrollando como una posible fuente de biocombustibles.

Protozoos (singular: protozoo) son protistas que forman la columna vertebral de muchas redes alimentarias al proporcionar nutrientes a otros organismos. Los protozoos son muy diversos, aunque a menudo se parecen más a los animales. Algunos protozoos se mueven con la ayuda de estructuras similares a pelos llamadas cilios o estructuras similares a látigos llamadas flagelos. Otros extienden parte de su membrana celular y citoplasma para impulsarse hacia adelante. Estas extensiones citoplásmicas se denominan pseudópodos ("pies falsos"). Algunos protozoos son fotosintéticos; muchos otros se alimentan de materia orgánica. Algunos son de vida libre, mientras que otros son parásitos, y solo pueden sobrevivir extrayendo nutrientes de un organismo huésped. La mayoría de los protozoos son inofensivos, pero algunos son patógenos que pueden causar enfermedades en animales o humanos (Figura ( PageIndex {5} )).

Hongos

Los hongos (singular: hongo) también son eucariotas. Algunos hongos multicelulares, como los hongos, se parecen a las plantas, pero en realidad son bastante diferentes. Los hongos no son fotosintéticos y sus paredes celulares generalmente están hechas de quitina en lugar de celulosa. Los hongos microscópicos se dividen en dos grupos: levaduras y mohos.

Levaduras son hongos unicelulares incluidos dentro del estudio de la microbiología. Hay más de 1000 especies conocidas. Las levaduras se encuentran en muchos entornos diferentes, desde las profundidades marinas hasta el ombligo humano. Algunas levaduras tienen usos beneficiosos, como hacer que el pan suba y las bebidas fermenten; pero las levaduras también pueden hacer que los alimentos se echen a perder. Algunos incluso causan enfermedades, como infecciones vaginales por hongos y candidiasis oral (Figura ( PageIndex {6} )).

Moldes son coloniales (muchas células individuales adheridas) que forman filamentos largos que forman colonias visibles (Figura ( PageIndex {7} )). Los mohos se encuentran en muchos entornos diferentes, desde la tierra hasta los alimentos podridos y los rincones húmedos del baño. Los mohos juegan un papel fundamental en la descomposición de plantas y animales muertos. Algunos mohos pueden causar alergias y otros producen metabolitos que causan enfermedades llamados micotoxinas. Los mohos se han utilizado para fabricar productos farmacéuticos, incluida la penicilina, que es uno de los antibióticos más comúnmente recetados, y la ciclosporina, que se usa para prevenir el rechazo de órganos después de un trasplante.

Ejercicio ( PageIndex {2} )

  1. Nombra dos tipos de protistas y dos tipos de hongos.
  2. Nombra algunas de las características definitorias de cada tipo.

Helmintos

Los gusanos parásitos multicelulares llamados helmintos no son técnicamente microorganismos, ya que la mayoría son lo suficientemente grandes como para verlos sin un microscopio. Sin embargo, estos gusanos caen dentro del campo de la microbiología porque las enfermedades causadas por helmintos involucran huevos y larvas microscópicas. Estas características los ubican en el reino animal como nosotros. Un ejemplo de helminto es el gusano de Guinea, o Dracunculus medinensis, que causa mareos, vómitos, diarrea y úlceras dolorosas en las piernas y los pies cuando el gusano sale de la piel (Figura ( PageIndex {8} )). La infección ocurre típicamente después de que una persona bebe agua que contiene pulgas de agua infectadas por larvas de gusano de Guinea. A mediados de la década de 1980, se estimaba que había 3,5 millones de casos de enfermedad por gusano de Guinea, pero la enfermedad se ha erradicado en gran medida. En 2014, solo se notificaron 126 casos, gracias a los esfuerzos coordinados de la Organización Mundial de la Salud (OMS) y otros grupos comprometidos con las mejoras en el saneamiento del agua potable.1,2

Partículas infecciosas acelulares

Los virus son microorganismos acelulares, lo que significa que no están compuestos por células. Básicamente, un virus consta de proteínas y material genético, ya sea ADN o ARN, pero nunca ambos, que son inertes fuera del organismo huésped. Sin embargo, al incorporarse a una célula huésped, los virus pueden cooptar los mecanismos celulares del huésped para multiplicarse e infectar a otros huéspedes. Los virus pueden infectar todo tipo de células, desde células humanas hasta células de otros microorganismos. En los seres humanos, los virus son responsables de numerosas enfermedades, desde el resfriado común hasta el ébola mortal (Figura ( PageIndex {9} )). Sin embargo, muchos virus no causan enfermedades. También hay algunos otros ejemplos de partículas infecciosas no virales, como los priones que se ven con el enfoque clínico de este capítulo.

Ejercicio ( PageIndex {3} )

  1. ¿Son los helmintos microorganismos? Explica por qué o por qué no.
  2. ¿En qué se diferencian los virus de otros microorganismos?

La microbiología como campo de estudio

La microbiología es un término amplio que abarca el estudio de todos los diferentes tipos de microorganismos. Pero en la práctica, los microbiólogos tienden a especializarse en uno de varios subcampos. Por ejemplo: la bacteriología es el estudio de las bacterias; la micología es el estudio de los hongos; la protozoología es el estudio de los protozoos; la parasitología es el estudio de helmintos y otros parásitos; y la virología es el estudio de los virus (Figura ( PageIndex {10} )). La inmunología, el estudio del sistema inmunológico, a menudo se incluye en el estudio de la microbiología porque las interacciones huésped-patógeno son fundamentales para nuestra comprensión de los procesos de enfermedades infecciosas. Los microbiólogos también pueden especializarse en ciertas áreas de la microbiología, como microbiología clínica, microbiología ambiental, microbiología aplicada o microbiología alimentaria. En este libro de texto, nos ocupamos principalmente de las aplicaciones clínicas de la microbiología, pero dado que los diversos subcampos de la microbiología están altamente interrelacionados, a menudo discutiremos aplicaciones que no son estrictamente clínicas.

Bioética en microbiología

En la década de 1940, el gobierno de los Estados Unidos buscaba una solución a un problema médico: la prevalencia de enfermedades de transmisión sexual (ETS) entre los soldados. Varios estudios ahora infames financiados por el gobierno utilizaron sujetos humanos para investigar enfermedades de transmisión sexual y tratamientos comunes. En uno de esos estudios, investigadores estadounidenses expusieron intencionalmente a más de 1300 sujetos humanos en Guatemala a la sífilis, la gonorrea y el chancroide para determinar la capacidad de la penicilina y otros antibióticos para combatir estas enfermedades. Los sujetos del estudio incluyeron soldados, prisioneros, prostitutas y pacientes psiquiátricos guatemaltecos, ninguno de los cuales fue informado de su participación en el estudio. Los investigadores expusieron a los sujetos a las ETS mediante varios métodos, desde facilitar las relaciones sexuales con prostitutas infectadas hasta inocular a los sujetos con las bacterias que se sabe que causan las enfermedades. Este último método implicaba hacer una pequeña herida en los genitales del sujeto o en otra parte del cuerpo y luego colocar bacterias directamente en la herida.3 En 2011, una comisión del gobierno de EE. UU. Encargada de investigar el experimento reveló que solo algunos de los sujetos fueron tratados con penicilina, y 83 sujetos murieron en 1953, probablemente como resultado del estudio.4

Desafortunadamente, este es uno de los muchos ejemplos horribles de experimentos de microbiología que han violado los estándares éticos básicos. Incluso si este estudio hubiera conducido a un avance médico que salvó vidas (no fue así), pocos argumentarían que sus métodos son éticamente sólidos o moralmente justificables. Pero no todos los casos son tan claros. Los profesionales que trabajan en entornos clínicos se enfrentan con frecuencia a dilemas éticos, como trabajar con pacientes que rechazan una vacuna o transfusiones de sangre que les salvan la vida. Estos son solo dos ejemplos de decisiones de vida o muerte que pueden cruzarse con las creencias religiosas y filosóficas tanto del paciente como del profesional de la salud.

No importa cuán noble sea el objetivo, los estudios de microbiología y la práctica clínica deben guiarse por un cierto conjunto de principios éticos. Los estudios deben realizarse con integridad. Los pacientes y los sujetos de la investigación brindan su consentimiento informado (no solo aceptan ser tratados o estudiados, sino que demuestran que comprenden el propósito del estudio y los riesgos involucrados). Deben respetarse los derechos de los pacientes. Los procedimientos deben ser aprobados por una junta de revisión institucional. Cuando se trabaja con pacientes, el mantenimiento de registros precisos, la comunicación honesta y la confidencialidad son primordiales. Los animales utilizados para la investigación deben ser tratados con humanidad y todos los protocolos deben ser aprobados por un comité institucional de cuidado y uso de animales. Estos son solo algunos de los principios éticos explorados en el Ojo en la ética cuadros a lo largo de este libro.

Enfoque clínico: resolución

Las muestras de LCR de Cora no muestran signos de inflamación o infección, como se esperaría con una infección viral. Sin embargo, hay una alta concentración de una proteína en particular, la proteína 14-3-3, en su LCR. Un electroencefalograma (EEG) de su función cerebral también es anormal. El EEG se parece al de un paciente con una enfermedad neurodegenerativa como el Alzheimer o el Huntington, pero el rápido deterioro cognitivo de Cora no es compatible con ninguno de estos. En cambio, su médico concluye que Cora tiene la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob (CJD), un tipo de encefalopatía espongiforme transmisible (EET).

La ECJ es una enfermedad extremadamente rara, con solo alrededor de 300 casos en los Estados Unidos cada año. No es causada por una bacteria, hongo o virus, sino más bien por priones, que no encajan perfectamente en ninguna categoría particular de microbio. Como los virus, los priones no se encuentran en el árbol de la vida porque son acelulares. Los priones son extremadamente pequeños, alrededor de una décima parte del tamaño de un virus típico. No contienen material genético y están compuestos únicamente por un tipo de proteína plegada anormalmente.

La CJD puede tener varias causas diferentes. Puede adquirirse a través de la exposición al tejido del cerebro o del sistema nervioso de una persona o animal infectado. El consumo de carne de un animal infectado es una de las formas en que puede ocurrir tal exposición. También ha habido casos raros de exposición a la ECJ a través del contacto con equipo quirúrgico contaminado.5 y de donantes de córnea y hormona del crecimiento que, sin saberlo, tenían ECJ.6,7 En casos raros, la enfermedad es el resultado de una mutación genética específica que a veces puede ser hereditaria. Sin embargo, en aproximadamente el 85% de los pacientes con ECJ, la causa de la enfermedad es espontánea (o esporádica) y no tiene una causa identificable.8 Según sus síntomas y su rápida progresión, a Cora se le diagnostica CJD esporádica.

Desafortunadamente para Cora, la ECJ es una enfermedad mortal para la que no existe un tratamiento aprobado. Aproximadamente el 90% de los pacientes mueren en el plazo de 1 año desde el diagnóstico.9 Sus médicos se centran en limitar el dolor y los síntomas cognitivos a medida que avanza la enfermedad. Ocho meses después, Cora muere. Su diagnóstico de ECJ se confirma con una autopsia cerebral.

Conceptos clave y resumen

  • Los microorganismos son muy diversos y se encuentran en los tres dominios de la vida: Archaea, Bacteria y Eukarya.
  • Las arqueas y las bacterias se clasifican como procariotas porque carecen de núcleo celular. Las arqueas se diferencian de las bacterias en la historia evolutiva, la genética, las vías metabólicas y la composición de la pared celular y la membrana.
  • Las arqueas habitan casi todos los entornos de la tierra, pero no se han identificado arqueas como patógenos humanos.
  • Los eucariotas estudiados en microbiología incluyen algas, protozoos, hongos y helmintos.
  • Las algas son organismos parecidos a las plantas que pueden ser unicelulares o multicelulares y obtienen energía a través de la fotosíntesis.
  • Los protozoos son organismos unicelulares con estructuras celulares complejas; la mayoría son móviles.
  • Los hongos microscópicos incluyen mohos y levaduras.
  • Los helmintos son gusanos parásitos multicelulares. Se incluyen en el campo de la microbiología porque sus huevos y larvas suelen ser microscópicos.
  • Los virus son microorganismos acelulares que requieren un huésped para reproducirse.
  • El campo de la microbiología es extremadamente amplio. Los microbiólogos generalmente se especializan en uno de los muchos subcampos, pero todos los profesionales de la salud necesitan una base sólida en microbiología clínica.

