Microorganismos y microbiología UABP4 (1)

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Microorganismos y microbiología
I. INTRODUCCIÓN A LA MICROBIOLOGÍA
La microbiología es el estudio de los microorganismos, un grupo amplio y diverso de organismos microscopios que existen como células aisladas o asociadas; también incluye el estudio de los virus, que son microscópicos no celulares. Las células microbianas se distinguen de las células animales y plantas, ya que son incapaces de vivir aisladas en la naturaleza y solo existen como organismos multicelulares. 
Los microorganismos son capaces de realizar sus procesos vitales de crecimiento, generación de energía y reproducción, independientemente de otras células, sean de la misma clase o de otra diferente.
La ciencia de la microbiología
La microbiología trata de células vivas y su funcionamiento. Estudia principalmente las bacterias, que tienen importancia básica y aplicada. Trata de la diversidad microbiana y de la evolución, de cómo surgieron las diferentes clases de microorganismos y por qué. Analiza también el efecto de los microorganismos en el mundo, en la sociedad humana, en el cuerpo humano, y en los cuerpos de animales y plantas.
La microbiología gira en torno a dos temas, uno básico y otro aplicado:
· Básico: La microbiología proporciona herramientas de investigación mas adecuadas para estudiar la naturaleza de los procesos vitales. Esto se debe a que las células microbianas comparten muchas propiedades bioquímicas con las células e organismos pluricelulares. Todas las células tienen mucho en común; las células microbianas pueden crecer hasta alcanzar una elevada densidad en cultivo en el laboratorio y son fácilmente manipulables en estudios bioquímicos y genéticos, permite conocer las funciones celulares de los organismos superiores.
· Aplicada: La microbiología trata de muchos problemas prácticos importantes en la medicina, agricultura y la industria. Muchas de las enfermedades del hombre son producidas por microorganismos. Estos también desempeñan función de fertilidad en el sueño y en la producción de animales domésticos, así como en la producción de antibióticos o de proteínas humanas. 
	Las plantas y los animales se componen de muchas células que forman tejidos y estos forman órganos por lo que son pluricelulares Una célula aislada de un animal no puede tener existencia independiente y cada una es dependiente de las otras. Los microorganismos son células de vida independiente. Una célula microbiana aislada puede tener vida independiente. Existen microorganismos fotosintéticos llamados bacterias rojas y cianobacterias. Las cianobacterias fueron los primero fototrofos que produjeron O2 en la tierra.
Importancia de los microorganismos
En ausencia de los microorganismos las formas superiores de vida nunca habrían surgido ni podrían mantenerse en la actualidad, por ejemplo, el oxigeno que respiramos es el resultado de la actividad microbiana. 
1.2 Los microorganismos como células
La célula es la unidad de vida fundamental. Una célula es una entidad aislada de otra celulares por una membrana celular (o pared) que tiene en su interior diversos compuestos y estructuras subcelulares. La membrana celular es la barrera que separa el interior de la célula del exterior. Dentro de la membrana se encuentran estructuras como el núcleo o nucleoide donde se guarda la información genética, ADN necesario para hacer nuevas células, y el citoplasma donde se encuentra la maquinaria para el crecimiento y otras funciones celulares. Todas las células están formadas por cuatro tipo de componentes químicos: proteínas, ácidos nucleicos, lípidos y polisacáridos, LAS MACROMOLÉCULAS.
Una célula es un sistema abierto en constante cambio (realiza constantes cambios reemplazando sus componentes), y sin embargo, permanece igual.
¿De dónde proceden las primeras células? De alguna forma, la primera célula debió de originarse a partir de algo no celular, una estructura pre-celular. Aunque la formación de la primera célula hace mas de 3800 millones fue un suceso poco probable, una vez que la primera célula apareció se produjeron una serie de sucesos altamente probables como crecimiento y división, originándose poblaciones de células a partir de las cuales tuvo lugar la evolución mediante la selección de nuevas características y mayor diversidad. 
