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1 UNIDAD TEMÁTICA N° 3 ESTRUCTURA DE LA CÉLULA Estructura celular: Aunque existen muchos cientos de tipos de células, todas tienen una serie de características comunes que corresponderían al de una célula prototipo. Tal célula prototipo estaría compuesta de cuatro partes principales: 1. Membrana plasmática: barrera que separa el contenido de la célula del exterior. A través de la membrana celular entran los nutrientes y otras sustancias de vital importancia, y a través de esta misma membrana salen las sustancias de desecho y otros productos celulares. Cuando la membrana resulta dañada, permite la salida del contenido celular ocasionando normalmente la muerte de la célula. La membrana citoplasmática es una capa muy fina y flexible, estructuralmente débil. 2. Citoplasma y citosol: Dentro de la célula, y limitada por la membrana citoplasmática, se encuentra una complicada mezcla de sustancias y estructuras llamadas en conjunto citoplasma; comprende todo el volumen celular, excepto el núcleo. En él tienen lugar la mayor parte de las reacciones metabólicas de la célula. Está compuesto por el citosol, el fluido celular compuesto de nutrientes, iones, proteínas solubles y otras pequeñas moléculas que participan en las diferentes fases del metabolismo celular. Los organelos y las inclusiones están en suspensión en el citosol. El citosol es un gel de base acuosa y en la mayor parte de las células es, con diferencia, el compartimento más voluminoso (en las bacterias es el único compartimento intracelular). 3. Organelos: son estructuras altamente organizadas de formas y funciones específicas. El número y la función de los organelos depende de la naturaleza de la célula y de su función. 4. Inclusiones: estructuras temporales que contienen productos de secreción y sustancias de reserva de las células: gránulos meta cromáticos, glóbulos de grasa, glicógeno y almidón, glóbulos de azufre, cromatóforos, etc. CÉLULAS PROCARIÓTICAS Y EUCARIÓTICAS Tras cuidadosos estudios de la organización interna de las células, se ha puesto de manifiesto la existencia de dos tipos básicos: PROCARIOTAS y EUCARIOTAS. Estos dos tipos de células son estructuralmente muy diferentes. Una diferencia estructural importante, además del tamaño, es la disposición del DNA dentro de la célula. Los eucariotas contienen un núcleo rodeado por una membrana nuclear que encierra varias moléculas de DNA y se divide por el conocido proceso de mitosis. Por el contrario, la región nuclear procariótica, llamada nucleoide no está rodeada por una membrana, consta de una sola molécula de DNA y su división no es mitótica. A diferencia de las procarióticas, las células eucarióticas contienen otras estructuras internas rodeadas por membranas, como las mitocondrias y los cloroplastos (en células fotosintéticas); también poseen un citoesqueleto formado por una serie de componentes que funcionan como un andamiaje y permiten el movimiento de sus componentes interiores. 2 ESTRUCTURA DE LA CÉLULA PROCARIÓTICA Y EUCARIÓTICA LLAA CCÉÉLLUULLAA PPRROOCCAARRIIÓÓTTIICCAA Una célula procariótica típica de una Eubacteria o una Arqueobacteria posee generalmente las siguientes partes: pared celular, membrana citoplasmática, ribosomas, inclusiones, y el genóforo (también conocido como nucleoide) (Figura 4.4). La pared celular (soporte y protección) es una estructura rígida situada por fuera de la membrana plasmática, que confiere la forma a la célula y la protege de un entorno osmótico hostil. La membrana citoplasmática es la barrera esencial de permeabilidad. Es la que confina el contenido celular a un compartimento interno; la célula procariótica carece de un sistema de membranas internas en forma de organelos. En algunas células procarióticas, la membrana puede plegarse hacia adentro y formar un complejo de membranas internas en donde se piensa se llevan a cabo las reacciones de transformación de energía: mesosomas. No hay cloroplastos como tales, No hay mitocondrias. No tienen aparato de Golgi. No hay lisosomas. Sí poseen ribosomas, pequeñas partículas que se encuentran libres en el citoplasma, compuestas de ácido ribonucleico (RNA) y proteínas. Una sola célula procariótica puede tener hasta 10.000 ribosomas. Ellos constituyen una parte fundamental del aparato de traducción y la síntesis de las proteínas celulares se realiza sobre estas estructuras. No hay retículo endoplásmico. En ocasiones los procariotas también presentan inclusiones que son cúmulos de materiales de reserva como carbono, nitrógeno, azufre o fósforo. Estos cúmulos se forman cuando estos compuestos se encuentran en exceso en el medio ambiente, con el fin de poder ser utilizados en situaciones de carencia. La zona nuclear contiene una única molécula de ácido desoxirribonucleico (ADN), el que se encuentra en forma más o menos libre en el interior de la célula procariótica, si bien en microscopía electrónica se detecta en una forma agregada a la que se denomina nucleoide. En algunas ocasiones, y sólo por homología con los eucariotas, al DNA de los procariotas se le denomina cromosoma. Muchas de las bacterias (pero no todas) son capaces de desplazarse. Cuando se produce, el movimiento de los procariotas se debe generalmente a unas estructuras denominadas flagelos. Cada flagelo está formado por una única proteína tubular enrollada. En medio líquido la rotación de los flagelos provoca la propulsión de la célula. Son observables en microscopio óptica mediante el empleo de tinciones, y son claramente visibles en microscopía electrónica. Figura 4.4. Estructura interna de una célula procariota. La célula tiene aproximadamente 1 µm de diámetro. 3 Figura 4.6. Mitocondria. 1. Membrana interna. 2. Membrana externa. 3. Cresta. 4. Matriz. LLAA CCÉÉLLUULLAA EEUUCCAARRIIÓÓTTIICCAA Estas células son más grandes y de estructura más compleja que las procarióticas. Poseen un verdadero núcleo, estructura envuelta por una membrana en la que se localiza el DNA (Figura 4.5). En el núcleo el DNA se organiza en cromosomas, estructuras que se mantienen prácticamente invisibles salvo en el momento de la división. Antes de que ésta ocurra, los cromosomas se duplican y posteriormente se condensan y compactan, para luego dividirse a la par que el núcleo. El proceso de la división nuclear en los eucariontes es la mitosis, y es un proceso complejo y finamente regulado. De la división de una célula parental se producen dos células idénticas, que reciben núcleo con igual dotación cromosómica. Poseen una serie de estructuras internas denominadas organelos, dentro de las cuales tienen lugar muchas de las funciones celulares importantes. Estos organelos están limitados por membranas que dividen al citoplasma celular en varios compartimentos adicionales. Un tipo de organelo presente en estas células son las mitocondrias (Figura 4.6), especies de sacos con dos membranas, la interior plegada en crestas. En ellas se efectúa la función de generación de energía, a través de la respiración celular. La energía que se genera en las mitocondrias es posteriormente utilizada por toda la célula. Las algas son microorganismos eucarióticos capaces de realizar fotosíntesis. En las algas, al igual que en las plantas verdes, se encuentra otro tipo de orgánulo: el cloroplasto. Éstos son verdes, acumulan la