Notas al pie

  1. C. Greenaway "Dracunculosis (enfermedad del gusano de Guinea)". Revista de la Asociación Médica Canadiense 170 no. 4 (2004): 495–500.
  2. Organización Mundial de la Salud. "Dracunculosis (enfermedad del gusano de Guinea)". OMS. 2015. http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs359/en/. Consultado el 2 de octubre de 2015.
  3. Kara Rogers. “Experimento de sífilis en Guatemala: Proyecto de investigación médica estadounidense”. Encylopaedia Britannica. www.britannica.com/event/Guat...lis-experiment. Consultado el 24 de junio de 2015.
  4. Susan Donaldson James. "Los experimentos de sífilis impactan, pero también lo hacen los ensayos de drogas en el Tercer Mundo". ABC World News. 30 de agosto de 2011. http://abcnews.go.com/Health/guatema...ry?id=14414902. Consultado el 24 de junio de 2015.
  5. Greg Botelho. “Caso de enfermedad de Creutzfeldt-Jakob confirmado en New Hampshire”. CNN. 2013. http://www.cnn.com/2013/09/20/health...brain-disease/.
  6. P. Rudge y col. "CJD iatrogénica debido a la hormona de crecimiento derivada de la hipófisis con tiempos de incubación determinados genéticamente de hasta 40 años". Cerebro 138 no. 11 (2015): 3386–3399.
  7. J.G. Heckmann y col. "Transmisión de la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob a través de un trasplante de córnea". Revista de neurología, neurocirugía y psiquiatría 63 no. 3 (1997): 388–390.
  8. Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares. “Hoja informativa sobre la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob”. NIH. http://www.ninds.nih.gov/disorders/c....htm#288133058.
  9. Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares. http://www.ninds.nih.gov/disorders/c....htm#288133058. Consultado el 22 de junio de 2015.

Glosario

acelular
que no consta de una celda o celdas
algas
(singular: alga) cualquiera de los diversos organismos eucariotas fotosintéticos unicelulares y multicelulares; se distingue de las plantas por su falta de tejidos y órganos vasculares
arqueas
cualquiera de los diversos microorganismos procariotas unicelulares, que normalmente tienen paredes celulares que contienen pseudopeptidoglicano
bacterias
(singular: bacteria) cualquiera de los diversos microorganismos procarióticos unicelulares que normalmente (pero no siempre) tienen pocillos celulares que contienen peptidoglicano
bacteriología
el estudio de las bacterias
Eukarya
el dominio de la vida que incluye todos los organismos unicelulares y multicelulares con células que contienen núcleos y orgánulos unidos a la membrana
hongos
(singular: hongo) cualquiera de varios organismos eucariotas unicelulares o multicelulares, que generalmente tienen paredes celulares hechas de quitina y carecen de pigmentos fotosintéticos, tejidos vasculares y órganos
helminto
un gusano parásito multicelular
inmunología
el estudio del sistema inmunológico
partícula infecciosa
cualquier tipo de microorganismo acelular
molde
un hongo multicelular, típicamente formado por filamentos largos
micología
el estudio de los hongos
parasitología
el estudio de los parásitos
patógeno
un microorganismo causante de enfermedades
protista
un microorganismo eucariota unicelular, generalmente un tipo de algas o protozoos
protozoario
(plural: protozoos) un organismo eucariota unicelular, generalmente móvil
protozoología
el estudio de los protozoos
virología
el estudio de los virus
virus
un microorganismo acelular, que consta de proteínas y material genético (ADN o ARN), que puede replicarse infectando una célula huésped
levadura
cualquier hongo unicelular

Contribuyente

  • Nina Parker, (Shenandoah University), Mark Schneegurt (Wichita State University), Anh-Hue Thi Tu (Georgia Southwestern State University), Philip Lister (Central New Mexico Community College) y Brian M. Forster (Saint Joseph's University) con muchos autores contribuyentes. Contenido original a través de Openstax (CC BY 4.0; acceso gratuito en https://openstax.org/books/microbiology/pages/1-introduction)


Microorganismo

A microorganismo, o microbio, [a] es un organismo microscópico, que puede existir en su forma unicelular o en una colonia de células.

La posible existencia de vida microbiana invisible se sospechaba desde la antigüedad, como en las escrituras jainistas del siglo VI a. C. en la India. El estudio científico de los microorganismos comenzó con su observación bajo el microscopio en la década de 1670 por Antonie van Leeuwenhoek. En la década de 1850, Louis Pasteur descubrió que los microorganismos causaban el deterioro de los alimentos, desacreditando la teoría de la generación espontánea. En la década de 1880, Robert Koch descubrió que los microorganismos causaban las enfermedades tuberculosis, cólera, difteria y ántrax.

Los microorganismos incluyen todos los organismos unicelulares y, por lo tanto, son extremadamente diversos. De los tres dominios de la vida identificados por Carl Woese, todas las Archaea y Bacteria son microorganismos. Estos se agruparon previamente en el sistema de dos dominios como procariotas, siendo el otro los eucariotas. El tercer dominio Eukaryota incluye todos los organismos multicelulares y muchos protistas y protozoos unicelulares. Algunos protistas están relacionados con animales y otros con plantas verdes. Muchos de los organismos multicelulares son microscópicos, a saber, microanimales, algunos hongos y algunas algas, pero no se tratan aquí.

Viven en casi todos los hábitats, desde los polos hasta el ecuador, desiertos, géiseres, rocas y las profundidades del mar. Algunos están adaptados a condiciones extremas como mucho calor o mucho frío, otros a alta presión y algunos, como Deinococcus radiodurans, a entornos de alta radiación. Los microorganismos también forman la microbiota que se encuentra en y sobre todos los organismos multicelulares. Existe evidencia de que rocas australianas de 3.45 mil millones de años alguna vez contenían microorganismos, la evidencia directa más temprana de vida en la Tierra. [1] [2]

Los microbios son importantes en la cultura y la salud humanas de muchas maneras, ya que sirven para fermentar alimentos y tratar las aguas residuales, y para producir combustible, enzimas y otros compuestos bioactivos. Los microbios son herramientas esenciales en biología como organismos modelo y se han utilizado en la guerra biológica y el bioterrorismo. Los microbios son un componente vital del suelo fértil. En el cuerpo humano, los microorganismos forman la microbiota humana, incluida la flora intestinal esencial. Los patógenos responsables de muchas enfermedades infecciosas son los microbios y, como tales, son el objetivo de las medidas de higiene.


La célula: un enfoque molecular. 2ª edición.

Las células se dividen en dos clases principales, inicialmente definidas por si contienen un núcleo. Las células procariotas (bacterias) carecen de envoltura nuclear. Las células eucariotas tienen un núcleo en el que se separa el material genético del citoplasma. Las células procariotas son generalmente más pequeñas y simples que las eucariotas, además de la ausencia de núcleo, sus genomas son menos complejos y no contienen orgánulos citoplasmáticos ni citoesqueleto (tabla 1.1). A pesar de estas diferencias, los mismos mecanismos moleculares básicos gobiernan la vida tanto de procariotas como de eucariotas, lo que indica que todas las células actuales descienden de un único antepasado primordial. ¿Cómo se desarrolló esta primera célula? ¿Y cómo evolucionó la complejidad y diversidad que exhiben las células actuales?

Cuadro 1.1

Células procariotas y eucariotas.


Resultados

Origen de las afirmaciones prevalentes en la literatura sobre el número de células bacterianas en humanos

Los microbios se encuentran en todo el cuerpo humano, principalmente en las superficies externas e internas, incluido el tracto gastrointestinal, la piel, la saliva, la mucosa oral y la conjuntiva. Las bacterias superan abrumadoramente a los eucariotas y arqueas en el microbioma humano en 2 & # x020133 órdenes de magnitud [7,8]. Por lo tanto, a veces nos referimos operativamente a las células microbianas del cuerpo humano como bacterias. La diversidad de lugares donde residen los microbios en el cuerpo hace que estimar su número total sea abrumador. Sin embargo, una vez que su distribución cuantitativa muestra el dominio del colon, como se analiza a continuación, el problema se vuelve mucho más simple. La gran mayoría de las bacterias residen en el colon, con estimaciones previas de alrededor de 10 14 bacterias [2], seguidas de la piel, que se estima que alberga

Como mostramos recientemente [4], todos los artículos relacionados con el número de bacterias en el tracto gastrointestinal humano que daban referencia al valor indicado podrían rastrearse a una sola estimación del reverso del sobre [3]. Esa estimación de orden de magnitud se hizo asumiendo 10 11 bacterias por gramo de contenido intestinal y multiplicándola por 1 litro (o aproximadamente 1 kg) de capacidad del tracto digestivo. Para obtener una estimación revisada del número total de bacterias en el cuerpo humano, primero analizamos la distribución cuantitativa de bacterias en el cuerpo humano. Después de mostrar el predominio de las bacterias intestinales, revisamos las estimaciones del número total de bacterias en el cuerpo humano.

Distribución de bacterias en diferentes órganos humanos

La Tabla 1 muestra estimaciones típicas de orden de magnitud para el número de bacterias que residen en diferentes órganos del cuerpo humano. Las estimaciones se basan en la multiplicación de las concentraciones medidas de bacterias por el volumen de cada órgano [9,10]. Los valores se redondean hacia arriba para dar un límite superior de orden de magnitud.

Tabla 1

LocalizaciónConcentración típica de bacterias (1) (número / ml de contenido)Volumen (mL)Orden de magnitud ligado al número de bacterias
Colon (intestino grueso)10 11 400 (2) 10 14
Placa dental10 11 & # x0003c1010 12
Íleon (intestino delgado inferior)10 8 400 (5) 10 11
Saliva10 9 & # x0003c10010 11
Piel& # x0003c10 11 por m 2 (3) 1,8 m 2 (4) 10 11
Estómago10 3 & # x0201310 4 250 (5) y # x02013900 (6) 10 7
Duodeno y yeyuno (parte superior del intestino delgado)10 3 & # x0201310 4 400 (5) 10 7

(1) A excepción de la piel, las concentraciones se corresponden con [9]. Para la piel, usamos la densidad de área bacteriana y la superficie total de la piel para alcanzar un límite superior.

(2) Consulte la derivación en la sección siguiente.

(3) La densidad de bacterias de la superficie de la piel se toma de [11].

(4) Área de la piel calculada como se infiere de la fórmula estándar de DuBois para el área de superficie corporal [12].

(5) El volumen de los órganos del tracto gastrointestinal se deriva de los pesos tomados de [13] asumiendo una densidad de contenido de 1,04 g / ml [6].

(6) El valor más alto se da en [14].

Aunque las concentraciones de bacterias en la saliva y la placa dental son altas, debido a su pequeño volumen, el número total de bacterias en la boca es menos del 1% del número de bacterias del colon. La concentración de bacterias en el estómago y los 2/3 superiores del intestino delgado (duodeno y yeyuno) es de solo 103 & # x0201310 4 bacterias / ml, debido al pH relativamente bajo del estómago y al rápido flujo del contenido. a través del estómago y el intestino delgado [10]. La Tabla 1 revela que el contenido bacteriano del colon supera a todos los demás órganos en al menos dos órdenes de magnitud. Es importante destacar que dentro del tracto digestivo, el colon es el único contribuyente sustancial a la población bacteriana total, mientras que el estómago y el intestino delgado hacen contribuciones insignificantes.

Revisando la estimación original del reverso del sobre para el número de bacterias en el colon

La fuente principal del valor frecuentemente citado de

10 14 bacterias en el cuerpo se remontan a la década de 1970 [3] y solo consiste en una & # x0201cderivación, & # x0201d de una oración larga que asume que el volumen del tracto digestivo es de 1 litro y multiplica este volumen por la densidad numérica de bacterias, que se sabe que son alrededor de 10 11 bacterias por gramo de contenido húmedo. Estas estimaciones suelen ser muy esclarecedoras, pero es útil volver a examinarlas a medida que se acumulan más datos empíricos. Esta estimación pionera de 10 14 bacterias en el intestino se basa en asumir una densidad bacteriana constante sobre el 1 litro de volumen del tracto digestivo (conversión de volumen a masa a través de una densidad de 1 g / ml). Sin embargo, las partes del tracto digestivo próximas al colon contienen un número insignificante de bacterias en comparación con el contenido del colon, como se puede apreciar en la Tabla 1. Por tanto, concluimos que el volumen relevante para la alta densidad de bacterias de 10 11 bacterias / g es solo el del colon. Como se discutió en el Cuadro 1, integramos fuentes de datos sobre el volumen del colon para llegar a 0.4 L.

Recuadro 1. El volumen del contenido del colon humano

Este es un parámetro crítico en nuestro cálculo. Usamos un valor de 0.4 L basado en los siguientes estudios (ver también Datos S1, pestaña ColonContent). El volumen del contenido de colon del hombre adulto de referencia se estimó previamente en 340 ml (355 g a una densidad de 1,04 g / ml [6]), según varios métodos indirectos que incluyen mediciones de flujo, mediciones de rayos X de harina de bario y examen post mórtem. [13]. Un estudio reciente [15] proporciona datos más detallados sobre el volumen de colon no perturbado que se recopiló mediante resonancias magnéticas. Los autores informan un volumen interno colónico estandarizado en altura para los machos de 97 & # x000b1 24 ml / m 3 (donde se encontró el mejor ajuste al dividir el volumen colónico por el cubo de la altura). Tomando una altura de 1,70 m para el hombre de referencia [6], llegamos a un volumen de colon de 480 & # x000b1 120 mL (donde a menos que se indique lo contrario & # x000b1 se refiere a la desviación estándar [SD]). Este volumen incluye un volumen de gas no declarado y no incluye el recto. Más recientemente, los estudios que analizaron imágenes de resonancia magnética del colon proporcionaron los datos más detallados y completos. El volumen interno del colon en esa cohorte fue de 760 ml en total [16,17]. Esta cohorte era, sin embargo, significativamente más alta que el hombre de referencia. Normalizando la altura, llegamos a un volumen total de 600 ml para un hombre estándar. Para deducir el volumen ocupado por el gas, la fracción de heces en este informe se estimó en & # x0224870% del volumen del colon, lo que da lugar a 430 ml de contenido de colon húmedo estandarizado. Por lo tanto, este análisis más confiable junto con estudios anteriores respaldan un valor promedio de aproximadamente 0,4 L.