Debido a que todas las células están constituidas por las cuatro clases de macromoléculas básicas y comparten muchos rasgos en común, se piensa que todas descienden de un mismo antecesor, el antecesor universal de la vida.
Características de los sistemas vivos
Todos los organismos celulares son estructuras altamente organizadas que muestran alguna forma de metabolismo. Las células toman sustancias químicas del medio y la transforman, conservan parte de la energía de dichas sustancias de modo que las células pueden usarla, y luego eliminan los productos de desecho. Todas las células poseen reproducción y son capaces de dirigir una serie de reacciones bioquímicas que conduce a su propia síntesis. Como resultado de los procesos metabólicos una célula crece y se divide en dos. Muchas células sufren diferenciación, por lo que se forman en nuevas sustancias o estructuras. A menudo la diferenciación es parte de un ciclo vital en el que las células forman estructuras especiales relacionadas con la reproducción, la dispersión o la supervivencia.
Las células responden a señales químicas en su medio ambiente, tales como las producidas por otras células. Pueden comunicarse e incluso estimar su propio número en el ambiente por medio de pequeñas moléculas que se difunden y pasan entre células vecinas.
Los organismos vivos tienen movimiento por autopropulsión. A diferencia de las estructuras inertes, las células pueden evolucionar. A través de este proceso de evolución las células pueden cambiar sus características y transmitirlas a su descendencia.
Las células como máquinas y como sistemas codificados
Las células pueden bajo dos aspectos: 
· Máquinas químicas: llevan a cabo transformaciones químicas dentro de los límites de la estructura celular. Los catalizadores de esta máquina química son las enzimas, que aceleran la velocidad de reacciones químicas. 
· Sistemas codificados: guardan y procesan la información genética que pasa finalmente a la descendencia durante la reproducción (replicación del DNA, transcripción y su traducción).
El enlace entre estos dos atributos es el crecimiento, permiten que la célula se reproduzca con fidelidad. Las diversas funciones de la maquina y el código están sujetas a una regulación, de modo que la célula se adapta a su medio ambiente. Una célula viable aumenta su tamaño y luego se divide para formar dos células. En este proceso de división la cantidad de todos los constituyentes de la célula se duplica.
Características propias de los organismos vivos:
1. Metabolismo: incorporación de nutrientes del medio, su transformación en la célula y eliminación de desechos al medio. Célula como sistema abierto.
2. Reproducción (crecimiento): Las células del medio se transforman en nuevas células bajo la dirección de células preexistentes.
3. Diferenciación: Formación de una nueva estructura celular, como la espora, normalmente como parte de un ciclo de vida celular.
 
4. Comunicación: Las células se comunican o interaccionan mediante sustancias que son liberadas o captadas.
 
5. Movimiento: A menudo tienen movimiento propio.
6. Evolución: Adquieren nuevas propiedades biológicas. Los arboles filogenéticos muestran las relaciones evolutivas.
1.3 Los microorganismos y sus ambientes naturales
Las células viven asociadas a otras en conjuntos llamados poblaciones, que se componen de grupos de células relacionadas que derivan de una única célula parental por divisiones celulares sucesivas. El lugar donde vive una población microbiana en un ambiente se llama hábitat. Las poblaciones celulares no viven solas en la naturaleza, se relacionan con otras formando comunidades microbianas. Pueden estar integradas por células libres a medios acuáticos, pero a menudo forman los llamados biofilmssobre superficies vivas o inertes.
Efectos de los organismos entre sí y en su hábitat
Las interacciones de las poblaciones microbianas pueden ser perjudiciales o beneficiosas. Las poblaciones interaccionan y cooperan en sus funciones nutricionales con los productos de desecho derivados de las actividades metabólicas de algunas células sirviendo como nutrientes para otras. Los organismos de un hábitat se relacionan con su ambiente físico y químico. Los hábitat tienen características diferentes, y un hábitat que favorece el crecimiento de un organismo puede ser dañino para otro. La composición de una comunidad microbiana en un hábitat concreto está determinada por las características físicas y químicas de ese medio.