clorofila y son los responsables de la captación de la energía de la luz necesaria para llevar a cabo la fotosíntesis. El aparato de Golgi: es un pequeño grupo de sacos membranosos lisos apilados en el citoplasma (Figura 4.7). Está formado por 4 a 6 sacos o cisternas -llamadas cis, media y trans- apiladas, en cuyos bordes existen las vesículas de Golgi. El aparato de Golgi procesa, almacena, selecciona y transporta las proteínas recién sintetizadas Figura 4.5. Célula eucariótica típica 4 y los lípidos hacia los lugares que debenocupar en la célula. Las proteínas producidas se incorporan por la cara ‗cis‘ procedentes de las vesículas de transición. Luego emigran a la cara ‗trans‘ y desde aquí pasan a las vesículas secretoras para ser eliminadas por un proceso de exocitosis al medio extracelular. En este proceso las membranas de las vesículas se fusionan con la membrana plasmática, de tal forma que ésta se regenera. Figura 4.7. Imagen del retículo endoplásmico, aparato de Golgi y transporte de proteínas. Imagen tomada de: http://www.educa.aragob.es/iescarin/depart/biogeo/varios/BiologiaCurtis/Seccion%201/1%20-%20Capitulo%205.htm El Retículo endoplásmico: (RE) (Figura 4.7) es una extensa red de tubos que fabrican y transportan materiales dentro de las células con núcleo. Está formado por túbulos ramificados limitados por membrana y sacos aplanados que se extienden por todo el citoplasma y se conectan con la doble membrana que envuelve al núcleo. Hay dos tipos de RE: liso y rugoso. La superficie externa del RE rugoso (Figura 4.8) está cubierta de diminutas estructuras llamadas ribosomas, donde se produce la síntesis de proteínas. Transporta las proteínas producidas en los ribosomas hacia las regiones celulares en que sean necesarias o hacia el aparato de Golgi, desde donde se pueden exportar al exterior. Las funciones del RE liso (Figura 4.9) son varias. Interviene en la síntesis de casi todos los lípidos que forman las membranas que rodean las estructuras celulares. Las células especializadas en el metabolismo de lípidos, como las hepáticas, suelen tener más RE liso. También interviene en la absorción y liberación de calcio para mediar en algunos tipos de actividad celular. Los lisosomas son vesículas que contienen enzimas digestivas (hidrolíticas y proteolíticas) que degradan moléculas complejas. Las enzimas proteolíticas funcionan mejor a pH ácido por lo que la membrana del lisosoma contiene una bomba de protones que introduce H+ en la vesícula. Estas enzimas digestivas digieren objetos envueltos en membranas (bacterias que entran a una célula u organelos que deben reciclarse), reduciéndolos a compuestos sencillos que se envían al citoplasma como materiales de construcción celular. Figura 4.8. RE rugoso. Figura 4.9. RE liso. 5 Algunos científicos consideran las vacuolas de las células vegetales como un tipo de lisosoma. Estas estructuras de membrana mantienen la presión del agua dentro de la célula —la llamada turgencia— y evitan el marchitamiento. ← Peroxisomas: son organelos parecidos a los lisosomas pero de menor tamaño. Reciben su nombre por contener enzimas oxidantes de numerosos compuestos orgánicos (alcohol, formaldehído, fenol) y otras sustancias tóxicas que puedan entrar a la célula (en el hígado los peroxisomas detoxifican sustancias potencialmente nocivas). En la Tabla 4.1 se enumeran algunas estructuras membranosas presentes en eucariotas. Tabla 4.1. Estructuras de eucariotas con membranas. Estructura Características Función Mitocondrias De tamaño procariótico, disposición compleja de la membrana interna. Generación de energía: respiración. Cloroplastos Verdes, contienen clorofila, formas variadas, de gran tamaño. Fotosíntesis. Retículo endoplasmático No es orgánulo diferenciado, sino una extensa organización de membranas internas donde se localizan los ribosomas. Síntesis proteica. Aparato de Golgi Agrupaciones de membranas con diferente estructura. Secreción de enzimas y otras macromoléculas. Vacuolas Cuerpos membranosos redondeados de baja densidad. Digestión de alimentos (vacuolas nutricionales); excreción de productos de desecho (vacuolas contráctiles). Lisosomas Partículas membranosas submicroscópicas. Contienen y liberan enzimas digestivas. Peroxisomas Partículas membranosas submicroscópicas. Foto respiración en plantas. Glioxisomas Partículas membranosas submicroscópicas. Enzimas del ciclo del glioxilato. Núcleo Grande, generalmente situado en el centro. Contienen el material genético (DNA genómico). Comparación entre células procarióticas y eucarióticas. En la Tabla 4.2 se comparan las grandes diferencias estructurales entre procariotas y eucariotas. Sin embargo, debemos recordar que todas las células contienen moléculas del mismo tipo: proteínas, ácidos nucleicos, polisacáridos y lípidos, y que todas ellas emplean la misma clase de maquinaria metabólica. Las diferencias químicas en los bloques estructurales y las variaciones en el ensamblaje de las macromoléculas para formar las células, da lugar a la diversidad estructural y funcional que caracteriza a los organismos vivos actuales. 6 Tabla 4.2. Estructuras y funciones de células procariotas y eucariotas. Propiedades Procariota Eucariota Grupos filogenéticos Bacteria, Archaea. Eucariotas: algas, hongos, protozoos, plantas, animales. Estructura y función del núcleo: Membrana nuclear Ausente. Presente. Nucleolo Ausente. Presente. DNA Molécula única, generalmente circular y covalentemente cerrada, no acompañada con histonas (otros DNAs en plásmidos). Lineal, formando los cromosomas, y frecuentemente se acompleja con histonas. División No mitosis. Mitosis; aparato mitótico con huso microtubular. Reproducción sexual Proceso fragmentario, unidireccional; no meiosis; sólo se reordenan partes de la dotación genética. Proceso regular; meiosis, reordenamiento de la dotación cromosómica completa. Intrones en los genes Raros. Frecuentes. Estructura y organización del citoplasma: Membrana citoplasmática Habitualmente carece de esteroles; pueden existir hopanoides. Existen generalmente esteroles; ausencia de hopanoides. Membranas internas Relativamente sencillas; limitadas a grupos específicos. Compleja; retículo endoplasmático; aparato de Golgi. Ribosomas 70S 80S, salvo los ribosomas de las mitocondrias y los cloroplastos que son 70S Orgánulos membranosos Ausentes Existen varios. Sistema respiratorio Forma parte de la membrana citoplasmática; ausencia de mitocondrias En las mitocondrias. Pigmentos fotosintéticos En membranas internas o clorosomas; ausencia de cloroplastos En los cloroplastos. Paredes celulares Presentes (en la mayoría), compuestas de peptidoglucano (Bacteria), otros oligosacáridos, proteína, glicoproteína (Archaea). Están presentes en plantas, algas, hongos, generalmente polisacarídica; ausentes en animales, la mayoría protozoos. Endosporas Presentes (en algunas), muy termorresistentes. Ausentes. Vesículas de gas Presentes (en algunas). Ausentes. Formas de motilidad: Movimiento flagelar Los flagelos se componen de un solo tipo de proteína cuya disposición da lugar a una fibra que se ancla a la pared celular y la membrana; los flagelos rotan. Flagelos o cilios; están formados por microtúbulos; no rotan. Movimiento no flagelar Motilidad por deslizamiento mediada por vesículas de gas. Corriente citoplasmática y movimiento ameboide; motilidad por deslizamiento. Microtúbulos del citoesqueleto Ausentes. Presentes; los microtúbulos se encuentran en flagelos, cilios, cuerpos basales, huso mitótico, centríolos. Tamaño Pequeña por lo general, habitualmente <2 μm de diámetro. Habitualmente es más grande, desde 2 a >100 μm de diámetro. 