Podemos verificar la cordura de esta estimación de volumen observando el volumen de heces que fluye a través del colon. Se informa que un ser humano adulto produce una media de 100 & # x02013200 gramos de heces húmedas por día [18]. El tiempo de tránsito colónico se correlaciona negativamente con la producción fecal diaria, y sus valores normales son de unas 25 & # x0201340 horas [18,19]. Al multiplicar la producción diaria y el tiempo de tránsito del colon, obtenemos una estimación de volumen de 150 & # x02013250 mL, que es algo menor pero consistente con los valores anteriores, dadas las incertidumbres y la estimación muy cruda que no tuvo en cuenta el agua en el colon que se absorbe antes de la defecación. En resumen, el volumen de contenido de colon evaluado por análisis recientes de imágenes de resonancia magnética está en consonancia con estimaciones anteriores y la dinámica del tránsito fecal. Los valores para un hombre adulto de referencia promediaron 0,4 L (error estándar de la media [SEM] 17%, coeficiente de variación [CV] 25%), que se utilizarán en los cálculos siguientes. Después de una comida típica, el volumen cambia en aproximadamente un 10% [15], mientras que cada evento de defecación reduce el contenido de un cuarto a un tercio [18].

El número total de bacterias en el cuerpo

Ahora podemos repetir el cálculo original para el número de bacterias en el colon [3]. Dados 0,9 & # x000b710 11 bacterias / g de heces húmedas como se deriva en el Cuadro 2 y 0,4 L de colon, encontramos 3,8 & # x000b710 13 bacterias en el colon con una incertidumbre de error estándar del 25% y una variación del 52% SD sobre un población de machos de 70 kg. Considerando que la contribución al número total de bacterias de otros órganos es como máximo 10 12, usamos 3.8 & # x000b710 13 como nuestra estimación del número de bacterias en todo el cuerpo del "hombre de referencia".

Recuadro 2. Concentración de bacterias en el colon

El método más utilizado para medir la densidad de células bacterianas en el colon es examinar el contenido de bacterias en las muestras de heces. Esto supone que las muestras de heces dan una representación adecuada del contenido del colon. Volvemos a esta suposición en la discusión. Los primeros experimentos de este tipo se remontan a las décadas de 1960 y 1970 [20, 21]. En esos primeros estudios, el recuento se basaba en recuentos microscópicos directos de grumos de muestras de heces diluidas. Experimentos posteriores [22, 23] utilizaron tinción de ácido nucleico DAPI e hibridación in situ fluorescente [FISH] con ARN 16S bacteriano. Los valores generalmente se informan como bacterias por gramo de heces secas. Para nuestro cálculo, estamos interesados ​​en el contenido de bacterias para el contenido húmedo en lugar de seco del colon. Para pasar de bacterias /g heces secas a las bacterias /g de heces mojadas utilizamos la fracción de materia seca que se informa en cada artículo. La Tabla 2 informa los valores que extrajimos de 14 estudios en la literatura y los traducimos a una base común que permite la comparación.

Tabla 2

Artículobac. # / g de heces secas (x10 11)materia seca como% de hecesbac. # / g de heces húmedas (x10 11)CV(%)
AutorAño
Houte & # x00026 Gibbons1966--3.253%
Moore & # x00026 Holdeman1974522%1.178%
Holdeman, bueno & # x00026 Moore19764.131%1.366%
Stephen & # x00026 Cummings1980429% (1) 1.225%
Langendijk y col.1995--2.726%
Franks y col.19982.9-0.74 (2) 39%
Hirviendo a fuego lento & # x00026 Kleessen19994.8-1.3 (2) 44%
Tannock y col.2000--0.9540%
Harmsen, Raangs, He, Degener & # x00026 Welling20022.130%0.6238%
Zoetendal y col.20022.9-0.77 (2) 24%
Zhong y col.20041.523%0.3573%
Thiel & # x00026 Blaut20053.525%0.8753%
He et al.20081.5-0.39 (2) 43%
Uyeno, Sekiguchi y # x00026 Kamagata2008--0.4434%
Significar -27% & # x000b1 2%0,92 & # x000b1 19%46%

Las referencias completas se proporcionan en la Tabla A en el Apéndice S1. El número medio de bacterias se calcula utilizando la media geométrica para dar robustez frente a los valores atípicos. Los valores citados directamente de los artículos están escritos en negrita, los valores derivados por nosotros están escritos en cursiva. Los valores informados con más de dos dígitos significativos se redondean a dos dígitos significativos ya que la incertidumbre hace que tal sobreespecificación no sea sensible. & # x000b1 error estándar de la media.

(1) Valor de [21] derivado de su Tabla 1.

(2) A partir de la derivación, asumiendo la fracción de materia seca promediada del 27%.

A partir de las mediciones recopiladas en la Tabla 2, calculamos la concentración de bacterias representativas en el colon mediante dos métodos, obteniendo valores muy cercanos: la media geométrica es 0,92 & # x000b710 11 (SEM 19%) bacterias por gramo de heces húmedas, mientras que la mediana de los valores es 0.91 & # x000b710 11 (SEM 19% por bootstrapping, ver métodos en el Apéndice S1). La variación en la población, dada por el CV medio, es del 46%.

Observamos que el valor estimado de la incertidumbre tiene en cuenta la variación conocida en el volumen del colon, la densidad de bacterias, etc., pero no puede tener en cuenta los sesgos sistemáticos no cuantificados. Un sesgo prominente es la brecha de conocimiento sobre las diferencias entre la densidad real de bacterias en el colon, con toda su heterogeneidad espacial, y las mediciones de concentración en las heces, que sirven como proxy para estimar el número de bacterias.

¿Cuál es la masa total de bacterias en el cuerpo? Del contenido total de colon de aproximadamente 0,4 kg y una fracción de masa bacteriana de aproximadamente la mitad [21,24], obtenemos una contribución de aproximadamente 0,2 kg (peso húmedo) de bacterias a la masa total del contenido de colon. Dado el predominio de las bacterias en el colon sobre todas las demás poblaciones de microbiota del cuerpo, llegamos a la conclusión de que hay aproximadamente 0,2 kg de bacterias en el cuerpo en general. Dado el contenido de agua de las bacterias, el peso seco total de las bacterias en el cuerpo es de aproximadamente 50 & # x02013100g. Este valor es consistente con una estimación alternativa paralela para la masa total de bacterias que multiplica la masa promedio de una bacteria intestinal de aproximadamente 5 pg (peso húmedo, correspondiente a un peso seco de 1 & # x020132 pg, ver Apéndice S1) con la actualización número total de bacterias. Observamos que esta bacteria intestinal promedio observada empíricamente es varias veces más grande que el volumen & # x0201cstandard & # x0201d 1 & # x003bcm 3 convenientemente elegido y 1 pg de bacteria de masa húmeda a la que se hace referencia a menudo en los libros de texto. La masa total de bacterias que encontramos representa aproximadamente el 0,3% del peso corporal total, lo que actualiza significativamente las afirmaciones anteriores de que el 1% & # x020133% de la masa corporal está compuesta por bacterias o que un ser humano normal alberga 1 & # x020133 kg de bacterias [25] .

El número de células humanas en un & # x0201cStandard & # x0201d macho adulto

Muchas fuentes bibliográficas hacen declaraciones generales sobre el número de células en el cuerpo humano que oscilan entre 10 12 y 10 14 células [26, 27]. En el Recuadro 3 se muestra un argumento de orden de magnitud en el reverso del sobre detrás de tales valores.

Recuadro 3. Orden de magnitud, Na & # x000efve Estimación del número de células humanas en el cuerpo

Suponga un hombre de 102 kg, que consta de células de mamífero & # x0201crepresentativas & # x0201d. Cada célula de mamífero, usando un volumen celular de 1,000 & # x0201310,000 & # x003bcm 3 , y una densidad celular similar a la del agua, pesará 10 & # x0221212 & # x0201310 & # x0221211 kg. Por tanto, llegamos a 10 13 & # x0201310 14 células humanas en total en el cuerpo, como se muestra en la Figura 1. Para este tipo de estimaciones, donde la masa celular se estima dentro de un orden de magnitud, se ignoran los factores que contribuyen a una diferencia menor al doble. Por lo tanto, usamos 100 kg como la masa de un hombre de referencia en lugar de 70 kg e ignoramos de manera similar la contribución de la masa extracelular a la masa total. Estas simplificaciones son útiles para hacer la estimación concisa y transparente.

Un método alternativo que no requiere considerar una célula "promedio" representativa cuenta sistemáticamente las células por tipo. Este enfoque se adoptó en un análisis detallado reciente [1]. Se calculó el número de células humanas en el cuerpo de cada categoría diferente (por tipo de célula o sistema de órganos). Para cada categoría, el recuento de células se obtuvo de una referencia bibliográfica o mediante un cálculo basado en recuentos directos en cortes histológicos. La suma de un total de 56 categorías de células [1] dio como resultado una estimación general de 3,7 & # x000b710 13 células humanas en el cuerpo (SD 0,8 & # x000b710 13, es decir, CV del 22%).

Inventario actualizado de células humanas en el cuerpo

En nuestro esfuerzo por revisar las mediciones citadas, empleamos un enfoque que intenta combinar el enfoque detallado del censo con los beneficios de un cálculo heurístico utilizado como verificación de cordura. Nos centramos en los seis tipos de células que se identificaron recientemente [1] para comprender el 97% del recuento de células humanas: glóbulos rojos (que representan el 70%), células gliales (8%), células endoteliales (7%), fibroblastos dérmicos. (5%), plaquetas (4%) y células de la médula ósea (2%). Los otros 50 tipos de células representan el 3% restante. En cuatro casos (glóbulos rojos, gliales, células endoteliales y fibroblastos dérmicos), llegamos a cálculos revisados ​​como se detalla en el Cuadro 4.

Recuadro 4. Estimaciones revisadas del número de eritrocitos, células gliales, células endoteliales y fibroblastos dérmicos

El mayor contribuyente al número total de células humanas son los glóbulos rojos. El cálculo del número de glóbulos rojos se realizó tomando un volumen de sangre promedio de 4.9 L (SEM 1.6%, CV 9%) multiplicado por un recuento de glóbulos rojos promedio de 5.0 & # x000b710 12 células / L (SEM 1.2%, CV 7 %) (ver Tabla 3 y Datos S1). Esto último podría verificarse observando su hemograma completo de rutina, los valores normales oscilan entre 4.6 & # x020136.1 & # x000b710 12 células / L para hombres y 4.2 & # x020135.4 & # x000b710 12 células / L para mujeres. Esto condujo a un total de 2,5 & # x000b710 13 glóbulos rojos (SEM 2%, CV 12%). Esto es similar al informe anterior de 2.6 & # x000b710 13 celdas [1].

Tabla 3

Consulte la Tabla B en el Apéndice S1 para obtener referencias completas.

segmento de poblaciónpeso corporal [kg]edad [años]volumen de sangre [L]Recuento de glóbulos rojos [10 12 / L]contenido de dos puntos [g]bac. conc. [10 11 / g húmedo] (1) células humanas totales [10 12] (2) bacterias totales [10 12]B: H
árbitro. hombre7020 & # x02013304.95.04200.9230381.3
árbitro. mujer63 3.94.54800.9221442.2
infante joven4.44 semanas0.43.8480.921.94.42.3
infantil9.610.84.5800.92471.7
mayor70663.8 (3) 4.84200.9222381.8
obeso140 6.75.0 (4) 610 (5) 0.9240561.4

(1) Ningún cambio significativo en las concentraciones de bacterias en relación con la alta variación para el hombre de referencia [40,43].

(2) Suponiendo que los glóbulos rojos representan el 84% del total de células huésped, como se observó en el hombre de referencia.

(3) Disminución del 24% del volumen sanguíneo, según [44].

(4) Ningún cambio significativo en el hematocrito en la obesidad [45].

(5) No pudimos encontrar ninguna medida directa del volumen colónico para individuos obesos en la literatura, sin embargo, a partir de un análisis indirecto, el volumen aumenta con el peso y se estabiliza en aproximadamente 600 ml [46].

El número de células gliales se informó anteriormente como 3 & # x000b710 12 [1]. Esta estimación se basa en una proporción de 10: 1 entre las células gliales y las neuronas del cerebro. Esta proporción de glía: neuronas se consideró una convención ampliamente aceptada en la literatura. Sin embargo, un análisis reciente [28] revisa este valor y, después de analizar la variación entre las regiones del cerebro, concluye que la relación es cercana a 1: 1. El estudio concluye que hay 8.5 & # x000b710 10 células gliales (CV 11%) en el cerebro y un número similar de neuronas, por lo que usamos estos valores actualizados aquí.