Ecosistema: conjunto de organismos y componentes físicos y químicos de su medio. 
Las propiedades de un ecosistema están controladas por actividades microbianas. Con el tiempo un ecosistema microbiano puede cambiar tanto en lo físico como químico, debido a la obtención de nutrientes de medio para procesos metabólicos y formación de nuevas células, como eliminación de desechos del metabolismo de estas células al medio.
Las células microbianas aisladas son demasiado pequeñas para observar a simple vista, el conocimiento de los microorganismos de la naturaleza comienza con estudios que utilizan el microscopio. Pese a que los microorganismos pueden pasar por ser en la naturaleza componentes minoritarios, son muy importantes de cada ecosistema. 
La importancia de la vida microbiana
El número total de células microbianas en la Tierra (también llamadas baterías, células pequeñas que carecen de núcleo) es del orden de 5 x 1030 células. La cantidad total de carbono que está presente en este número equivale al de todas las plantas de la Tierra, mientras que el contenido total de nitrógeno y fosforo en estas células procariotas es 10 veces mayor que la de toda la biomasa vegetal. Por tanto, las células procariotas, por pequeñas que sean, constituyen la mayor porción de biomasa sobre la Tierra y son reservas de nutrientes esenciales para la vida. La mayor parte de las células procariotas no se encuentran en la superficie, sino en zonas bajo la superficie como ambientes oceánicos y terrestres.
Aunque muchos consideran a los microorganismos en el contexto de las enfermedades infecciones, solo unos cuantos las causan, los demás afectan en muchos aspectos de nuestras vidas, como en la agricultura, la alimentación (conservación de alimentos, alimentos fermentados), los tratamientos para curación y prevención, en la energía del medio ambiente y en la biotecnología (obtención de productos farmacéuticos y otras proteínas humanas).
1.4 El impacto de los microorganismos sobre el hombre
Los microorganismos como agentes etiológicos de enfermedades
Al comienzo del siglo XX las causas de muerte más frecuentes eran las enfermedades infecciosas. El control de las enfermedades infecciones se logró por un conocimiento integrado de los procesos infecciosos, por la mejora de las prácticas sanitarias y por el descubrimiento y uso de los agentes antimicrobianos. A pesar de que muchos microorganismos patógenos están controlados, los microorganismos pueden todavía ser un riesgo importante para la supervivencia. Un ejemplo de esto es el síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA). Las enfermedades microbianas constituyen la causa principal de muerte en países subdesarrollados. Los microorganismos todavía constituyen serias amenazas para la existencia humana. La gran mayoría son en realidad beneficiosos y llevan a cabo procesos de enorme valor para la sociedad. 
Microorganismos y la agricultura
Un gran número de cosechas se debe al cultivo de miembros de un grupo de plantas llamadas leguminosas, que viven en asociación con bacterias que forman estructuras en sus raíces llamadas nódulos. En estos nódulos el nitrógeno atmosférico se convierte por fijación de compuestos nitrogenados que las plantas utilizan para crecer. De este modo las actividades de las bacterias contenidas en los nódulos de las raíces reducen la necesidad de fertilizantes costosos para las plantas. También tienen gran importancia agrícola los microorganismos que son esenciales en el proceso digestivo de los rumiantes. Estos animales tienen un órgano digestivo especial llamado rumen donde los microorganismos realizan el proceso digestivo. Los microorganismos también desempeñan funciones críticas en el reciclado de elementos importantes para la nutrición vegetal, en particular del carbono, nitrógeno y azufre. En el suelo y en el agua convierten estos elementos en formas asimilables por las plantas. Además de beneficios, también acarrean perjuicios a la agricultura, como las enfermedades microbianas de animales.