7 MORFOLOGÍA Y ESTRUCTURA DE PROCARIOTES Tamaño de los procariotas y la importancia de ser pequeño Los procariotas comprenden tamaños que van desde 0,1 a 0,2 μm de ancho a más de 50 μm de diámetro. Algunos excepcionalmente grandes, como el microorganismo Epulopiscium fishelsoni, simbionte de un pez que vive en los arrecifes de coral (el pez cirujano), pueden alcanzar 50 μm de diámetro y llegar a medir 0,5 mm de largo. Sin embargo, las dimensiones de un procariota medio de forma bacilar, como Escherichia coli por ejemplo, son de 1 x 3 µm. Una célula eucariótica típica puede variar de 2 μm a200 μm de diámetro. Por lo tanto, la mayoría de los procariotas son comparativamente mucho más pequeños que los eucariotas. (Figura 4.10). Figura 4.10. Tamaños relativos de las células y sus componentes. Con respecto al tamaño celular, es importante tener en cuenta que las células pequeñas tienen mayor superficie relativa de membrana disponible que las células grandes. La relación superficie/volumen (S/V) es muy alta, siendo más evidente en el caso de cuerpos esféricos en los cuales el volumen es una función del cubo del radio (V = 4/3 π r3), mientras que la superficie es función del cuadrado del radio (S = 4 π r2). La relación superficie/volumen de una esfera puede por tanto ser expresada como 3/r (Figura 4.11). O sea, cuanto menor sea el radio (r) mayor será esta relación. Este pequeño tamaño de las bacterias determina varias de sus propiedades biológicas; y consecuentemente condiciona un mayor contacto directo con el medio ambiente inmediato que las rodea, lo que se traduce en que reciben las influencias ambientales de forma inmediata. Figura 4.11 El aumento del tamaño celular implica una disminución de la relación área – volumen 8 Consecuencias del pequeño tamaño de las bacterias Metodológicas: Se necesita recurrir a microscopios para su visualización, y emplear técnicas especiales adecuadas al pequeño tamaño. Para sacar conclusiones sobre características de las bacterias se deben hacer estudios ―promediados‖, es decir, obtenidos a partir de una gran población de células, y no sobre un solo individuo (el estudio de células bacterianas aisladas es posible, pero complicado). Propiedades físicas: se derivan del comportamiento como partículas coloidales: Poseen movimiento browniano (movimiento aleatorio derivado del empuje de moléculas de agua alrededor de la bacteria). Tienen capacidad de dispersar la luz (el llamado efecto Tyndall). Por esta razón, las suspensiones acuosas relativamente densas de bacterias tienen una apariencia ―turbia‖. Aumentan la viscosidad del medio donde van suspendidas. Por tener carga eléctrica, migran en un campo eléctrico y aglutinan y precipitan a altas concentraciones de sales. Propiedades biológicas: El pequeño tamaño condiciona una alta tasa de crecimiento. La velocidad de entrada de nutrientes y la de salida de productos de desecho es inversamente proporcional al tamaño celular, y a su vez, estas tasas de transporte afectan directamente a la tasa metabólica. Por lo tanto, en general, las bacterias crecen (se multiplican) de forma rápida. Este hecho se debe a que las velocidades de transporte son parcialmente dependientes de la superficie de membrana disponible. La alta tasa de crecimiento permite que los procariotas alcancen mayores tamaños de población en la mayoría de los hábitats microbianos, características que les permiten causar cambios importantes en los parámetros fisicoquímicos de un ecosistema en tiempos relativamente cortos. Sin embargo, el tamaño de la célula no puede reducirse indefinidamente; es necesario cierto volumen para contener toda la información genética y todo su aparato bioquímico. 9 Vamos ahora a estudiar con más detenimiento algunas estructuras celulares de procariotes, con el objetivo de describir los pilares que las componen y analizar su organización en relación a la función celular que desempeñan. Estructura de la membrana plasmática La membrana citoplasmática es una fina estructura de tipo bicapa fosfolipídica que rodea completamente la célula. Inmersas en ella se encuentran abundantes proteínas, que pueden moverse lateralmente en el mosaico de moléculas de lípidos, igualmente dotados de una rápida movilidad, ajustándose al modelo de mosaico fluido de Singer y Nicholson. Su proporción proteínas: lípidos es superior a la de las membranas celulares eucarióticas, llegando a valores relativos de 80:20. A pesar de sólo tener 8 nm de espesor, es la barrera crítica para que la célula pueda realizar sus funciones vitales, además de separarla del entorno. Los fosfolípidos -derivados del ácido fosfatídico- poseen unidades altamente hidrofóbicas (ácidos grados) y unidades relativamente hidrofílicas (glicerol) y pueden presentarse en formas químicas distintas por la variación en la composición de los ácidos grasos y de los compuestos fosforilados que se unen al esqueleto de glicerol. Dado que los fosfolípidos se agregan a soluciones acuosas, tienden a formar bicapas espontáneamente, donde los ácidos grasos apuntan hacia el interior (manteniéndose en un entorno hidrofóbico), mientras que las porciones hidrofílicas se exponen a la fase acuosa (Figuras 4.12 y 4.13). Esta estructura representa la organización más estable que pueden alcanzar las moléculas lipídicas en un entorno acuoso. En esta ―unidad de membrana” hay proteínas total o parcialmente incluidas. La estructura global se estabiliza por puentes de hidrógeno e interacciones hidrofóbicas. Cationes como Mg2+ y Ca2+ contribuyen a la estabilización a través de interacciones iónicas con los grupos polares de carga negativa de los fosfolípidos (Figura 4.14). La membrana citoplásmica es asimétrica, esto se traduce en el hecho de que muchos de los procesos que tienen lugar en la membrana sean vectoriales (tengan una dirección determinada). Figura 4.14. Membrana plasmática donde se observan sus distintos componentes. Figura 4.12. Estructura de un fosfolípido. Figura 4.13. Estructura básica de una bicapa lipídica. 