El número de células endoteliales en el cuerpo se estimó anteriormente en 2.5 & # x000b710 12 células (CV 40%), basado en el área de superficie media de una célula endotelial [1] y el área de superficie total de los vasos sanguíneos, basado en un longitud capilar total de 8 & # x000b710 9 cm. No pudimos encontrar una fuente primaria para la longitud total del lecho capilar y, por lo tanto, decidimos revisar esta estimación. Usamos datos sobre el porcentaje del volumen sanguíneo en cada tipo de vasos sanguíneos [29]. Usando diámetros medios para diferentes vasos sanguíneos [30], pudimos derivar (Datos S1) la longitud total de cada tipo de vaso (arterias, venas, capilares, etc.) y su área de superficie correspondiente. Dividiendo por el área de superficie media de una célula endotelial [31], obtenemos una estimación total reducida de 6 & # x000b710 11 células.

El número de fibroblastos dérmicos se estimó previamente en 1,85 & # x000b710 12 [1], basándose en la multiplicación del área de superficie total (SA) del cuerpo humano (1,85 m 2 [32]) por la densidad de área de los fibroblastos dérmicos [33 ]. Deseamos incorporar el espesor dérmico (d) en el cálculo. El grosor dérmico se midió directamente en 17 lugares de todo el cuerpo [34], y la media de estas medidas arrojó 0,11 & # x000b10,04 cm. La dermis se compone de dos capas principales: la dermis papilar (aproximadamente el 10% del grosor de la dermis) y la dermis reticular (el otro 90%) [35]. La densidad de fibroblastos es mayor en la dermis papilar, con una densidad de área informada, & # x003c3papilla. de 10 6 células / cm 2 (con 100 & # x003bcm de espesor de papilar, dando 10 8 células / cm 3) [33]. Se informó que la densidad de fibroblastos en el medio de la dermis era de aproximadamente 3 & # x000b710 6 células / cm 3 [36], lo que da una densidad de área de & # x003c3retirado. = 3 & # x000b710 5 celdas / cm 2. Combinando estos encontramos: Nder.fib. = SA & # x000b7 (& # x003c3papilla. + & # x003c3retirado.) = 1,85 & # x000b710 4 cm 2 (10 6 + 3 & # x000b710 5) celdas / cm 2 = 2,6 & # x000b710 10 celdas. Después de esta disminución de 100 veces en el número, se estima que los fibroblastos dérmicos representan solo & # x022480.05% del recuento de células humanas.

Nuestros cálculos revisados ​​del número de células gliales, células endoteliales y fibroblasto dérmico producen solo 0,9 & # x000b710 12 células, en contraste con 7,5 & # x000b710 12 células en la estimación anterior. Esto nos deja con 3.0 & # x000b710 13 células humanas en el 70 kg & # x0201creference man & # x0201d con una incertidumbre calculada del 2% y un CV del 14%. Observamos que la incertidumbre y las estimaciones de CV pueden ser demasiado optimistas, ya que están dominadas por la alta confianza informada de los estudios que tratan con glóbulos rojos, pero pueden subestimar los errores sistemáticos, las omisiones de algunos tipos de células y factores similares que son difíciles de cuantificar. . En la figura 2, resumimos los resultados revisados ​​para la contribución de los diferentes tipos de células al número total de células humanas. Se presentan las categorías que contribuyen con & # x0003e0.4% en el recuento de celdas. Todas las demás categorías suman aproximadamente un 2% juntas. Encontramos que el cuerpo incluye solo 3 & # x000b710 12 células humanas no sanguíneas, solo el 10% del recuento total actualizado de células humanas. La visualización en la figura 2 destaca que se estima que casi el 90% de las células son células enucleadas (26 & # x000b710 12 células), en su mayoría glóbulos rojos y plaquetas, mientras que el otro & # x0224810% consta de & # x022483 & # x000b710 12 nucleadas. células. El sorprendente dominio del linaje hematopoyético en el recuento celular (90% del total) es contradictorio dada la composición del cuerpo en masa. Este es el tema del siguiente análisis.

Representación como un mapa de árbol de Voronoi donde el área del polígono es proporcional al número de celdas. Visualización realizada utilizando la herramienta en línea en http://bionic-vis.biologie.uni-greifswald.de/.

Enfoque centrado en la masa como verificación de cordura para el recuento de células

Al hacer tales estimaciones, es prudente abordar el análisis desde diferentes ángulos. En ese espíritu, ahora preguntamos si la masa acumulada de las células contadas se encuentra dentro del rango esperado para un adulto de referencia. Para abordar adecuadamente esa pregunta, primero debemos indicar cuál es el resultado anticipado, es decir, la masa celular total del cuerpo. Para una masa humana de referencia de 70 kg, el 25% es líquido extracelular [37], otro 7% son sólidos extracelulares [37], por lo que debemos tener en cuenta & # x0224846 kg de masa celular (incluida la grasa).

Una fuente sistemática completa para la composición de la masa celular total (en lugar del recuento celular total) es el Informe del Grupo de Trabajo sobre el Hombre de Referencia [6], que proporciona valores para la masa de los principales tejidos del cuerpo humano. Este análisis de masa por tejido incluye componentes intra y extracelulares. Para distinguir entre las porciones intracelulares y extracelulares de cada tejido, podemos aprovechar las mediciones de potasio corporal total [38] como se detalla en el Apéndice S1. La figura 3 compara los principales tejidos que contribuyen al cuerpo humano, en términos de número de células y masas.

La barra superior muestra el número de células, mientras que la barra inferior muestra la contribución de cada uno de los principales tipos de células que comprenden la masa corporal celular total (sin incluir la masa extracelular que agrega otro & # x0224824 kg). A modo de comparación, la contribución de las bacterias se muestra a la derecha, que asciende a solo 0,2 kg, que es aproximadamente el 0,3% del peso corporal.

Un resultado sorprendente de esta yuxtaposición es la evidente discordancia entre los contribuyentes a la masa celular total y al número de células. El recuento de células está dominado por los glóbulos rojos (84%), uno de los tipos de células más pequeños del cuerpo humano con un volumen de aproximadamente 100 & # x003bcm 3. En contraste, el 75% de la masa celular total está compuesta por dos tipos de células, células grasas (adipocitos) y células musculares (miocitos), ambas células grandes (generalmente & # x0003e10,000 & # x003bcm 3 en volumen) que constituyen solo un minuto fracción (& # x022480.2%) del número total de celdas. En el otro extremo, las bacterias tienen una contribución menor en términos de masa, pero un recuento de células comparable al de todas las células humanas combinadas, como se discutió anteriormente. El balance de masa representa bien toda la masa corporal esperada, lo que respalda nuestro análisis. La opción de pasar por alto una colección de células muy pequeñas lo suficientemente numerosas como para alterar el recuento total de células se analiza con más detalle en el Apéndice S1.

La proporción de bacterias a células humanas en el cuerpo adulto

Con las estimaciones revisadas para el número de células humanas (3.0 & # x0221910 13) y bacterianas (3.8 & # x0221910 13) en el cuerpo (el numerador y denominador de la relación B / H), podemos dar una estimación actualizada de B / H = 1,3, con una incertidumbre del 25% y una variación del 53% sobre la población de machos estándar de 70 kg. Este valor de B / H de aproximadamente 1: 1 (con el rango de incertidumbre asociado) debería reemplazar los valores de 10: 1 o 100: 1 que se indican en la literatura hasta que se disponga de mediciones más precisas.

Observamos que si uno elige comparar el número de bacterias en el cuerpo humano (3.8 & # x000b710 13) con el número de células humanas nucleadas (& # x022480.3 & # x000b710 13), la proporción será de aproximadamente 10: 1. Esto se debe a que la población dominante de glóbulos rojos no nucleados no se incluye en el cálculo. Observamos que esta proporción es el resultado de que tanto la cantidad de bacterias como la cantidad de células humanas nucleadas en el cuerpo son varias veces más bajas que en la estimación original de la década de 1970 (que no restringió el análisis a las células nucleadas). La cuestión de si las células sin núcleo deben incluirse o descartarse en el cálculo del número de células humanas y, por tanto, la relación B / H, parece ser una cuestión de definición. Consideramos a los glóbulos rojos como células auténticas, como sugiere su nombre. Pero también es plausible optar por no incluirlas, ya que algunos pueden pensar en ellas como & # x0201c bolsas llenas de hemoglobina. & # X0201d La inclusión de plaquetas en el recuento, que corresponde a su inclusión en recuentos anteriores, también es potencialmente discutible, pero ha sólo un efecto cuantitativo menor. De hecho, esto abre una interesante discusión tangencial sobre lo que debería definirse como célula.

Variaciones en la relación entre bacterias y células humanas en todos los segmentos de población

Después de revisar la relación B / H para el & # x0201creference man, & # x0201d, ahora generalizamos nuestros resultados al abordar otros segmentos de la población. Al observar nuestra estimación, identificamos cuatro parámetros principales que dominan el cálculo:

densidad bacteriana en el colon

hematocrito (es decir, glóbulos rojos por unidad de volumen).

Estos son los parámetros rectores debido a la contribución dominante de las bacterias del colon y el recuento de glóbulos rojos al recuento total de células bacterianas y humanas, respectivamente. Para evaluar el efecto del sexo, la edad y la obesidad en la relación B / H, examinamos el cambio en estos parámetros en esos grupos.

La Tabla 3 recoge los cambios en cada uno de los parámetros mencionados anteriormente para individuos que representan diferentes segmentos de la población humana: mujer adulta de referencia (1,63 m, 60 kg [39]), lactante pequeño (4 semanas de edad), lactante (1 año de edad). ), ancianos (66 años) y obesos (140 kg).

La revisión de la literatura no muestra un efecto significativo sobre las concentraciones de bacterias colónicas a lo largo de la edad desde el lactante de un mes hasta el anciano [40,41]. La colonización del tracto gastrointestinal neonatal desde concentraciones insignificantes de bacterias en el colon de & # x0226410 5 bacterias / ml hasta concentraciones equivalentes a las de los adultos se produce en poco menos de un mes [42]. Para este período dinámico que aún no se ha registrado en alta resolución, no proporcionamos una estimación de la relación B / H. Al igual que con la edad, los extremos de peso tienen un bajo impacto en el recuento de células bacterianas. [43]. Los valores reportados para bebés y obesos están en el rango de variación de & # x0201c el hombre de referencia & # x0201d. Además, no pudimos encontrar ningún informe en la literatura sobre diferencias específicas de género en la densidad de bacterias en el colon. Como puede apreciarse en la Tabla 3, la relación B / H varía hasta dos veces en esos diferentes grupos de población, desde un mínimo de 1,3 a un máximo de 2,3.

Observamos que factores adicionales como la raza y el origen étnico pueden influir en la relación B: H. Se ha demostrado que la población bacteriana en el colon se ve fuertemente afectada por la geografía [47], pero los datos actuales no son suficientes para permitir una inferencia robusta de las concentraciones colónicas y representan una brecha de datos.


Preguntas y respuestas sobre hongos | Microbiología | Biología

Preguntas y respuestas frecuentes sobre hongos. En este artículo discutiremos sobre: ​​- 1. Definición de hongos 2. Origen de los hongos 3. Metabolismo 4. Características 5. Estructuras 6. Reproducción 7. Clasificación 8. Importancia 9. Formas de esporas 10. Diagnóstico de laboratorio.

  1. Preguntas y respuestas # Definición de hongos
  2. Preguntas y respuestas # Origen de los hongos
  3. Preguntas y respuestas # Metabolismo de los hongos
  4. Preguntas y respuestas # Características de los hongos
  5. Preguntas y respuestas # Estructuras de los hongos
  6. Preguntas y respuestas # Reproducción de hongos
  7. Preguntas y respuestas # Clasificación de hongos
  8. Preguntas y respuestas # Importancia de los hongos
  9. Preguntas y respuestas # Formas de esporas en hongos
  10. Preguntas y respuestas # Diagnóstico de laboratorio de la infección por hongos

Preguntas y respuestas n. ° 1. Definición de hongos:

Los hongos son formas de microorganismos evolutivamente más avanzados, en comparación con los procariotas (priones, virus, bacterias). Se clasifican como eucariotas. es decir, tienen un número diploide de cromosomas y una membrana nuclear y tienen esteroles en su membrana plasmática. La complejidad genética permite la complejidad morfológica y, por lo tanto, estos organismos tienen características estructurales complejas que se utilizan en la especiación.

Los hongos se pueden dividir en dos formas morfológicas básicas, levaduras e hifas. Las levaduras son hongos unicelulares que se reproducen asexualmente por formación de blastoconidios (gemación) o fisión. Las hifas son hongos multicelulares que se reproducen asexualmente y / o sexualmente. El dimorfismo es la condición en la que un hongo puede exhibir la forma de levadura o la forma de hifas, dependiendo de las condiciones de crecimiento.

Muy pocos hongos presentan dimorfismo. La mayoría de los hongos se presentan en forma de hifas como filamentos tubulares ramificados, filiformes. Estas estructuras filamentosas carecen de paredes transversales (cenocíticas) o tienen paredes transversales (septadas) dependiendo de la especie. En algunos casos, las hifas septadas desarrollan conexiones de pinza en los septos que conectan los elementos de las hifas.