Microorganismos y alimentación
Los microorganismos tienen importancia en la industria alimentaria en cuanto a la calidad sanitaria. Las industrias de enlatado, congelado y desecado de alimentos tienen como finalidad preparar alimentos de tal modo que no sufran deterioro por microorganismos. Los alimentos deben estar preparados y controlados para evitar la transmisión de enfermedades, ya que el alimento apto para el consumo humano puede servir también para sustentar el crecimiento de muchos organismos. 
Algunos microorganismos actúan en las levaduras, en los productos lácteos, o en las bebidas alcohólicas.
Microorganismos, energía y medioambiente
La mayor parte del gas natural o metano es un producto bacteriano, derivado de las actividades de las bacterias metanogénicas. Los microorganismos fototrofos pueden utilizar la luz como fuente de energía para la producción de biomasa, energía acumulada en forma de organismos vivos. Otro combustible es el etanol, que se obtiene por actividades degenerativas de microorganismos.
Los microorganismos se pueden usar para ayudar a eliminar la polución generada por las actividades humanas, un proceso que se denomina biorremediación. Se han aislado barios microorganismos de la naturaleza que consumen vertidos tóxicos o de petróleo, disolventes, pesticidas que contaminan el ambiente.
Microorganismos y el futuro
La biotecnología implica el uso de microorganismos en procesos industriales a gran escala, utilizando por lo general microorganismos modificados genéticamente y capaces de sintetizar productos específicos de elevado valor comercial. La biotecnología depende de la ingeniería genética que es una disciplina que trata de la manipulación artificial de los genes y de sus productos. Los genes procedentes de diversos organismos se pueden escindir en fragmentos y modificarlos utilizando enzimas microbianas como instrumentos moleculares. Una vez que el gen deseado se ha creado o seleccionado puede insertarse en un microorganismo y se puede expresar allí originando el producto génico deseado. 
II. LOS CAMINOS DEL DESCUBRIMIENTO EN MICROBIOLOGÍA
1.5 Raíces históricas de la microbiología
En 1664 Robert Hooke describió los cuerpos fructíferos de mohos, pero la primer persona que vio microorganismos con detalle fue Antonie van Leuuwenhoek quien en 1684 utilizó microscopios simples fabricados por el mismo. No fue hasta el siglo XIX cuando los microscopios fueron mejorados en su uso, lo que permitió poner de manifiesto el alcance y la naturaleza de las formas microbianas de la vida.
Ferdinand Cohn y la ciencia de la bacteriología
El desarrollo de las técnicas para estudiar los microorganismos se vio favorecido por las investigaciones llevadas a cabo en el siglo XIX a partir de dos temas.
· La cuestión de la generación espontanea. Durante siglos la idea de que la materia inerte podía originar seres vivos tuvo serios defensores. 
· La naturaleza de las enfermedades infecciosas. Se sabía que las enfermedades infecciosas se transmitían de un individuo a otro pero los mecanismos de transmisión eran desconocidos.
El botánico alemán Ferdinand Cohn fundó la bacteriología. Su interés por la microscopia lo llevó primero al estudio de plantas unicelulares, algas, y más tarde a bacterias fotosintéticas, las cianobacterias. Cohn pensabaque todas las bacterias, incluso las que carecen de pigmentos fotosintéticos eran miembros del reino vegetal.
Descubrió en sus investigaciones en bacterias resistentes al calor el género Bacillus y el proceso de formación de esporas. Cohn describió el ciclo de vida de Bacillus (células vegetales, endospora, célula vegetativa) y descubrió que las células vegetativas podían morir mediante ebullición. 