10 Carencia de esteroles: Las membranas procarióticas, a diferencia de las de eucariota, carecen de esteroles. Existen en cambio una clase de compuestos poli cíclicos, denominados hopanoides (triterpenoides penta cíclicos) que parecen condicionar parte de la rigidez de las membranas (curiosamente los sedimentos de combustibles fósiles como el petróleo presentan cantidades gigantescas de hopanoides, lo que confirma el papel que tuvieron las bacterias en su formación). Proteínas: Constituyen la mayor parte de la membrana bacteriana (hasta el 80% en peso seco). Hay muchos tipos de proteínas en una misma bacteria, pero la composición y proporción concreta varía según las condiciones de cultivo. Se distinguen: proteínas integrales de membrana (endoproteínas): estrechamente unidas a la membrana, por lo general atravesadas en la bicapa. Pueden desplazarse lateralmente en ella, pero no rotar, por lo que siempre presentan una determinada orientación o polaridad. Algunas presentan hidratos de carbono que sobresalen hacia la superficie externa (glucoproteínas). Proteínas periféricas (epiproteínas): unidas a la superficie de la membrana, de forma más débil, incluso algunas establecen contactos sólo transitorios con la membrana. Funciones de la membrana citoplasmática La membrana citoplásmica de los procariotas es una notable estructura multifuncional, siendo el sitio donde se producen muchos procesos metabólicos complejos, en un grado desconocido en el resto del mundo vivo. Se citan brevemente las principales funciones de la membrana procariótica: » Barrera osmótica que mantiene constante el medio interno, impidiendo el paso libre de sales y de compuestos orgánicos polares » Límite metabólicamente activo de la célula: establece la frontera entre el protoplasto y el medio externo, impidiendo la pérdida de metabolitos y macromoléculas. » Barrera selectiva: permite el paso de sustancias merced a sistemas de transporte, impidiendo la salida de iones, metabolitos y macromoléculas, pero simultáneamente promoviendo la entrada de nutrientes y la salida de los productos de desecho o de moléculas excretadas. » Procesos bioenergéticos: interviene en fotosíntesis, respiración. » Biosíntesis de componentes de membrana, de pared y de cápsulas, y secreción de proteínas. La pared celular de los procariotas En el interior de la célula bacteriana se alcanza una concentración de solutos quedesarrolla una considerable turgencia por la presión (estimada en 2 atm en E. coli). Para resistir esta presión las bacterias necesitan paredes celulares, que además son las responsables de la forma y la rigidez de la célula. Estas características distinguen a los organismos procarióticos de los eucarióticos. Las bacterias se dividen en dos grandes grupos: Gram positivas y Gram negativas. La distinción inicial entre estos dos tipos se realizó gracias a un tipo de tinción diferencial denominado tinción de Gram (ver aparte), pero existen diferencias estructurales que sustentan esta clasificación, y se evidencian incluso en el aspecto de las paredes celulares. En las Gram negativas es una estructura de capas múltiples bastante compleja, mientras que la pared de las Gram positivas está formada básicamente por un tipo de molécula y es mucho más ancha (Figura 4.15). Figura 4.15. Diferencias en la pared celular de bacterias Gram positivas y Gram negativas 11 En la pared celular de las bacterias existe una capa rígida, que es la principal responsable de la resistencia de la pared. Esta capa rígida es muy similar en su composición química tanto en Gram positivas como en Gram negativas. Se denomina peptidoglucano (o mureína) y está formada por dos derivados de azúcares: N- acetilglucosamina y N-acetilmurámico, conectados siempre a través de enlaces β(1,4), además de un grupo de aminoácidos que incluyen L-alanina, D-alanina, D-glutámico y lisina o en otros casos ácido diaminopimélico (DAP). Estos componentes se unen entre sí para formar una estructura que se repite a lo largo de la pared y que se denomina tetrapéptido glucano (Figura 4.16). La estructura básica del peptidoglucano es en realidad una fina lámina en la cual las cadenas de glucanos formadas por los carbohidratos se conectan entre sí por enlaces peptídicos formados por los aminoácidos. Los enlaces glucosídicos (1,4) que unen los azúcares en las cadenas de glucano son muy fuertes, pero estas cadenas por sí solas no son capaces de conferir rigidez en todas las direcciones. De ahí que sólo cuando se entrecruzan a través de puentes peptídicos se logra la rigidez característica de la pared. El número de puentes peptídicos que se forman no es igual en todas las bacterias y es característico de cada tipo, siendo precisamente las paredes más rígidas aquellas con mayor número de puentes intercatenarios. En Gram (+) el peptidoglucano representa hasta el 90% de la pared, pudiendo tener varias capas (hasta 25 en algunos casos), más pequeñas cantidades de ácidos teicoicos. En Gram negativas el peptidoglucano constituye sólo un 10% de la pared, siendo el resto una capa compleja. GRAM MUREÍNA (PEPTIDOGLUCANO) ÁCIDOS TEICOICOS POLISACÁ- RIDOS PROTEÍNAS LÍPIDOS Gram (+) + + + (90% de la pared) + - - - (Alcanzan un 1%) Gram (-) + (5 a 20% de la pared) - + + + (Alcanzan un 20%) Capa rígida Capa externa de lipopolisacárido (LPS) Figura 4.16. Estructura de una de las unidades repetitivas integrantes del peptidoglucano de la pared celular: el tetrapéptido glucano. 12 Ácidos teicoicos y resumen de la pared de las Gram positivas Estas bacterias presentan a menudo polisacáridos ácidos unidos a la pared celular denominados ácidos teicoicos (del vocablo griego teichos, que significa "pared"). Son polialcoholes unidos por ésteres de fosfato, y generalmente se les unen otros azúcares y D-alanina, y aportan la carga negativa neta de la superficie celular. Algunos ácidos que contienen glicerol están unidos a los lípidos (ácidos lipoteicoicos) (Figura 4.17). La membrana externa de las bacterias Gram negativas Además del peptidoglucano, las Gram (-) poseen una capa adicional compuesta de lipopolisacárido, que de hecho representa una segunda bicapa lipídica, si bien hay que decir que no consta solamente de fosfolípidos como la membrana plasmática, sino que contiene polisacáridos y proteínas. Los lípidos y polisacáridos están estrechamente unidos en la capa externa formando estructuras lipopolisacáridas específicas. Su presencia justifica que denomine generalmente capa de lipopolisacárido o simplemente LPS (Figura 4.18). Figura 4.17. Estructura típica de la pared celular en bacterias Gram positivas. Figura 4.18. Estructura típica de la pared celular en bacterias Gram negativas. 13 Una propiedad biológica importante de esta membrana es que resulta habitualmente tóxica para el hombre y los animales. Algunos ejemplos incluyen miembros de los géneros Salmonella, Shigella y Escherichia, entre otros. Esta toxicidad se asocia a una parte de la capa de lipopolisacárido. A diferencia de la membrana citoplasmática, la membrana externa de las Gram negativas es relativamente permeable a pequeñas moléculas a pesar de su estructura básica de bicapa lipídica. Esto es posible porque disponen de unas proteínas transmembranales llamadas porinas que actúan como canales de entrada y salida de sustancias hidrofílicas de bajo peso molecular. Tinción de Gram Es la más importante entre las tinciones llamadas diferenciales (aquellas que no tiñen de la misma manera a todos los tipos de bacterias). Es un procedimiento universalmente utilizado de identificación de bacterias, mediante una tinción específica, que fue desarrollado por el médico danés Hans Christian Gram. Resumiendo, esta tinción consta de varios pasos (Figura 4.19): 1. Se realiza un frotis en portaobjetos de vidrio con una muestra de varios tipos de bacterias, que se han fijado por calor. En la primera fase, esta preparación se trata con un primer colorante llamado violeta cristal o violeta de genciana. 2. Se añade una solución de lugol (yodo- ioduro), que actúa como ―mordiente‖, formando una laca relativamente resistente con el violeta. En este momento todas las bacterias están teñidas de color violeta. 3. Se realiza una decoloración diferencial con una mezcla de etanol y acetona. Algunas bacterias (las que llamaremos Gram-negativas) pierden el color violeta (quedarían prácticamente transparentes al microscopio), mientras que otras (las Gram-positivas) resisten el tratamiento, y retienen el colorante violeta. 