Una masa de elementos hifales se denomina micelio (sinónimo de moho). Las hifas aéreas a menudo producen propagaciones de reproducción asexual denominadas conidios (sinónimo de esporas). Los conidios relativamente grandes y complejos se denominan macroconidios, mientras que los conidios más pequeños y simples se denominan microconidios.

Cuando los conidios están encerrados en un saco (el esporangio), se denominan endosporas. La presencia / ausencia de conidios y su tamaño, forma y ubicación son características principales utilizadas en el laboratorio para identificar las especies de hongos en muestras clínicas.

La reproducción asexual, a través de la formación de conidios, no implica la recombinación genética entre dos tipos sexuales, mientras que la reproducción sexual implica la recombinación genética entre dos tipos sexuales.

Preguntas y respuestas n. ° 2. Origen de los hongos:

La Irlanda de la década de 1840 era un país económicamente deprimido de ocho millones de habitantes. La mayoría eran agricultores arrendatarios que pagaban alquiler a los terratenientes que eran responsables, a su vez, de los propietarios ingleses de la propiedad. La única cosecha de los agricultores irlandeses eran las patatas, que se cultivaban temporada tras temporada en pequeñas extensiones de tierra. El poco maíz disponible se usó para alimentar a las vacas y cerdos. A principios de la década, las fuertes lluvias y la humedad presagiaban una calamidad.

Luego, el 23 de agosto de 1845, The Gardener & # 8217s Chronicle and Agricultural Gazette informó:

& # 8220Una enfermedad fatal ha estallado entre la cosecha de papa. Por todos lados escuchamos de la destrucción. En Bélgica, se dice que los campos han sido completamente desolados. & # 8221

Las patatas habían sufrido antes. Había habido sarna, sequía, & # 8220 curl & # 8221 y demasiada lluvia, pero nada era tan destructivo como esta nueva enfermedad. Derribó las plantas como la escarcha en verano. Comenzando como manchas negras, descompuso las hojas y los tallos, y dejó a las papas una masa podrida y blanda con un olor peculiar y desagradable. Incluso las patatas cosechadas se pudrieron.

El invierno de 1845-1846 fue un desastre para Irlanda. Los agricultores dejaron las patatas podridas en los campos y la enfermedad se propagó. Primero los granjeros comieron el alimento para animales y luego los animales. También devoraron las patatas de siembra, sin dejar nada para la siembra de primavera.

A medida que se extendía el hambre, el gobierno inglés intentó ayudar importando maíz y estableciendo centros de ayuda. En Inglaterra, la enfermedad de la patata tuvo pocas repercusiones porque la agricultura inglesa incluía varios cereales, pero en Irlanda la hambruna se extendió rápidamente.

Después de dos años, la podredumbre de la papa pareció aflojarse, pero en 1847 regresó con fuerza. A pesar de los esfuerzos de ayuda de los ingleses, más de dos millones de irlandeses murieron de hambre. Finalmente, unos 900.000 supervivientes partieron hacia Canadá y Estados Unidos. Los que se quedaron tuvieron que lidiar con la agitación económica y política, así como con la miseria y la muerte.

La plaga de la papa se desvaneció en 1848, pero no desapareció. En cambio, emergió de nuevo durante las estaciones húmedas y volvió a florecer. Al final, cientos de miles de irlandeses abandonaron la tierra y se trasladaron a ciudades o países extranjeros. Durante la década de 1860, grandes oleadas de inmigrantes irlandeses llegaron a Estados Unidos. Muchos estadounidenses descienden de esos granjeros hambrientos y desmoralizados.

Tales son los efectos históricos, políticos, económicos y sociológicos de una especie de hongo. Otras enfermedades fúngicas de frutas, cereales y verduras pueden ser igualmente devastadoras. Además, tomaremos nota de varias enfermedades humanas y animales generalizadas que se deben a los hongos y encontraremos muchos hongos beneficiosos como los que se utilizan para hacer antibióticos, pan y alimentos o se utilizan como insecticidas. Nuestro estudio comenzará con un enfoque en las estructuras, patrones de crecimiento y ciclos de vida de los hongos.

Todos los hongos son de vida libre, es decir, no son parásitos intracelulares obligados. No contienen clorofila y no pueden sintetizar macromoléculas a partir del dióxido de carbono y la energía derivada de los rayos de luz. Por lo tanto, todos los hongos son heterótrofos y viven de materia orgánica preformada.

Para fines médicos, los aspectos importantes del metabolismo de los hongos son:

1. La síntesis de quitina, un polímero de N-acetilglucosamina, y otros compuestos, para su uso en la formación de la pared celular. Estos inducen hipersensibilidad inmunitaria.

2. La síntesis de ergosterol para su incorporación a la membrana plasmática. Esto hace que la membrana plasmática sea sensible a los agentes antimicrobianos que bloquean la síntesis de ergosterol o impiden su incorporación a la membrana o se unen a ella, p. anfotericina B.

3. La síntesis de toxinas como:

(a) Alcaloides del cornezuelo del centeno & # 8211 estos son producidos por Claviceps purpurea y causan un bloqueo adrenérgico alfa

(b) Agentes psicotrópicos & # 8211 estos incluyen psilocibina, psilocina y dietilamida de ácido lisérgico (LSD)

(c) Aflatoxinas & # 8211 estos son carcinógenos producidos por Aspergillus flavus cuando crece en grano. Cuando estos granos son consumidos por humanos o cuando son alimentados al ganado lechero y llegan al suministro de leche, afectan a los humanos.

4. La síntesis de proteínas en los ribosomas que son diferentes de las que se encuentran en las bacterias. Esto hace que los hongos sean inmunes a los agentes antimicrobianos que se dirigen contra el ribosoma bacteriano, por ejemplo, cloranfenicol.

5. La capacidad de ciertos metabolitos para alterar la morfología de la levadura y / o ser asimilados por la levadura con efectos de identificación clínica concomitantes.

2. No contienen clorofila

4. Los heterótrofos absorbentes y # 8211 digieren los alimentos primero y luego los absorben en sus cuerpos.

5. Liberar enzimas digestivas para descomponer el material orgánico o su huésped.

6. Almacenar energía alimentaria como glucógeno.

7. La mayoría son saprobios y viven en otros organismos muertos.

8. Descomponedores y recicladores importantes de nutrientes en el medio ambiente

9. La mayoría son multicelulares, pero algunas unicelulares como la levadura.

10. Algunos son parásitos internos o externos, algunos son depredadores que capturan presas

12. Carecen de verdaderas raíces, tallos y hojas

13. Las paredes celulares están hechas de quitina (un polisacárido complejo)

14. Crecen como tubos o filamentos microscópicos llamados hifas que contienen citoplasma y núcleos.

15. Las redes hifales se denominan micelio.

17. Reproducir por esporas sexuales y asexuales.

18. La penicilina antibiótica proviene del moho Penicillium.

19. Clasificados por sus estructuras de reproducción sexual

20. Crece mejor en ambientes cálidos y húmedos que prefieren la sombra.

21. Micología y estudio # 8211 de hongos

22. Fungicida y productos químicos # 8211 utilizados para matar hongos

23. Incluye levaduras, mohos, hongos, tiña, puffballs, royas, obscenidades, etc.

24. Los hongos pueden haber evolucionado de procariotas por endosimbiosis.

1. Cuerpo de un hongo formado por pequeños filamentos o tubos llamados hifas.

2. Las hifas contienen citoplasma y núcleos y tienen una pared celular de quitina.

3. Cada hifa es una celda continua.

4. Las hifas crecen y se ramifican continuamente.

5. El tabique (septa-plural) son paredes transversales con poros que permiten el movimiento del citoplasma en las hifas.

6. Las hifas con septos se denominan hifas septadas.

7. Las hifas sin septos se denominan hifas cenocíticas.

8. Las esteras enredadas de hifas se conocen como micelio.

9. Todas las hifas dentro de un micelio comparten el mismo citoplasma, por lo que los materiales se mueven rápidamente.

10. Las hifas crecen rápidamente desde las puntas por división celular.

11. El estolón son hifas horizontales que conectan grupos de hifas entre sí.

12. Los rizoides son partes de hifas en forma de raíz que anclan el hongo.

1. La mayoría de los hongos se reproducen asexualmente y sexualmente.

2. La reproducción asexual produce organismos genéticamente idénticos y es el método más utilizado.

3. La reproducción sexual en los hongos ocurre cuando los nutrientes o el agua son escasos.

4. Los cuerpos fructíferos son hifas modificadas que producen esporas asexuales.

5. Los cuerpos fructíferos consisten en un tallo erguido o esporangióforo con un saco que contiene esporas llamado esporangio.

6. Los tipos de cuerpos fructíferos incluyen basidios, esporangios y ascus.

7. Esporas & # 8211 células haploides con citoplasma deshidratado y una capa protectora capaz de convertirse en nuevos individuos.

8. El viento, los animales, el agua y los insectos esparcen las esporas.

9. Cuando la espora aterriza en una superficie húmeda, se forman nuevas hifas.

Preguntas y respuestas # 6. Reproducción de Hongos:

1. Los hongos se reproducen asexualmente cuando las condiciones ambientales son favorables.

2. Algunos hongos unicelulares se reproducen por mitosis.

3. Las células de levadura se reproducen por gemación donde una parte de la célula se pellizca para producir más células de levadura.

4. El hongo del pie de atleta se reproduce por fragmentación a partir de un pequeño trozo de micelio.

5. La mayoría de los hongos se reproducen asexualmente por esporas.

6. El moho Penicillium produce esporas llamadas conidios sin un saco protector en la parte superior de un tallo llamado conidióforo.

1. Los hongos se reproducen sexualmente cuando las condiciones ambientales son desfavorables.

2. Sin hongos machos o hembras.

3. Dos tipos de apareamiento & # 8211 más (+) y menos (-)

4. La fertilización ocurre cuando las hifas (+) se fusionan con las hifas (-) para formar un cigoto 2N o diploide.

5. Algunos hongos muestran dimorfismo (capacidad de cambiar su forma en respuesta a sus condiciones ambientales)

Preguntas y respuestas # 7. Clasificación de hongos:

Los hongos se clasifican por sus estructuras reproductivas. Los 4 filos de hongos son Basidiomycota, Zygomycota, Ascomycota y Deuteromycota.

1. Hongos denominados esporangios o mohos comunes.

2. Incluye mohos y blings como tizones como Rhizopus stolonifer (moho del pan).

3. No hay septos en las hifas (cenocítico).

4. Estructura reproductiva asexual llamada esporangio y produce esporangiosporas.

5. Los rizoides anclan el moho, liberan enzimas digestivas y absorben los alimentos.

6. Estructura reproductiva asexual llamada esporangio y produce esporangiosporas.

7. La espora sexual producida por conjugación cuando las hifas (+) y la fusión (-) se denominan cigosporas.

8. Las zigosporas pueden soportar entornos hostiles hasta que las condiciones mejoren y se produzcan nuevos esporangios.

2. Incluye hongos, hongos venenosos, puffballs, hongos de soporte, hongos de estante, cuernos apestosos, herrumbres y obscenidades.

3. Algunos se utilizan como alimento (hongos) y otros causan daños a los cultivos (royas y carbonilla)

4. Rara vez se reproducen asexualmente

5. Basdiocarp formado por un tallo llamado estipe y un sombrero aplanado.

6. El estípite puede tener una falda similar a un anillo debajo de la tapa llamado anillo.

7. Las branquias se encuentran en la parte inferior del sombrero y están revestidas con basidios.

8. Basidium & # 8211 estructura reproductiva sexual que produce basidiosporas.

9. Las basidiosporas se liberan de las branquias y germinan para formar nuevas hifas y micelios.

10. Estructuras vegetativas que se encuentran bajo tierra e incluyen rizoides (anclan y absorben nutrientes), hifas y micelios.

2. Incluye levadura, hongos en taza, trufas, mildiú polvoriento y colmenillas.

1. Algunos son parásitos que causan la enfermedad del olmo holandés y el tizón del castaño.

2. Sac Fungi puede reproducirse tanto sexual como asexualmente.

3. La levadura se reproduce asexualmente por gemación (forma células pequeñas en forma de yema que se desprenden y producen más levadura)

4. Las esporas asexuales llamadas conidios se forman en las puntas de hifas especializadas llamadas condióforos.

5. Ascocarp & # 8211 hifas especializadas formadas por hongos parentales durante la reproducción sexual.

6. Ascus & # 8211 sacos dentro del ascocarpio que forman esporas llamadas ascosporas.

1. Asociación simbiótica entre un hongo del saco y un alga verde fotosintética o cianobacterias.

2. Ambos organismos se benefician (las algas producen alimento y los hongos proporcionan humedad, refugio y anclaje)

3. Crece en rocas, árboles, edificios, etc. y ayuda a formar el suelo.

4. Los líquenes crustosos crecen en las rocas y los árboles fructosa los líquenes crecen como arbustos, los líquenes foliosos crecen como una estera en el suelo.