Pasteur y el fin de la generación espontánea
En el siglo XIX tuvo lugar una gran polémica sobre la teoría de la generación espontanea. Esta idea decía que el alimento se pudre si permanece durante cierto tiempo en la intemperie. Cuando este material se examina en el microscopio se encuentra repleto de bacterias. Pasteur demostró que en el aire había estructuras que se parecían a los microorganismos encontrados en el material putrefacto. Descubrió que el aire normal tiene muchas células microbianas. Pasteur empleó el calor para eliminar los contaminantes, ya que el calor destruye con efectividad los organismos vivos. Los defensores de la generación espontanea criticaban tales experimentos argumentando que se necesitaba de aire freso para la generación espontanea y que al aire dentro del matraz cerrado se modificaba por el calentamiento de modo que no era capaz de permitir la generación espontanea. Pasteur construyó un matraz con forma de cuello de cisne donde las soluciones nutritivas se podían calentar hasta la ebullición, luego cuando el matraz se enfriaba el aire podía entrar de nuevo pero la curvatura del cuello evitaba que las bacterias y otros microorganismos alcancen el interior del matraz. Eliminar todas las bacterias o microorganismos de un objeto es un proceso que se conoce como esterilización. 
Koch y la teoría microbiana de las enfermedades infecciosas
En el siglo XIX se pensaba que se podía transmitir "algo" de una persona enferma a una sana y producir en el está la última enfermedad de la primera. Muchas enfermedades parecían diseminarse en la población y las llamó contagiosas mientras que el agente desconocido que la causaba fue llamado contagio. Después del descubrimiento de los organismos se pensaba que estos eran los que producían las enfermedades. En su trabajo inicial Koch estudio el carbunco, una enfermedad del ganado que en ocasiones afecta al hombre. Esta enfermedad es causa por la bacteria Bacillus anthraics. Sin embargo no se demostraba que la bacteria era la causa de la enfermedad ya que solo podría ser un efectivo por eso Koch demostró que era posible tomar una pequeña cantidad de sangre del animal enfermo e integrarlo en otro animal produciendo la enfermedad de este. 
Postulados de Koch:
1. El organismo debe estar siempre presente en los animales que sufran las enfermedades y no en individuos sanos. 
2. El organismo debe cultivarse en cultivo axénico o puro fuera del cuerpo del animal.
3. Cuando dicho cultivo se inocula a un animal debe iniciar en los síntomas característicos de la enfermedad.
4. En organismo debe aislarse de estos animales experimentales y cultivarse nuevamente en el laboratorios tras lo cual debe mostrarse las mismas propiedades que el microorganismo original.
Koch y los cultivos puros
Para relacionar un microorganismo con una enfermedad se lo debe aislar en un cultivo, es decir, debe ser axénico o puro. Koch empezó sus estudios usando nutrientes sólidos como la superficie de una rebanada de papa para cultivar las bacterias. Observó que cuando se exponía al aire la superficie del nutriente se desarrollaban coloraciones bacterianas que tenían formas y colores. Dedujo que cada colonia se originaba a partir de una sola célula bacteriana que había caído sobre toda la superficie, había encontrado los nutrientes y se había multiplicado, es decir, cada colonia representaba un cultivo axénico o puro.
1.6 Diversidad microbiana y nacimiento de la microbiología molecular.
A medida que se fue ampliando el conocimiento de la microbiología surgieron subdisciplinas hasta llegar a la actual es la molecular.
Esta transición fue posible gracias a Beijerink y Sergei Winogradsky. La contribución más importante de Beijerink fue la formulación del cultivo de enriquecimiento. En vez de aislar microorganismos de una manera no selectiva, propuso seleccionar microorganismos específicos a partir de muestras naturales mediante el uso de medios de cultivos y condiciones de de incubación que favoreciera el crecimiento de un solo tipo o grupo de microorganismos relacionados fisiológicamente.
Usando la técnica de cultivos de enriquecimiento Beijerinck aisló los primeros cultivos puros de muchos microorganismos del dúo y agua. En sus estudios conoció un agente infeccioso que se incorporaba en las células de la planta y necesitaba que está estuviera viva para reproducirse. Además demostró que las bacterias pueden ser agentes biogeoquimicos, y la repercusión metabólica de estos procesos.