4. Finalmente se trata la preparación con un segundo colorante (colorante de contraste): se trata de un colorante de color rojo o rosa, como fucsina o safranina. Este colorante tiñe ahora a las bacterias previamente decoloradas. El resultado en la observación al microscopio es que las bacterias Gram- positivas se ven de color violeta, y las Gram-negativas de color rosa o rojo. Figura 4.19. Pasos de la coloración de Gram. 14 La diferencia de comportamiento ante la tinción de Gram refleja el hecho de que ambos tipos de bacterias poseen dos tipos estructuralmente diferentes de pared celular, aunque ambas tengan en común el peptidoglucano. Relación de la estructura de la pared celular con la tinción de Gram. ¿Son las diferencias estructurales entre las paredes celulares de las Bacteria Gram positivas y Gram negativas la causa de la tinción diferencial de Gram? En la tinción de Gram, se forma un complejo de cristal de iodo insoluble en el interior de la célula, que en el caso de las bacterias Gram negativas puede extraerse con alcohol pero no en las Gram positivas. El alcohol deshidrata las bacterias Gram positivas que poseen paredes celulares muy gruesas con varias capas de peptidoglucano. El resultado es el cierre de los poros de las paredes impidiendo el escape del complejo de cristal de iodo insoluble. En las Gram negativas, el alcohol penetra rápidamente en la capa externa que es rica en lípidos sin que la fina capa de peptidoglucano evite el paso del solvente, permitiendo de este modo la eliminación del complejo de cristal de iodo insoluble. No obstante, la reacción de Gram no se relaciona directamente con la química de la pared celular puesto que las levaduras, que poseen unagruesa pared celular pero una composición química completamente distinta, también se tiñen como Gram positivas. Por lo tanto, el motivo de una reacción Gram positiva no son los constituyentes químicos sino la estructura física de la pared. LAS BACTERIAS. FORMAS Y TAMAÑOS Características generales de las Bacterias Las bacterias son la forma de vida más antigua ya que poblaron la Tierra mucho antes de que ningún otro grupo de seres vivos la habitaran. Esas primeras bacterias habitaron un mundo inhóspito: carente de oxígeno, con temperaturas extremadamente elevadas y niveles altos de radiación ultravioleta procedente del Sol. Las descendientes de esas bacterias primigenias pueblan hoy un gran número de ambientes. La mayoría ha experimentado cambios y hoy no serían capaces de sobrevivir en las duras condiciones que caracterizaban la Tierra primitiva. Sin embargo algunas no han variado mucho, ya que en la actualidad son capaces de crecer a temperaturas superiores al punto de ebullición del agua; otras viven en fuentes termales; incluso pueden vivir bacterias que metabolizan el azufre en las grietas hidrotermales de las profundidades de los fondos marinos. Otras no pueden estar en contacto con el oxígeno y solo sobreviven en medios anaerobios, como el intestino de hombre y animales o en el lodo del fondo de ciénagas o pantanos. Las bacterias son organismos extraordinarios en términos de adaptación a ambientes extremos, desarrollándose en zonas que resultan inhóspitas para otras formas de vida. Cualquier lugar donde exista vida, incluye vida bacteriana. Constituyen, metabólicamente, el grupo más variado de todos los microorganismos dando por resultado un grupo muy variable en cuanto al modo de obtener energía y alimento El vocablo bacteria deriva del griego, bakteria, ‗bastón‘, y es el nombre que reciben los organismos unicelulares microscópicos, que carecen de núcleo diferenciado y se reproducen por división celular sencilla. Son organismos sencillos y primitivos, que en muchas ocasiones forman colonias o filamentos. Su material genético es una molécula circular de ADN y en el citoplasma, si bien tienen ribosomas, carecen de los orgánulos delimitados con membranas típicos de los eucariotas, como son las mitocondrias, el aparato de Golgi, etc. En los procariotas no se desarrollan ni la mitosis ni la meiosis. Algunos pueden tener flagelos, pero en ninguno de ellos se encuentran presentes los cilios (Figura 4.20). 15 Figura 4.20. Una bacteria está formada por tres capas externas; la capa pegajosa protege la pared celular rígida, que a su vez cubre la membrana semipermeable. El flagelo es un medio de locomoción y los pelos que se extienden por fuera de la cápsula ayudan a sujetarse a las superficies. El material genético está contenido en el ADN que forma el nucleoide. Los ribosomas flotan en el citoplasma. Clasificación En el actual sistema de clasificación en cinco reinos, las bacterias pertenecen al reino Moneras, cuyos miembros son organismos procariotas, de los que se conocen unas 1.600 especies. Hay muchas formas para agrupar bacterias. En la taxonomía bacteriana convencional se consideran una variedad de características de diferentes razas o especies y estos rasgos se utilizan para agrupar los organismos. Las bacterias se suelen clasificar siguiendo varios criterios: » por su forma: en cocos (esféricas), bacilos (forma de bastón), espiroquetas y espirilos (con forma espiral); » según la estructura de la pared celular; por el comportamiento frente a la tinción de Gram; » en función de que necesiten oxígeno para vivir o no (aerobias o anaerobias, respectivamente); » según sus capacidades metabólicas o fermentadoras; » por su posibilidad de formar esporas resistentes cuando las condiciones son adversas; » en función de la identificación serológica de los componentes de superficie y ácidos nucleicos. La reacción a la tinción de Gram es una característica de diferenciación especialmente utilizable. En las disposiciones taxonómicas tradicionales se ha agrupado a las bacterias como: - bacilos Gram positivos, - cocos Gram positivos, - bacilos Gram negativos, - cocos Gram negativos, etc. Esta reacción suele ser una de las primeras pruebas que se llevan a cabo para clasificar alguna nueva bacteria aislada. 16 La morfología celular y estructuras especiales, como por ejemplo esporas se usan ampliamente con fines taxonómicos: » la endospora bacteriana: es una estructura de tales características y tanta importancia práctica que todas las bacterias formadoras de endosporas se clasifican juntas. » Un grupo muy grande tiene morfología filamentosa o corineforme (indeterminada) y se clasifican juntas como Actinomicetos y organismos relacionados. » Otros grupos que se han dividido sobre la base de la morfología son: bacterias deslizantes, bacterias en vainas, bacterias formadoras de yemas o apéndices y las espiroquetas. Formas típicas Los principales tipos de formas bacterianas (Figura 4.21) son: cocos (células más o menos esféricas), bacilos (forma de bastón, alargados); A su vez pueden tener varios aspectos: * cilíndricos, * fusiformes, * forma de maza, etc. Según los tipos de extremos, pueden ser: * redondeados (más frecuentes), * cuadrados, * biselados, * afilados. espirilos: un eje más largo que otro, en forma de espiral, con una o más vueltas de hélice. vibrios: forma de coma (espacialmente forma espiral con menos de una vuelta de hélice). Otros tipos de formas: * filamentos (ramificados o no), * anillos