1. Asociación simbiótica de un hongo que vive en las raíces de las plantas.

2. La mayoría de las plantas tienen micorrizas en sus raíces.

3. El hongo absorbe los azúcares producidos por la planta.

4. Las plantas absorben más agua y minerales con la ayuda del hongo.

1. Las esporas de hongos causan alergias

2. El moho, el moho, la herrumbre y el carbón dañan los cultivos.

3. Las levaduras se utilizan para hacer cerveza y pan.

5. Descomponedores y recicladores de nutrientes

6. Hongos que se comen como alimento

8. El Aspergillus se usa para hacer salsa de soja.

9. Causar pie y tiña de atleta & # 8217s

10. La amanita es un hongo venenoso

11. Puede causar infecciones por hongos.

Las especies son patógenos humanos importantes que son más conocidos por causar infecciones oportunistas en huéspedes inmunodeprimidos (por ejemplo, pacientes trasplantados, enfermos de SIDA, pacientes con cáncer). Las infecciones son difíciles de tratar y pueden ser muy graves & # 8211 30-40% de las infecciones sistémicas provocan la muerte.

La secuenciación del genoma de C. albicans y los de varias otras especies de Candida de importancia médica ha proporcionado un gran impulso para los análisis genómicos comparativos y funcionales de Candida. Estos estudios están ayudando al desarrollo de estrategias de diagnóstico sensibles y nuevas terapias antimicóticas.

Las esporas de Aspergillus se encuentran en casi todas partes, por lo que estamos expuestos de manera rutinaria y casi constante a ellas. Tal exposición es una parte normal de la condición humana y generalmente no presenta efectos adversos para la salud. Sin embargo, Aspergillus puede causar enfermedades de tres formas principales: mediante la producción de micotoxinas mediante la inducción de respuestas alergénicas y mediante infecciones localizadas o sistémicas. Con las dos últimas categorías, el estado inmunológico del huésped es fundamental.

Se cree que las alergias y el asma son causadas por una respuesta inmune activa del huésped contra la presencia de esporas o hifas de hongos. En contraste, con la aspergilosis invasiva, el sistema inmunológico se ha colapsado y se puede montar poca o ninguna defensa.

Las especies patógenas más comunes son Aspergillus fumigatus y Aspergillus flavus. Aspergillus flavus produce aflatoxina, que es tanto una toxina como un carcinógeno y que potencialmente puede contaminar alimentos como las nueces. Aspergillus fumigatus y Aspergillus clavatus pueden causar una enfermedad alérgica.

Algunas especies de Aspergillus causan enfermedades en los cultivos de cereales, especialmente el maíz, y sintetizan micotoxinas, incluida la aflatoxina. La aspergilosis es el grupo de enfermedades causadas por Aspergillus. Los síntomas incluyen fiebre, tos, dolor de pecho o dificultad para respirar. Por lo general, solo los pacientes con sistemas inmunitarios debilitados o con otras afecciones pulmonares son susceptibles.

Cryptococcus neoformans puede causar una forma grave de meningitis y meningocefalitis en pacientes con infección por VIH y SIDA. La mayoría de las especies de Cryptococcus viven en el suelo y no causan enfermedades en los seres humanos. Cryptococcus neoformans es el principal patógeno humano y animal.

Se sabe que Cryptococcus laurentii y Cryptococcus albidus ocasionalmente causan enfermedad de moderada a grave en pacientes humanos con inmunidad comprometida. Cryptococcus gattii es endémico de las partes tropicales del continente de África y Australia y puede causar enfermedades en personas no inmunodeprimidas.

Histoplasma capsulatum puede causar histoplasmosis en humanos, perros y gatos. El hongo es más frecuente en América, India y el sureste de Asia. Es endémica en ciertas áreas de los Estados Unidos. La infección suele deberse a la inhalación de aire contaminado.

Pneumocystis jirovecii (o Pneumocystis carinii) puede causar una forma de neumonía en personas con sistemas inmunitarios debilitados, como niños prematuros, ancianos y pacientes con SIDA.

Stachybotrys chartarum o & # 8220black moho & # 8221 pueden causar daño respiratorio y fuertes dolores de cabeza. Ocurre con frecuencia en casas en regiones que son crónicamente húmedas.

Preguntas y respuestas n. ° 9. Formas de esporas en hongos:

Los hongos se reproducen tanto asexualmente como sexualmente y con timidez mediante diferentes tipos de esporas. Algunas esporas son la unidad de dispersión, pero otras funcionan como esporas de reposo y timidez para superar el período desfavorable, y algunas otras tienen la eficiencia para cumplir las dos funciones anteriores.

Las esporas se dividen principalmente en dos grupos:

Las esporas que se forman durante la reproducción asexual son las esporas asexuales. Básicamente, las esporas asexuales son de dos tipos: esporangiosporas y conidios.

Las esporangiosporas se desarrollan dentro de una estructura en forma de saco, el esporangio.

Las esporangio y las shysporas son de dos tipos, zoosporas y aplanosporas:

Las zoosporas (Fig. 4.4) son la espora característica de la subdivisión Mastigomycotina. En este grupo se producen tres tipos de zoosporas y shysporas.

I. Anteriormente uniflagelados, estos son de forma piriforme y tienen un tipo de flagelo de latigazo cervical (Synchytrium) o oropel (Rhizidiomyces) en la parte anterior.

ii. Biflagelado anteriormente. Estos son de forma piriforme con dos flagelos (un latigazo cervical y otro tipo oropel), colocados anteriormente., Por ejemplo, Saprolegnia, etc.

iii. Lateralmente biflagelado. Estos tienen forma de riñón y tienen dos flagelos (un latigazo cervical y otro tipo oropel), colocados lateralmente, por ejemplo, Phytophthora, Pythium, etc.

Las esporangiosporas de este tipo carecen de flagelos y se denominan aplanosporas (fig. 4.8L). Es la espora característica de Mucorales bajo Zygomycetes, por ejemplo, Mucor, Rhizopus, etc.

Los conidios (Fig. 4.8A, B, C) se diferencian de las aplanosporas porque no están encerrados por una pared de esporangios separada. Suelen desarrollarse en el ápice de las hifas.

Los conidios muestran variabilidad tanto en su forma como en su desarrollo. Están divididos principalmente y tímidamente sobre la base de su modo de desarrollo.

Hay dos modos básicos de desarrollo de las conidias: parcial y tálico. En el tipo blástico, se produce un marcado agrandamiento de la conidium inicial antes de que quede delimitado por el sep & shytum. En el tipo tálico, el agrandamiento de la inicial del conidio se produce solo después de que la inicial haya sido delimitada por el tabique.

Estos se dividen en dos tipos:

1. Blastoconidios. Pueden desarrollarse a partir de una célula de una hifa o conidióforo indiferenciado en uno o más puntos a través de la gemación, ya sea apical o tardíamente y tímidamente. Pueden desarrollarse individualmente o en cadenas, por ejemplo, Aureobasidium, Cladosporium, etc.

2. Fialoconidios. Se desarrollan a partir de una célula con forma de botella, la fialida. Una conidio alcanza su tamaño completo antes de ser cortada por tabicación e inmediatamente se desarrolla otra debajo. Por lo tanto, generalmente se desarrolla una cadena de conidios, donde uno más joven siempre permanece cerca de la madre, por ejemplo, Tricoderma, Fusarium.

1. Talloconidios. En este tipo, los conidios se desarrollan en hifas, ya sea individualmente o en cadenas cortas o largas, ramificadas o no ramificadas, y el agrandamiento de la inicial de la conidio tiene lugar solo después de que la inicial haya sido delimitada por el tabique, por ejemplo, Erysiphe, Penicillium, Geotrichum, Oidium, etc. .

Las esporas formadas después de la reproducción sexual son las esporas sexuales. Hay cuatro tipos de esporas sexuales en los hongos.

Estas son oosporas, cigosporas, ascosporas y basidiosporas:

Se trata de esporas diploides (2n) formadas por la unión entre el huevo y el núcleo masculino. Al entrar en contacto con el oogonio, el anteridio pasa su núcleo dentro del oogonio a través del tubo de fertilización y forma la oospora. Es una espora en reposo, por ejemplo, miembros de Oomycetes debajo de Mastigomycotina.

Al igual que Oospore, también es una espora en reposo formada por la unión de dos gametangios en una sola célula. La célula se convierte en una estructura verrugosa, negra y de paredes gruesas, la Zygospore, por ejemplo, miembros de Zygomycetes. En la mayoría de los miembros de Mastigo & shymycotina y Zygomycotina, las esporas producidas sexualmente se desarrollan libremente y no están rodeadas por hifas estériles. Pero en Ascomycotina y Basidiomycotina, las esporas están comúnmente rodeadas por hifas estériles y se llaman ascocarpos y basidiocarpos respectivamente con timidez.

Las ascosporas se desarrollan mediante la unión de dos gametangios. Las ascosporas siempre se desarrollan en (es decir, endógenamente) una estructura similar a un saco, el ascus, y por lo tanto, los hongos que contienen asci se denominan comúnmente hongos del saco.

Las ascosporas son uninucleadas y uni y tímidocelular generalmente de estructura ovalada, redonda o alargada y tímida. Generalmente son 8 en un ascus, pero pueden ser 4 (Saccharomyces cerevisiae, Saccharo & shymycodes ludwigii) o numerosos.

Las basidiosporas se desarrollan en (es decir, exógenamente) basidios. Los basidios se desarrollan a partir de la célula dicariótica. Durante este proceso, generalmente se mantiene una gran brecha entre la plasmogamia y la cariogamia. Los basidios suelen ser de dos tipos: Holobasidium, es decir, aseptate basidium y Phragmobasidium.

Las basidiosporas son unicelulares, uni y shinucleadas, de paredes delgadas, generalmente de estructura redonda a ovalada, desarrolladas sobre basi y shydium. Generalmente son cuatro en número y timidez por basidio, pero pueden ser dos o muchos (por ejemplo, Ustigo nuda tritici).

Preguntas y respuestas n. ° 10.Diagnóstico de laboratorio de la infección por hongos:

La prueba de KOH para hongos se realiza de forma ambulatoria y los pacientes no necesitan prepararse con anticipación. Los resultados suelen estar disponibles mientras el paciente espera o al día siguiente si se envían a un laboratorio clínico. El procedimiento de prueba de KOH puede ser realizado por un médico, asistente médico, asistente médico, enfermera o técnico de laboratorio médico. Si se requieren cultivos de hongos, la prueba la realiza un tecnólogo que se especializa en microbiología.

1. Recolección: se recolectan muestras de piel, uñas o cabello del área infectada del paciente. Para las muestras de piel, se usa un bisturí o el borde de un portaobjetos de vidrio para raspar suavemente las escamas de la piel del área infectada. Para las muestras de cabello, se usa un fórceps para eliminar los tallos y folículos del cabello del sitio infectado. Si la prueba se envía a un laboratorio, los raspados se colocan en un recipiente cubierto estéril.

2. Los raspados se colocan directamente en un portaobjetos de microscopio y se cubren con hidróxido de potasio al 10% o 20%.

3. El portaobjetos se deja reposar hasta que se aclare, normalmente entre cinco y quince minutos, para disolver las células de la piel, el cabello y los residuos.

4. Para mejorar la limpieza, se puede agregar dimetilsulfóxido al portaobjetos. Para que los hongos sean más fáciles de ver, se puede agregar una mancha de algodón azul con lactofenol.

5. El portaobjetos se calienta suavemente para acelerar la acción del KOH.

6. Agregar un tinte blanco de calcofluor al portaobjetos hará que los hongos se vuelvan fluorescentes, haciéndolos más fáciles de identificar bajo un microscopio fluorescente.

7. Coloque el portaobjetos bajo un microscopio para leer.

Los dermatofitos se reconocen fácilmente bajo el microscopio por sus estructuras tubulares largas en forma de rama llamadas hifas. Los hongos que causan infecciones por tiña producen hifas tabicadas (segmentadas). Algunos muestran la presencia de esporas formadas directamente a partir de las hifas (artroconidios).

Bajo el microscopio, la tiña versicolor se reconoce por hifas curvas y formas redondas de levadura que le dan una apariencia de espaguetis y albóndigas. Las células de levadura aparecen redondas u ovaladas y se pueden ver formas en gemación.La preparación de KOH no puede identificar el organismo específico, la muestra se puede enviar para cultivo de hongos para identificar el organismo.

8. Una prueba de KOH normal o negativa no muestra hongos (ni dermatofitos ni levaduras). Los dermatofitos o la levadura que se observan en una prueba de KOH indican que la persona tiene una infección por hongos. Las pruebas de seguimiento suelen ser innecesarias.

9. La piel puede estar adolorida después de la prueba debido a que el tejido se raspa de la parte superior de la superficie de la piel.

Las muestras deben recogerse en recipientes estériles o con hisopos estériles y transportarse inmediatamente al laboratorio. Este producto se utiliza junto con otras pruebas bioquímicas y serológicas para identificar cultivos de organismos aislados.