Desarrollo de las subdisciplinas más importantes de la microbiología
Durante el siglo XX la microbiología experimentó un rápido desarrollo en dos direcciones distintas, una básica y otra aplicada. Los progresos de Koch, en su aspecto aplicado condujeron a una expansión de la microbiología médica y la inmunología en la primera parte de los siglos con el descubrimiento de muchas bacterias patógenas nuevas y el establecimiento de los principios por los que estos afectan al cuerpo y se hacen resistentes a sus defensas. Otros avances prácticos se registraron en la microbiología agrícola y ayudaron a comprender los procesos microbianos que en el suelo son beneficiosos o perjudiciales para el crecimiento de plantas. En cuanto a la microbiología industrial se comenzaron a realizar síntesis de antibióticos y productos industriales.
A medida que fue creciendo el interés por la biodiversidad fue surgiendo la ecología microbiana.
Se descubrieron y clasificaron muchas clases de microorganismos dando así origen a una considerable extensión de la sistemática bacteriana. El estudio de los nutrientes que requerían los microorganismos y los productos que originan dieron lugar a la fisiología microbiana. Desde mediados del siglo XX se desarrolló rápidamente la genética bacteriana, disciplina que se ocupa de la herencia y variación bacteriana. 
En este siglo también se desarrolló el estudio de los virus. La gran parte de estudios comprenden a los virus que infectan bacterias, los bacteriófagos. 
Hacia 1970 se ampliaron los conocimientos y surgió la biotecnología. Su aplicación en el uso del bienestar humano requirió los principios de fisiología y de microbiología industrial.
III. ELEMENTOS DE LA ESTRUCTURA CELULAR Y VIRICA
Todas las células tienen membrana citoplasmática, que separa el interior del exterior, a través de ella entran nutrientes y salen desechos. En el interior se encuentra el citoplasma que además de agua contiene macromoléculas, ribosomas y moléculas orgánicas.
En los ribosomas se sintetizan las proteínas y son estructuras compuestas de ácido ribonucleico y diversas proteínas.
La pared celular proporciona rigidez y es permeable ya que se encuentra en exterior rodeando la membrana citoplasmática en las células vegetales y microorganismos.
Células eucariotas y procariotas
Las eucariotas son más grandes y tiene estructuras limitadas por membranas llamadas orgánulos, y son núcleo, mitocondrias y cloroplastos (células fotosintéticas). Los microorganismos eucarióticos son las algas, los hongos y los protozoos y matazoos.
Las procariotas comprenden las bacterias y las archea, y tienen una estructura interna más simple.
Las células microbianas son pequeñas, 1 a 5 um de largo por 1 um de ancho.
 
VIRUS
Los virus no son células, no son sistemas abiertos que toman nutrientes y vierten sustancias al exterior, sólo adquieren el atributo clave de los seres vivos, la reproducción, cuando infecta a una célula. Los virus no tienen capacidad metabólica propia, pero contienen sus propios genes, carecen de ribosomas y dependen de la maquinaria biosintética celular para sintetizar proteínas. Causan enfermedades en los organismosque infectan, pero la infección vírica no siempre conduce a la enfermedad, y pueden llegar a causar alteraciones genéticas.
ORGANIZACIÓN DEL ADN EN LAS CÉLULAS MICROBIANAS
Un gen puede ser un segmento de ADN que codifica una proteína.
Núcleo versus nucleoides
En las moléculas procariotas el ADN se encuentra como una larga molécula de dos cadenas formando el cromosoma bacteriano, que se condensa para dar origen al nucleoide. El ADN es circular y poseen un cromosoma único, contiene una sola copia de cada gen y son haploides. Contienen pequeñas cantidades de ADN extracromosómico que construyen los plásmidos. Los plásmidos suelen contener genes que confieren propiedades a la célula por ejemplo propiedades para la supervivencia.
En los eucariotas el ADN se presenta dentro del núcleo formando los cromosomas, contienen también proteínas que favorecen al plegamiento y el empaquetamiento del ADN y son diploides.
EL ÁRBOL DE LA VIDA
Se han identificado tres líneas celulares filogenéticamente distintas a partir de la comparación de las secuencias del ARN ribosómico: dos son procariotas y la tercera eucariota.