casi cerrados * con prolongaciones (con prostecas). Estos distintos tipos de morfologías celulares deben de haberse originado por mecanismos evolutivos, a saber, por selección y estabilización adaptativa frente a las distintas presiones ambientales presentes en diferentes nichos ecológicos. Figura 4.21. Principales formas celulares representativas de bacterias. Imagen tomada de: http://elmundoaldia.blog.com.es/2 007/03/18/agentes_infecciosos_la s_bacterias~1924315?comment_I D=3078292 17 Agrupaciones bacterianas Las bacterias normalmente se multiplican por fisión transversal simple. En muchas especies, las células hijas resultantes se dispersan separadas por la acción de fuerzas físicas (movimiento browniano, cizallamiento, corrientes de convección, etc.). En otras, las células hijas permanecen unidas entre sí, sea porque el tabique queda incompleto o por la existencia de capas mucosas que las mantienen juntas. Si la tendencia a permanecer unidas es baja, tendremos agrupaciones de dos células, que dependiendo que sean de morfología esférica o alargada, se denominan: diplococos diplobacilos Si la tendencia a permanecer unidas es mayor (por más tiempo), nos encontramos con varias posibilidades, dependiendo del número de planos de división y de la relación entre ellos: estreptococos: los tabiques son paralelos entre sí (existe un solo plano de división) formando cadenetas arrosariadas de cocos y estreptobacilos (cadenetas de bacilos). Si existe más de un plano de división, en el caso de cocos podemos encontrar tres posibilidades: tetradas: dos planos perpendiculares: (4 células en un plano) o múltiplos; sarcinas: tres planos ortogonales: (paquetes cúbicos); estafilococos: muchos planos de división: (racimos irregulares). En el caso de bacilos, se pueden dar variantes adicionales, debido a la posibilidad de que se produzcan movimientos post-fisionales (en algunos casos con desgarro): bacilos en empalizada o en paquetes de cigarrillos (debido a giros de 180o) dos bacilos en ángulo (en forma de letra V o L) varios bacilos formando “letras chinas” Relaciones entre tamaño y forma 1) Difusión citoplásmica: Este aspecto lo ilustraremos con una bacteria típica de forma bacilar. Una proteína de unos 50 kDa difundiría desde la periferia del citoplasma al eje longitudinal en menos de½ segundo, mientras que si difundiera desde un polo de la célula al opuesto, tardaría unos 5 segundos. Como vemos, el tiempo de difusión es muy breve. 2) Difusión desde el medio exterior: el entorno inmediato de las bacterias es bastante peculiar, debido al bajo valor de número de Reynolds que poseen. El número de Reynolds (R) es empleado para expresar la tensión o estrés que soporta una estructura determinada inmersa en el medio que la sustenta, y equivale a la relación entre la fuerza de inercia y fuerza de fricción. Teniendo en cuenta la masa y velocidad de movimiento de una bacteria como E. coli. m = 10 -12 g v = 30 m/s tenemos que el valor R para esta bacteria es de 10-5 De aquí se deduce que la inercia es irrelevante, mientras que predominan las fuerzas viscosas. Por lo tanto, las bacterias llevan, en su avance, un entorno local debido a la resistencia por viscosidad. Este entorno es una fase fluida cuya forma reproduce, ampliada, la forma de la bacteria en cuestión. 18 3) Mejora en las propiedades hidrodinámicas o de flotación: Es posible que la forma también tenga relación con estas propiedades. Por ejemplo las bacterias móviles raramente son esféricas; aquí la forma óptima sería bacilar (de hecho, existen pocos casos de cocos flagelados). Las bacterias alargadas pero con morfología espiral están muy bien adaptadas a avanzar en medios muy viscosos. Esta morfología de las espiroquetas ha debido ser seleccionada evolutivamente precisamente por este factor ecológico. Las bacterias adoptan formas en las que optimizan la relación S/V, y por consiguiente su entorno local. Algunos ejemplos de valores S/V: los menores valores los poseen las bacterias esféricas (cocos), en las que S/V = 5,8. La forma esférica permite una mayor resistencia frente a la desecación; los bacilos alcanzan valores de S/V de alrededor de 10; las formas espirales y las bacterias con prolongaciones vivas (prostecas) tienen valores mayores que los de los bacilos; la mejor relación S/V conocida (de 16) la posee la bacteria cuadrada de Walsby (Haloquadratum walsbyi) (Figura 4.22), una extraña bacteria con forma cuadrangular, descubierta en 1980 en una pequeña cuenca hipersalina cerca del Mar Rojo. Se trata de uno de los microorganismos más resistentes a altas concentraciones de sales que se conoce, con mínimos requerimientos nutricionales y velocidad de división muy lenta, lo que la convierte en un modelo para el estudio de la vida en condiciones extremas. Figura 4.22. Microfotografia de la bacteria cuadrada Haloquadratum walsbyi 19 La endospora bacteriana Ciertas especies de bacterias producen en su interior estructuras especiales denominadas endosporas (Figura 4.23). Constituyen casos de diferenciación celular, es decir, procesos por los que a partir de células ―normales‖ (vegetativas) se producen formas celulares especializadas. Las endosporas son células diferenciadas extraordinariamente resistentes al calor y difíciles de destruir incluso con compuestos químicos muy agresivos. Las bacterias que forman esporas se encuentran habitualmente en el suelo (cualquier muestra del suelo contiene endosporas). El descubrimiento de las endosporas bacterianas tuvo gran trascendencia para la microbiología porque el conocimiento de estas formas de gran resistencia al calor fue decisivo para el desarrollo de métodos de esterilización, no sólo para medios de cultivo sino también para alimentos y otros productos perecederos. Aunque muchos otros organismos distintos a las bacterias forman esporas (hongos, levaduras), la endospora bacteriana es única en cuanto a su grado de termorresistencia. Igualmente son resistentes a otros agentes nocivos como desecación, radiación, ácidos y desinfectantes químicos, pudiendo además permanecer en estado de latencia durante muy largos períodos de tiempo. Estructura de la endospora. Es mucho más compleja que la de la célula vegetativa al poseer múltiples capas. Las endosporas pueden observarse fácilmente con el microscopio óptico como cuerpos muy refringentes. Son muy impermeables a los colorantes por lo que a veces se ven como regiones sin teñir, dentro de las células que han sido teñidas con colorantes básicos como el azul de metileno. Para teñirlas deben utilizarse métodos de tinción específicos de esporas. La estructura de la espora tal como aparece al microscopio electrónico varía mucho con respecto a la célula vegetativa. Comprende (Figura 4.24). » Protoplasto o núcleo (―core‖, en inglés), con la membrana de la espora (membrana esporal interna), contiene la pared celular, membrana citoplasmática, citoplasma, nucleoide, etc. » Pared de la espora (= Germen de la pared de la futura célula vegetativa). » Corteza o córtex, que no es más que una capa de peptidoglucano con uniones laxas rodeado externamente de la membrana esporal externa. » Cubiertas: que se componen de capas de proteínas. » Exosporio: una fina y delicada cubierta de naturaleza proteica. Figura 4.24. Micrografía electrónica: muestra las partes principales de una esdospora. Figura 4.23. La endospora bacteriana. En a): central no deformante; en b): subterminal no deformante; en c): terminal no deformante; en d): terminal deformante (plectridio, palillo de tambor). 