Mezcle la muestra con una pequeña gota de India en un portaobjetos de vidrio limpio. Coloque un cubreobjetos sobre el frotis y presione suavemente. La preparación debe ser marrón, no negra. Con el uso reducido, examine el frotis microscópicamente (100X) para detectar la presencia de células encapsuladas, como se indica mediante zonas claras que rodean las células.

Nota: la India está lista para usar. No se recomienda una mayor dilución con agua.

Nota: la producción de material capsular puede aumentarse mediante el cultivo en una solución de peptona al 1% (caldo de peptona).

Los cultivos de hongos son una prueba para tratar de determinar el tipo de organismo fúngico que es responsable de una infección o incluso la presencia del organismo en primer lugar. Los hongos son una de las cinco clases de patógenos que causan enfermedades, los otros son virus, bacterias, priones y helmintos.

Es muy importante que se identifique el organismo correcto durante una infección porque los tratamientos farmacológicos difieren según el tipo de organismo y un tratamiento no funcionaría para el otro.

Un cultivo de hongos generalmente se adquiere a partir de exudados de heridas y frotis de áreas que se encuentran dentro del cuerpo como la boca y la vagina. Muy raramente, los hongos pueden causar infecciones dentro del cuerpo porque el sistema inmunológico humano es más que adaptarse para eliminar los hongos.

Sin embargo, a veces, es posible que sea necesario realizar un hemocultivo de hongos debido a una afección llamada sepsis por hongos. La sepsis es la presencia de bacterias o una infección en la sangre. Esta es una condición muy rara y también una emergencia médica. La prueba de cultivo de hongos que se realiza en esta condición generalmente mostrará al hongo Candida como el organismo causante, aunque la lista es bastante interminable.

Se toma un cultivo de hongos de una parte del cuerpo en secreciones o tomando una muestra de sangre. La mayoría de las infecciones por hongos se limitan a la piel, la mucosa oral o los genitales. Muy raramente ocurre realmente la sepsis por hongos a menos que un paciente esté severamente inmunodeprimido. Este suele ser el caso en pacientes con SIDA o con diabetes. Ambas enfermedades harán que el sistema inmunológico deje de funcionar por completo dando lugar a todo tipo de infecciones oportunistas.

Un crecimiento de hongos se adquiere analizando las secreciones y exudados de una herida o frotando una superficie infectada. También es posible que se requiera una muestra de sangre para verificar la presencia de hongos en la sangre. Luego, la muestra se cultiva en un ambiente amigable con los hongos durante hasta una semana o más antes de que las colonias de hongos se vuelvan visibles.

Esta mancha se prepara durante dos días.

1. El primer día, disuelva Cotton Blue en el agua destilada. Dejar toda la noche para eliminar el tinte insoluble.

2. En el segundo día, con guantes, agregue los cristales de fenol al ácido láctico en un vaso de precipitados de vidrio, colóquelo en un agitador magnético hasta que se disuelva el fenol.

4. Filtre la solución de algodón azul y agua destilada en la solución de fenol / glicerol / ácido láctico. Mezclar y almacenar a temperatura ambiente.

1. Calcofluor White con 10% de KOH

2. Hidróxido de potasio (KOH) con clorazol negro

5. Preparaciones para la bandera de la cinta de violonchelo

6. Preparaciones para cultivo de portaobjetos

7. Tinción de mucicarmín Southgate & # 8217s

8. Tinción de ácido periódico-Schiff (PAS) y PAS Digest

9. Tinción Grocott & # 8217s Methenamine Silver (GMS)

Cryptococcus neoformans, debido a su gran cápsula de polisacárido, se puede visualizar mediante la tinción de India. Los organismos que poseen una cápsula de polisacárido exhiben un halo alrededor de la célula contra el fondo negro creado por la India.


Los hongos unicelulares se conocen como levaduras. Alrededor de 1.500 especies de hongos se reconocen como levaduras. Algunos hongos tienen la capacidad de cambiar entre vivir como levaduras o en forma multicelular con hifas. Las levaduras no pertenecen a un grupo particular de hongos, sino que se encuentran en una variedad de grupos de hongos relacionados lejanamente.

Las levaduras se encuentran en una variedad de lugares & # 8211 tanto en ambientes acuáticos como terrestres. También se encuentran viviendo dentro y sobre plantas y animales.

Durante miles de años se han utilizado levaduras para crear ciertos alimentos. Las levaduras pueden metabolizar los carbohidratos en alcohol y dióxido de carbono. Los seres humanos han utilizado la fermentación de carbohidratos por levaduras para crear alimentos y bebidas fermentados como pan, cerveza y vino.


Términos de biología relacionados

  • Procariota - Un organismo que tiene una célula procariota simple, bacterias y arqueas son procariotas.
  • Fisión binaria - El método por el cual las bacterias se reproducen asexualmente dividiéndose.
  • Probiótico - Una bacteria que ayuda a mantener un tracto digestivo saludable cuando se consume.
  • Transferencia horizontal de genes - Transferencia de genes entre dos organismos que no son padre e hijo.

1. ¿Cómo se reproducen las bacterias?
UNA. Reproducción sexual
B. Transferencia horizontal de genes
C. Fisión binaria
D. Mitosis

2. ¿Cuál no es una de las tres formas principales de bacterias?
UNA. Cocinero
B. Bacilo
C. Espiral
D. Estrella

3. ¿Cuándo empezaron a existir las bacterias en la Tierra?
UNA. Hace 4 mil millones de años
B. Hace 2 mil millones de años
C. Hace 1.6 mil millones de años
D. Hace mil millones de años


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Extreme Microbiology publica investigaciones sobre la vida microbiana que prospera o persiste en condiciones ambientales extremas permanentes o periódicas. Trabajaremos para actualizar la comprensión general de la microbiología extrema, desde una especialidad de nicho centrada en unos pocos microorganismos y hábitats exóticos, hasta uno de los campos principales de la microbiología que en sí mismo se está desarrollando y diversificando rápidamente.

Aunque es difícil encontrar un consenso absoluto sobre lo que se considera & ldquoextreme & rdquo, una aproximación inicial se centra en las condiciones ambientales que imponen estrés fisiológico y limitaciones de crecimiento de gravedad creciente en la mayoría de los microorganismos, aquellos que han desarrollado estrategias y adaptaciones que les permiten vivir permanentemente bajo condiciones ambientales. estas condiciones las llamamos extremófilos. Entre otros, los más conocidos de tales extremos existen en forma de heladas permanentes en las regiones polares y montañosas, ambientes de aguas profundas permanentemente fríos, fuentes termales y respiraderos de aguas profundas, suelos ultrasecos, como el Desierto de Atacama, las profundidades marinas y terrestres. subsuperficie, así como el espacio cósmico y ndash la frontera final. Durante la última década, nuestro conocimiento e interés en la diversidad microbiana y el rango de hábitat de los extremófilos ha crecido exponencialmente y ha trascendido los límites disciplinarios convencionales.

Si bien los microorganismos extremófilos y sus hábitats son un tema importante y central para la Microbiología extrema, no son su único objetivo. Los microorganismos de todo tipo se encuentran con condiciones naturalmente variables que no son permanentes, pero siguen siendo un desafío incluso durante períodos de tiempo cortos, los ejemplos pueden incluir los cambios drásticos de pH durante el paso a través del tracto intestinal humano, gradientes térmicos fluctuantes que caracterizan los regímenes de flujo hidrotermal pulsátil o los diurnos. los regímenes redox cambiantes dentro de las esteras de cianobacterias fotosintéticas que pasan de la sobresaturación de oxígeno durante el día a la anoxia sulfídica por la noche. La mayoría de los microorganismos que experimentan estos cambios perecerían si estuvieran colocados permanentemente en el lado equivocado de estos ciclos, pero prosperan dentro de su entorno dinámico. Esta variante de ambientes extremos y sus habitantes microbianos (lo que a falta de un término mejor podría llamarse extremotolerantes) es omnipresente en la naturaleza y será enfatizada apropiadamente por Extreme Microbiology.

Por último, pero no menos importante, algunas fluctuaciones ambientales son tan graves, intensas o duraderas que la actividad microbiana y el metabolismo celular se suspenden temporalmente, y el modo y el alcance de la supervivencia se convierte en el problema principal, como en la desecación, el daño iónico o la exposición a intensos radiación. Muy a menudo, los límites de la vida y los regímenes permanentes o fluctuantes de la naturaleza son límites fluidos que pueden cambiar de manera sorprendente e imprevista. Extreme Microbiology trazará estos confines de la vida a medida que los conozcamos mejor en los próximos años.

Las descripciones de nuevos taxones y / o sus secuencias genómicas (con o sin metadatos asociados) solo pueden revisarse si demuestran experimentalmente que conducen a nuevos conocimientos biológicos sobre el microorganismo estudiado en ambientes extremos. Las descripciones estándar de taxones o genomas no proporcionan una justificación científica suficiente para su consideración en la sección de Microbiología extrema y no se considerarán. Los autores pueden querer considerar otros lugares de publicación que se especializan en tales descripciones.


1.5: Tipos de microorganismos - Biología


Descripción general de la bacteriología (página 1)

los Bacterias son un grupo de microorganismos unicelulares con procariótico configuración celular. El material genético (ADN) de las células procarióticas existe libre en el citoplasma de las células. Hay sin membrana nuclear, que es la característica definitiva de las células eucarióticas como las que las componen, hongos, protistas, plantas y animales. Hasta hace poco, las bacterias eran el único tipo conocido de célula procariota, y la disciplina de la biología relacionada con su estudio se llama bacteriología. En la década de 1980, con el estallido de las técnicas moleculares aplicadas a la filogenia de la vida, se definió otro grupo de procariotas y se denominó informalmente "arqueobacterias". Este grupo de procariotas ha sido renombrado desde entonces Arqueas y ha sido galardonado con biológicos Dominio estado en el nivel con Bacterias y Eucarya. La ciencia actual de la bacteriología incluye el estudio de ambos dominios de las células procarióticas, pero no es probable que el nombre "bacteriología" cambie para reflejar la inclusión de las arqueas en la disciplina. En realidad, muchas arqueas se han estudiado tan intensamente y durante tanto tiempo como sus contrapartes bacterianas, excepto con la noción de que eran bacterias.


Figura 1. La cianobacteria Anabaena. Sociedad Americana de Microbiología. Dos (no infrecuentes) excepciones de que los procariotas son unicelulares e indiferenciados se observan en Anabaena: 1. El organismo vive como un filamento multicelular o una cadena de células. Los procariotas se consideran "organismos unicelulares" porque todas las células de un filamento o colonia son del mismo tipo, y cualquier célula individual puede dar lugar a un filamento o colonia 2 exactos. Las células fotosintéticas predominantes (amarillo verdoso brillante) se diferencian en otro tipo de célula: las células obviamente grandes "vacías" que se ven ocasionalmente a lo largo de un filamento son células diferenciadas en las que tiene lugar la fijación de nitrógeno, pero no la fotosíntesis.

Cuando surgió la vida en la Tierra hace unos 4 mil millones de años, los primeros tipos de células en evolucionar fueron las células procarióticas. Durante aproximadamente 2 mil millones de años, las células de tipo procariótico fueron la única forma de vida en la Tierra. Las rocas sedimentarias más antiguas conocidas, de Groenlandia, tienen unos 3.800 millones de años. Los fósiles más antiguos que se conocen son células procarióticas, de 3.500 millones de años de edad, que se encuentran en Australia Occidental y Sudáfrica. La naturaleza de estos fósiles y la composición química de las rocas en las que se encuentran indica que litotrófico y fermentativo Los modos de metabolismo fueron los primeros en evolucionar en los primeros procariotas. Fotosíntesis desarrollado en bacterias un poco más tarde, al menos hace 3 mil millones de años. Fotosíntesis anoxigénica (fotosíntesis bacteriana, que es anaeróbica y no produce O2) precedido fotosíntesis oxigenada (fotosíntesis de tipo vegetal, que produce O2). Sin embargo, la fotosíntesis oxigénica también surgió en los procariotas, específicamente en las cianobacterias, que existían millones de años antes de la evolución de las algas verdes y las plantas. Las células eucariotas más grandes y complicadas no aparecieron hasta mucho más tarde, hace entre 1,5 y 2 mil millones de años.


Figura 2. Piscina opalescente en el Parque Nacional Yellowstone, Wyoming, EE. UU. K. Todar. Las condiciones de vida en este entorno son similares a las de la Tierra hace más de 2000 millones de años. En este tipo de aguas termales, los colores naranja, amarillo y marrón se deben a bacterias fotosintéticas pigmentadas que forman las esteras microbianas. Las alfombrillas están literalmente repletas de bacterias. Algunas de estas bacterias como Synechococcus realizar la fotosíntesis oxigenada, mientras que otras como Cloroflexo realizar la fotosíntesis anoxigénica. Otras bacterias no fotosintéticas, así como las arqueas termófilas y acidófilas, también son residentes de la comunidad de aguas termales.