Estas líneas evolutivas son denominadas dominios: bacteria, Archea y Eukarya.
Las células eucariotas contienen genomas de células pertenecientes a dos dominios de organismos. Además del genoma propio empaquetado en los cromosomas del núcleo celular, algunos orgánulos celulares de las eucariotas contienen su propio DNA y sus propios ribosomas. Estos orgánulos fueron en otro tiempo células que vivían en estado libre y que para su protección o por razones de cooperación metabólica establecieron residencia estable dentro de células de Eukarya. Este proceso se denomina endosimbiosis.
DIVERSIDAD MICROBIANA
La diversidad microbiana se expresa de muchos modos, por ejemplo, como variaciones en el tamaño celular y en la forma, en las estrategias metabólicas en la movilidad, en los mecanismos de división celular, en el desarrollo, en la adaptación, a condiciones ambientales extremas.
DIVERSIDAD FISIOLÓGICA DE LOS MICROORGANISMOS
ENERGÍA Y CARBONO.
Todas las células requieren energía, y se puede obtener de tres modos: a partir de compuestos orgánicos, inorgánicos o la luz.
La energía se obtiene por oxidación del compuesto y se conserva en la célula como un compuesto de alta energía, el ATP. Algunos microorganismos solo pueden obtener energía en la presencia de oxígeno y a son aerobios, y los que obtiene energía con las ausencia de oxígeno anaeróbicos.
Los organismos que obtienen energía a partir de compuestos orgánicos se llaman quimioorganotrofos.
Varias procariotas pueden captar la energía que está en compuestos inorgánicos y se llaman quimiolitotróficos, se encuentran en especies de bacterias como la Archaea.
Muchos de los compuestos inorgánicos que son oxidados como por ejemplo H2 o H2S, son productos de desecho de los quimiorganotrofos.
Los microorganismos fototróficos contienen pigmentos que le permite usar la luz como fuente de energía y sus células suelen ser coloreadas, y el ATP se obtiene a expensas de la luz solar.
Todas las células requieren carbono como nutriente principal.
Las células microbianas son heterotróficas si requieren uno o más compuestos orgánicos como fuente de carbono o autotróficas se la fuente de carbono es CO2.
Los quimioorganotrofos son heterótrofos. Muchos quimiolitotrofos y prácticamente todos los fototrofos son autótrofos y estos también se denominan productores primarios por que sintetizan materia orgánica a partir del CO2.
Los quimiorganotrofos se alimentan de los productores primarios o viven a expensa de los productos que ellos excretan.
TOLERANCIA A CONDICIONES AMBIENTALES EXTREMAS.
Los microorganismos de los procariotas viven con parámetros extremos de condiciones ambientales por ejemplo crecen en un PH 7 y a 25 grados, o abundan en fuentes termales con agua en ebullición, en el hielo, en aguas con elevada salinidad, y en suelos y aguas que tiene un PH inferior a 0 o alto como 12. No se trata de que sea tolerantes si no que realmente requieren de esas condiciones para crecer. Se denominan extremófilos. 
BACTERIAS.
Son procariotas causante de enfermedades PROTEOBACTERIA es la división más amplia de bacterias, y se encuentran las bacterias quimioorganotróficas como la ESCHERICIA COLI, así como varias especies de fototrofos y quimiolitotrofos, y estos últimos usan en su metabolismo sulfuro de hidrógeno produciendo azufre elemental. El azufre es un producto oxidación del H2S y puede ser oxidado por sulfato. El sulfuro y el azufre se oxida permitiendo funciones metabólicas como la fijación del CO2 o la generación de energía. Las Pseudomonas pueden degradar compuestos orgánicos complejos y tóxicos, compuestos orgánicos naturales como sintéticos y Aztobacter una bacteria fijadora de nitrógeno en estado libre. 