20 Las endosporas son formas de reposo (y no formas reproductivas), que representan una etapa del ciclo de vida de ciertas bacterias, y que se caracterizan por una estructura peculiar, diferenciada respecto de las células vegetativas, por un estado metabólico prácticamente detenido, y por una elevada resistencia a agentes agresivos ambientales. Una de las sustancias químicas que resulta característica de las endosporas (no se halla en las células vegetativas) es el ácido dipicolínico. Este compuesto se ha encontrado en todas las endosporas examinadas y se localiza en el núcleo. Las esporas también son ricas en iones Ca2+, que, combinado con el ácido dipicolínico forma complejos calcio-ácido dipicolínico (dipicolinato cálcico) y suponen aproximadamente el 10% del peso seco de la endospora. El núcleo de una endospora difiere mucho del de la célula vegetativa. Además del contenido en dipicolinato cálcico, se encuentra parcialmente deshidratado, ya que contiene sólo 10-30% del nivel de agua de la célula vegetativa y de ahí la consistencia gelatinosa. La deshidratación del núcleo aumenta la termorresistencia de la endospora y al mismo tiempo le confiere resistencia a sustancias químicas como el peróxido de hidrógeno (H2O2) e inactiva a las enzimas del núcleo. Además del bajo contenido en agua, el pH del núcleo es aproximadamente una unidad inferior al de la célula vegetativa y contiene niveles elevados de proteínas específicas denominadas pequeñas proteínas ácido-solubles de la espora (SASPs) que lo protegen del daño potencial de la radiación ultravioleta, la desecación y el calor seco, además de servir como fuente de carbono y energía para el desarrollo de una nueva célula vegetativa a partir de la endospora (proceso denominado germinación) Formación de la endospora. Durante la formación de la endospora, una célula vegetativa se convierte en una estructura quiescente y termorresistente. La esporulación implica una serie muy compleja de eventos en la diferenciación celular. La esporulación bacteriana se produce únicamente al cesar el crecimiento como consecuencia del gasto de los nutrientes esenciales (como el carbono o el nitrógeno). Para que se produzca la esporulación, se necesitan dos condiciones previas: 1. los cultivos bacterianos han de estar en buenas condiciones; 2. cuando cesa el crecimiento exponencial, la mayoría de las células entran en esporulación, aunque el proceso no es sincrónico (hay desfases entre unas células y otras), de modo que en un lapso de tiempo relativamente breve (5,5 a 8 horas en Bacillus subtilis) casi todo el cultivo aparece en forma deesporas. La división celular típica de la fase de crecimiento exponencial y la esporulación son procesos mutuamente excluyentes. ¿Qué estímulo es el responsable de desencadenar la esporulación? Lo que detiene el crecimiento de estas bacterias y dispara la esporulación es un estado de inanición, de carencia de nutrientes. El nutriente limitante que puede desencadenar la esporulación puede ser: la fuente de carbono, la fuente de nitrógeno o incluso la carencia de fosfatos. Flagelos y movilidad. No todas las bacterias tienen capacidad de movimiento, pero las que lo hacen se desplazan gracias a la presencia de apéndices filamentosos largos y finos denominados flagelos. Están compuestos de subunidades de una proteína denominada flagelina. Dependiendo de la dirección en que gire el flagelo, la bacteria puede moverse avanzando o agitándose en una dirección concreta, permitiéndole acercarse a determinadas sustancias, como partículas alimenticias, y alejarse de condiciones ambientales adversas. Desde el punto de vista de la lucha por la supervivencia, la capacidad para moverse puede significar la diferencia entre la vida o la muerte de la célula. Como en cualquier proceso físico, el movimiento celular implica gasto de energía. Al ser tan finos (20 nm) no es posible visualizarlos en el microscopio óptico y es necesario recurrir a tinciones especiales con el fin de aumentar su diámetro, pero se observan fácilmente al microscopio electrónico. 21 Su disposición varía según las bacterias (Figura 4.25). Pueden localizarse a lo largo de toda la superficie celular o en uno o ambos extremos, y pueden aparecer aislados o en grupo. En la distribución polar, los flagelos se localizan en uno o ambos extremos de la célula. En ocasiones, de un extremo de la célula puede surgir un penacho de flagelos, disposición que se conoce como lofotrica (lofo: "penacho"; tricos: "pelo"). En la distribución peritrica, los flagelos se insertan en varios lugares alrededor de la superficie celular (peri: "alrededor"). El tipo de disposición flagelar, polar o peritrica, se utiliza a menudo como un criterio de clasificación de las bacterias. Cada flagelo es una estructura semirrígida incapaz de flexionarse pero se mueve por rotación como si se tratara de una hélice. La rotación flagelar puede mover a las bacterias a través de un medio líquido a velocidades de hasta 60 longitudes celulares por segundo. Si bien esto supone sólo aproximadamente 0,00017 Km/h, cuando se compara esta velocidad con la de los organismos superiores en términos del número de longitudes corporales desplazadas por segundo, es muy rápida. El animal terrestre más veloz, el guepardo, se mueve a una velocidad máxima de unos 110 km/h, lo que sólo representa unas 25 longitudes corporales por segundo. De ahí que cuando se trata de explicar el tamaño, las células procariotas nadando a 50-60 longitudes celulares/segundo, se mueven mucho más rápidamente que los organismos de mayor tamaño. Otras estructuras de la superficie bacteriana En algunos procariotas existen otro tipo de estructuras características. Fimbrias y pili. Son de estructura similar a la de los flagelos pero no participan en la movilidad. Las fimbrias son bastante más cortas que los flagelos y mucho más numerosas pero, al igual que los flagelos, son de naturaleza proteica (Figura 4.26). No todos los organismos poseen fimbrias y la capacidad para fabricarlas es un rasgo hereditario. No se conoce con certeza la función de las fimbrias, pero parece evidente que favorecen la fijación a las superficies como los tejidos animales, en el caso de algunas bacterias patógenas, o la formación de películas o la fijación a las superficies líquidas. Los pili (pelos) son estructuralmente similares a las fimbrias, pero por lo general son más largos y solamente existe uno o unos pocos pili sobre la superficie. Pueden verse con el microscopio electrónico al funcionar como receptores específicos para determinadas partículas víricas, por lo que pueden observarse con facilidad cuando están recubiertos con virus. Resulta evidente, desde hace tiempo, que los pili participan en el proceso de conjugación en procariotas. Los pili contribuyen igualmente a la fijación de algunas bacterias patógenas a los tejidos humanos. Figura 4.25. Disposición de flagelos en bacterias. Figura 4.26. Microfotografía electrónica de una célula en división de Salmonella typhi que muestra los flagelos y las fimbrias 22 Cápsulas y capas mucosas: el glicocálix Muchos organismos procarióticos secretan en su superficie