Las arqueas y las bacterias difieren fundamentalmente en su estructura de las células eucarióticas, que siempre contienen un núcleo encerrado en una membrana, múltiples cromosomas y varios otros orgánulos membranosos como mitocondrias, cloroplastos, el aparato de Golgi, vacuolas, etc. A diferencia de las plantas y los animales, las arqueas y las bacterias son organismos unicelulares que no se desarrollan ni se diferencian en formas multicelulares. Algunas bacterias crecen en filamentos o masas de células, pero cada célula de la colonia es idéntica y capaz de existir de forma independiente. Las células pueden estar adyacentes entre sí porque no se separaron después de la división celular o porque permanecieron encerradas en una vaina común o lodo secretado por las células, pero típicamente no hay continuidad o comunicación entre las células.

El árbol de la vida universal

Sobre la base de análisis de ARN ribosómico de subunidades pequeñas (ARNss), el contemporáneo Árbol de la vida da lugar a tres "dominios" celulares: Arqueas, Bacterias, y Eucarya (Figura 3). Bacterias (anteriormente conocido como eubacterias) y Arqueas (anteriormente llamado arquebacterias) comparten el tipo procariótico de configuración celular, pero por lo demás no están relacionados entre sí más estrechamente que con el dominio eucariótico, Eucarya. Entre los dos procariotas, Arqueas aparentemente están más estrechamente relacionados con Eucarya que son los Bacterias. Eucarya consta de todos los tipos de células eucarióticas, incluidos protistas, hongos, plantas y animales.


Figura 3. El árbol de la vida universal derivado de la secuenciación del ARN ssr. N. Pace. Tenga en cuenta los tres dominios principales de los organismos vivos: Archaea, Bacteria y Eucarya. La "distancia evolutiva" entre dos organismos es proporcional a la distancia medible entre el extremo de una rama a un nodo y el final de una rama comparativa. Por ejemplo, en Eucarya, los humanos (Homo) están más estrechamente relacionados con el maíz (Zea) que a los mohos de limo (Dictyostelium) o en bacterias, E. coli está más estrechamente relacionado con Agrobacterium que a Thermus.

Tamaño y distribución de bacterias y arqueas

La mayoría de las células procarióticas son muy pequeñas en comparación con las células eucarióticas. Una célula bacteriana típica tiene aproximadamente 1 micrómetro de diámetro o ancho, mientras que la mayoría de las células eucariotas tienen entre 10 y 100 micrómetros de diámetro. Las células eucarióticas tienen un volumen de citoplasma mucho mayor y una relación superficie: volumen mucho menor que las células procarióticas. Una célula procariota típica tiene aproximadamente el tamaño de una mitocondria eucariota. Dado que los procariotas son demasiado pequeños para ser vistos excepto con la ayuda de un microscopio, generalmente no se aprecia que sean la forma de vida más abundante en el planeta, tanto en términos de biomasa como en número total de especies. Por ejemplo, en el mar, los procariotas constituyen el 90 por ciento del peso combinado total de todos los organismos. En un solo gramo de suelo agrícola fértil puede haber más de 10 9 células bacterianas, superando en número a todas las células eucarióticas en 10,000: 1. Se reconocen alrededor de 3,000 especies distintas de bacterias y arqueas, pero este número probablemente sea menos del uno por ciento de todas las especies de la naturaleza. Estos procariotas desconocidos, muy por encima de las plantas no descubiertas o no estudiadas, son una enorme reserva de material genético e información genética en la naturaleza que aguarda su explotación.

Los procariotas se encuentran en todos los hábitats donde viven los eucariotas, pero también en muchos ambientes naturales considerados demasiado extremos o inhóspitos para las células eucariotas. Así, los límites exteriores de la vida en la Tierra (más caliente, más fría, más seca, etc.) suelen estar definidos por la existencia de procariotas. Donde conviven eucariotas y procariotas, puede haber asociaciones mutualistas entre los organismos que permiten que ambos sobrevivan o prosperen. Se cree que los orgánulos de los eucariotas (mitocondrias y cloroplastos) son restos de bacterias que invadieron, o fueron capturados por, eucariotas primitivos en el pasado evolutivo. Numerosos tipos de células eucariotas que existen en la actualidad están habitadas por procariotas endosimbióticos.

Desde un punto de vista metabólico, los procariotas son extraordinariamente diversos y exhiben varios tipos de metabolismo que rara vez o nunca se ven en los eucariotas. Por ejemplo, los procesos biológicos de fijación de nitrogeno (conversión de gas nitrógeno atmosférico en amoníaco) y metanogénesis (producción de metano) son metabólicamente exclusivos de los procariotas y tienen un impacto enorme en los ciclos del nitrógeno y el carbono en la naturaleza. También se observan mecanismos únicos para la producción de energía y la fotosíntesis entre Archaea y Bacteria.

La vida de las plantas y los animales depende de las actividades de las células bacterianas. Las bacterias y arqueas entran en varios tipos de relaciones simbióticas con plantas y animales que generalmente benefician a ambos organismos, aunque algunas bacterias son agentes de enfermedades.

Las actividades metabólicas de los procariotas en los hábitats del suelo tienen un impacto enorme en la fertilidad del suelo que puede afectar las prácticas agrícolas y el rendimiento de los cultivos. En el entorno global, los procariotas son absolutamente esenciales para impulsar los ciclos de los elementos que componen los sistemas vivos, es decir, los ciclos del carbono, el oxígeno, el nitrógeno y el azufre. Los orígenes del cloroplasto de células vegetales y la fotosíntesis de tipo vegetal (oxigenada) se encuentran en los procariotas. La mayor parte del oxígeno atmosférico de la tierra puede haber sido producido por células bacterianas de vida libre. Las bacterias fijan nitrógeno y una cantidad sustancial de CO2, así como.

Se pueden usar bacterias o productos bacterianos (incluidos sus genes) para aumentar el rendimiento de los cultivos o la resistencia de las plantas a las enfermedades, o para curar o prevenir las enfermedades de las plantas. Los productos bacterianos incluyen antibióticos para combatir enfermedades infecciosas, así como componentes de vacunas que se utilizan para prevenir enfermedades infecciosas.Debido a su simplicidad y nuestra comprensión relativa de sus procesos biológicos, las bacterias proporcionan modelos de laboratorio convenientes para el estudio de la biología molecular, la genética y la fisiología de todo tipo de células, incluidas las células vegetales y animales.


¿Qué son las bacterias y qué hacen?

Las bacterias son organismos microscópicos unicelulares que existen por millones, en todos los entornos, tanto dentro como fuera de otros organismos.

Algunas bacterias son dañinas, pero la mayoría tiene un propósito útil. Apoyan muchas formas de vida, tanto vegetales como animales, y se utilizan en procesos industriales y medicinales.

Se cree que las bacterias fueron los primeros organismos que aparecieron en la tierra, hace unos 4 mil millones de años. Los fósiles más antiguos que se conocen son de organismos similares a bacterias.

Las bacterias pueden utilizar la mayoría de los compuestos orgánicos y algunos inorgánicos como alimento, y algunas pueden sobrevivir en condiciones extremas.

Un creciente interés en la función del microbioma intestinal está arrojando nueva luz sobre el papel que juegan las bacterias en la salud humana.

Share on Pinterest Las bacterias son organismos unicelulares.

Las bacterias son organismos unicelulares que no son ni plantas ni animales.

Por lo general, miden unos pocos micrómetros de longitud y conviven en comunidades de millones.

Un gramo de suelo contiene típicamente alrededor de 40 millones de células bacterianas. Un mililitro de agua dulce suele contener alrededor de un millón de células bacterianas.

Se estima que la tierra contiene al menos 5 millones de bacterias, y se cree que gran parte de la biomasa de la tierra está formada por bacterias.

Hay muchos tipos diferentes de bacterias. Una forma de clasificarlos es por forma. Hay tres formas básicas.

  • Esférico: las bacterias con forma de bola se llaman cocos y una sola bacteria es un coco. Los ejemplos incluyen el grupo de los estreptococos, responsable de la "faringitis estreptocócica".
  • En forma de varilla: se conocen como bacilos (bacilo singular). Algunas bacterias en forma de varilla son curvas. Estos se conocen como vibrio. Ejemplos de bacterias en forma de bastón incluyen Bacillus Anthracis (B. anthracis) o ántrax.
  • Espiral: Estos se conocen como spirilla (espirillus singular). Si su espiral es muy apretada, se las conoce como espiroquetas. La leptospirosis, la enfermedad de Lyme y la sífilis son causadas por bacterias de esta forma.

Hay muchas variaciones dentro de cada grupo de formas.

Las células bacterianas son diferentes de las células vegetales y animales. Las bacterias son procariotas, lo que significa que no tienen núcleo.

Una célula bacteriana incluye:

  • Cápsula: capa que se encuentra en el exterior de la pared celular de algunas bacterias.
  • Pared celular: capa que está hecha de un polímero llamado peptidoglicano. La pared celular da forma a las bacterias. Se encuentra fuera de la membrana plasmática. La pared celular es más gruesa en algunas bacterias, llamadas bacterias Gram positivas.
  • Membrana plasmática: se encuentra dentro de la pared celular, genera energía y transporta sustancias químicas. La membrana es permeable, lo que significa que las sustancias pueden atravesarla.
  • Citoplasma: Sustancia gelatinosa dentro de la membrana plasmática que contiene material genético y ribosomas.
  • ADN: contiene todas las instrucciones genéticas utilizadas en el desarrollo y la función de la bacteria. Está ubicado dentro del citoplasma.
  • Ribosomas: aquí es donde se producen o sintetizan las proteínas. Los ribosomas son partículas complejas formadas por gránulos ricos en ARN.
  • Flagelo: se utiliza para el movimiento, para impulsar algunos tipos de bacterias. Hay algunas bacterias que pueden tener más de una.
  • Pili: estos apéndices con forma de pelo en el exterior de la célula le permiten adherirse a las superficies y transferir material genético a otras células. Esto puede contribuir a la propagación de enfermedades en los seres humanos.

Las bacterias se alimentan de diferentes formas.

Las bacterias heterótrofas, o heterótrofas, obtienen su energía a través del consumo de carbono orgánico. La mayoría absorbe material orgánico muerto, como carne en descomposición. Algunas de estas bacterias parásitas matan a su huésped, mientras que otras las ayudan.

Las bacterias autótrofas (o simplemente las autótrofas) producen su propio alimento, ya sea a través de:

  • fotosíntesis, usando luz solar, agua y dióxido de carbono, o
  • quimiosíntesis, utilizando dióxido de carbono, agua y productos químicos como amoníaco, nitrógeno, azufre y otros

Las bacterias que utilizan la fotosíntesis se denominan fotoautótrofas. Algunos tipos, por ejemplo, las cianobacterias, producen oxígeno. Estos probablemente jugaron un papel vital en la creación de oxígeno en la atmósfera terrestre. Otros, como las heliobacterias, no producen oxígeno.

Aquellos que usan quimiosíntesis se conocen como quimioautótrofos. Estas bacterias se encuentran comúnmente en los respiraderos del océano y en las raíces de las legumbres, como la alfalfa, el trébol, los guisantes, los frijoles, las lentejas y los cacahuetes.

Las bacterias se pueden encontrar en el suelo, el agua, las plantas, los animales, los desechos radiactivos, las profundidades de la corteza terrestre, el hielo y los glaciares árticos y las aguas termales. Hay bacterias en la estratosfera, entre 6 y 30 millas en la atmósfera, y en las profundidades del océano, hasta 32.800 pies o 10.000 metros de profundidad.

Los aerobios, o bacterias aeróbicas, solo pueden crecer donde hay oxígeno. Algunos tipos pueden causar problemas para el entorno humano, como corrosión, incrustaciones, problemas con la claridad del agua y malos olores.

Los anaerobios, o bacterias anaeróbicas, solo pueden crecer donde no hay oxígeno. En los seres humanos, esto ocurre principalmente en el tracto gastrointestinal. También pueden causar gases, gangrena, tétanos, botulismo y la mayoría de las infecciones dentales.

Los anaerobios facultativos, o bacterias anaeróbicas facultativas, pueden vivir con o sin oxígeno, pero prefieren ambientes donde hay oxígeno. Se encuentran principalmente en el suelo, el agua, la vegetación y alguna flora normal de humanos y animales. Ejemplos incluyen Salmonela.

Los mesófilos, o bacterias mesófilas, son las bacterias responsables de la mayoría de las infecciones humanas. Prosperan en temperaturas moderadas, alrededor de 37 ° C. Esta es la temperatura del cuerpo humano.

Ejemplos incluyen Listeria monocytogenes, Pesudomonas maltophilia, Thiobacillus novellus, Staphylococcus aureus, Streptococcus pyrogenes, steotococos neumonia, Escherichia coli, y Clostridium kluyveri.

La flora intestinal humana, o microbioma intestinal, contiene bacterias mesófilas beneficiosas, como las Lactobacillus acidophilus.

Los extremófilos, o bacterias extremófilas, pueden soportar condiciones consideradas demasiado extremas para la mayoría de las formas de vida.

Los termófilos pueden vivir a altas temperaturas, hasta 75 a 80 ° C, y los hipertermófilos pueden sobrevivir a temperaturas de hasta 113 ° C.

En las profundidades del océano, las bacterias viven en total oscuridad por respiraderos térmicos, donde tanto la temperatura como la presión son altas. Hacen su propia comida oxidando el azufre que proviene de las profundidades de la tierra.


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