Algunas bacterias se pueden distinguir mediante la tinción de gram, la bacteria gram positiva contiene especies unidas por una filogenia común y una estructura similar de la pared celular; encontramos la Bacillus formadoras de endosporas y Clostridum, el productor de antibiótico Streptomyces, habitantes de materias vegetales en descomposición y de productos lácteos. Streptococus y Lactobacillus, estos carecen de pared celular poseen genomas pequeños y son patógenos, mycoplasmas es uno de los principales géneros dentro de este grupo.
Las cianobacterias están relacionadas con las bacterias gram positiva y son fototroficos oxigénicos, es decir que su metabolismo produce oxígeno molecular y estas fueron las primeras fototroficas oxigénicos que aparecieron en la tierras, su producción de O2 permitió la evolución.
Varias líneas evolutivas de bacterias contienen especies con morfologías únicas: planctomyces caracterizada por células con un pedúnculo peculiar que permite al organismo fijarse en un sustrato sólido y las espiroquetas de morfología helicoidal, el sífilis y la enfermedad de Lyme están producida por espiroquetas.
Dos líneas importantes son: bacterias verde del azufre y bacterias verdes del no azufre. Contiene pigmentos fotosintéticos y pueden crecer como autótrofos.
Clamidia y Deinococcus son patógenas y causan enfermedades respiratorias. Las clamidias son parásitos intracelulares estrictos que viven en el interior de la célula de organismos superiores.
Rickettsia pueden causar enfermedades como el tifus.
Mybocaterium tuberculosis una bacteria gram que produce la tuberculosis.
La localización intracelular representa un medio por el cual pueden evitar ser destruidos por la respuesta inmune del hospedador. 
Las deinococcus contienen especies con resistencia a niveles altos de radiación.
ARCHEA
Algunas son extremófilas con especias capaces de crecer a temperaturas elevadas y valores extremos de PH. Todas son quimiotrofas aunque Halobacterium puede usar la luz para sintetizar ATP. Algunas archeas usan compuestos orgánicos para obtener energía aunque la mayoría usan el hidrógeno gaseoso para fuente de energía y muchas crecen a temperaturas elevadas.
La arquea pyrolobus es el microorganismo más termófilo de las procariotas.
Los metanógenos son anaerobios, obtiene energía produciendo gas natural (metano) y son importantes en procesos de biodegradación de la materia orgánica y prácticamente todo el gas de la tierra es producido por su metabolismo.
Los halófilos extremos necesitan oxígeno y concentraciones de sal para llevar a cabo su metabolismo y reproducción.
Las especies de Halobacterium contienen pigmentos fotosensibles que pueden absorben la luz y sintetizar ATP. Los organismos que viven en condiciones extremas son denominados alcalófilos y crecen a los valores de PH más elevados.
Las thermoplasmas carecen de pared celular y crecen a temperaturas y PH elevadamente bajos, se incluye las Picrophilus.
MICROORGANISMOS EUCARIÓTICOS
Los Eukayria tienen afinidad por su estructura celular propia, carecen de mitocondrias y otros orgánulos importantes.
La mayoría son parásitos patógenos del hombre y animales. Algunos son fototrofos como las algas que contienen orgánulosricos en clorofila que se llaman cloroplastos y pueden vivir a expensas de luz, CO2 y minerales.
Los hongos carecen de pigmentos fotosintéticos y son unicelulares o filamentosos. Presentan paredes celulares pero los protozoos no, estos son móviles y se distribuyen en hábitat acuáticos Hay diferentes tipos de protozoos los flagelados y las especies ciliadas de Paramecium. Los hongos mucosos son móviles y carecen de pared celular y sus células pasan por un ciclo de vida en el que las células móviles se agregan formando una estructura pluricelular llamada cuerpo fructífero que origina esporas que se convierten en células móviles.
Los líquenes son estructuras laminares que crecen sobre rocas, árboles, etc., y son un ejemplo de mutualismo microbiano en la que dos organismos viven juntos para beneficiarse de ambos y están formados por un hongo y microorganismo fototrofo, ya sea un alga o una cianobacteria.