una capa de material viscoso o pegajoso que se extiende alrededor de la célula y se denomina glicocálix. El glicocálix posee estructura y composición diferente en los distintos organismos si bien habitualmente contiene glicoproteínas y un gran número de distintos polímeros de azúcares (polisacáridos). Puede ser grueso o delgado, rígido o flexible, dependiendo de su naturaleza química. Si el glicocalix está organizado en una estructura definida y está unido firmemente a la pared celular se denomina cápsula. Si por el contrario está desorganizado, sin una forma definida y no está firmemente unido a la pared celular se denomina capa mucosa. El glicocálix desempeña varias funciones en las bacterias. Juega un importante papel en la fijación (adherencia) de ciertos microorganismos patógenos a sus hospedadores. También resulta evidente que las bacterias encapsuladas resisten mejor a las células fagocíticas del sistema inmunitario. Además, es probable que estas capas de polisacárido fijen una cantidad considerable de agua, por lo que podría jugar algún papel en la resistencia a la desecación. CARACTERES MACROSCÓPICOS DE LAS BACTERIAS El estudio de las bacterias al microscopio es muy importante, pero no suficiente. La microbiología tiene otros sistemas de observación y de estudio; uno de ello es el examen de las colonias que se forman cuando las bacterias se cultivan en medios sólidos, o mejor dicho, solidificables. Los medios de cultivo solidificables son de gran ayuda en microbiología, en efecto empleando técnicas adecuadas sirven para obtener cultivos puros, para conservar cultivos por tiempos variables según la especie y finalmente para estudiar la forma de las colonias. La mayor parte de las bacterias se desarrollan en estos medios cuando se satisfacen las exigencias de cada especie en lo relativo a calidad y cantidad de las sustancias nutritivas, pH, temperatura, tensión de O2, etc. Cuando una célula o un grupo de células bacterianas se siembran en la superficie de estos medios, se inicia su desarrollo formando en 2 o 3 días millones de células hijas, reunidas en una masa llamada COLONIA. El tamaño y la estructura de las colonias son características para la identificación y diferenciación. Algunas especies producen colonias muy pequeñas, casi invisibles a simple vista y otras se extienden rápidamente ocupando todo el espacio disponible (por ej. una caja de Petri). Se debe destacar que el tamaño de una colonia no depende sólo de la especie, sino también de la composición del medio y de las condiciones físicas ambientales; por ello al describir una colonia de cierta especie bacteriana deben especificarse las condiciones de cultivo. Los caracteres que pueden observarse a simple vista o con ayuda de una lupa son (Figura 4.27): Forma: puntiforme, circular, irregular, filamentosa, fusiforme, rizoide, etc. Color: por los pigmentos endo y exocelulares que pueden tener las bacterias: blanco, gris, verde, rojo, anaranjado, etc. Tamaño: variable es las distintas especies. Al hablar de tamaño de una colonia se entiende que la misma proviene de una sola célula, o de muy pocas sembradas en un solo punto. Aspecto óptico: opaco, traslúcido, opalescente, iridiscente, aterciopelado, etc. Elevación: colonias chatas, poco convexas, convexas papilares, convexas rugosas, elevadas, cóncavas, mamelonadas,etc. Borde: enteros, filamentosos, erosionados, ondulados, lobulados, enrollados, ramosos, dentados, etc. Estructura interna: uniforme, finamente granular, granulosa, filamentosa, entrelazada, filamentosa arborescente Consistencia: mantecosa, viscosa, membranosa, frágil, etc. 23 Figura 4.27. Algunas características de las colonias bacterianas. La observación se efectúa también en colonias que han desarrollado sumergidas en los medios solidificables. Para ello, el medio de cultivo se coloca en un tubo de ensayo y se lo deja solidificar en posición vertical. Luego se siembre por punción introduciendo la aguja normalmente a la superficie del medio. Se desarrollará una colonia que puede ser: filiforme, arrosariada, rizoide, arborescente, etc. Si se usa gelatina en lugar de agar y se siembra por punción, se observa que algunas bacterias licuan el gel y otras no. Las licuantes pueden hacerlo en distintas formas dando una zona más o menos fluida que puede se: crateriforme, embudiforme, estratiforme, bolsiforme, ampolliforme. BACTERIAS IMPORTANTES DE USO INDUSTRIAL Y DE APLICACIÓN EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA Como mencionáramos, las bacterias son organismos extraordinarios en términos de adaptación a distintos tipos de ambientes, y en cualquier lugar donde exista vida. Algunas nos ayudan a digerir los alimentos; muchas otras viven sobre la superficie o en el interior del cuerpo humano y previenen las enfermedades (probióticos). Además, las bacterias desempeñan funciones esenciales en la industria y en el medio ambiente, ya que se las utiliza por ejemplo en el tratamiento de los efluentes domiciliarios e industriales o en la ―biorremediación‖ de suelos contaminados con compuestos tóxicos como hidrocarburos o metales pesados. En muchas industrias, las bacterias resultan de gran importancia. La capacidad fermentadora de ciertas especies es aprovechada en la producción de queso, yogur, adobos y salazones. También resultan importantes en el curtido de cueros, la producción de tabaco, la conservación del grano, los tejidos, los fármacos, y en la elaboración de varios tipos de enzimas, polisacáridos y detergentes. Las bacterias también intervienen en varios procesos biológicos. Por ejemplo, pueden producir luz (fosforescencia de los peces muertos), y pueden producir combustión espontánea en cúmulos de heno, paja y graneros. Ciertas formas anaerobias desprenden, por descomposición de la celulosa, gas de los pantanos en charcas estancadas; otras bacterias favorecen la formación de depósitos de hierro ocre y manganeso en los pantanos. Como agentes causales de deterioro en alimentos, las bacterias están implicadas en la descomposición o deterioro de la carne, el vino, las verduras, la leche y otros productos de 24 consumo diario. La acción de las bacterias puede originar cambios en la composición de alguno de ellos, llegando a alterar sus caracteres organolépticos como sabor, olor, aspecto y color. También, como se verá en próximas unidades, el crecimiento de bacterias en los alimentos puede también ocasionar intoxicaciones alimentarias, como las originadas por Staphylococcus aureus y Clostridium botulinum. En el caso de las bacterias patógenas para el ser humano, son sólo unas 200 especies las causantes de enfermedades. El efecto patógeno varía mucho en función de las especies y depende tanto de la virulencia de la especie en particular como de las condiciones del organismo huésped. Entre las bacterias más dañinas están las causantes de cólera, tétanos, gangrena gaseosa, lepra, peste, disentería bacilar, tuberculosis, sífilis, fiebre tifoidea, difteria, fiebre ondulante o brucelosis y de muchas formas de neumonía. Hasta el descubrimiento de los virus, las bacterias fueron consideradas los agentes patógenos de todas las enfermedades infecciosas. Buscar al menos cinco géneros de bacterias de importancia en la elaboración de alimentos o como agentes patógenos. Describir sus características más importantes. ARQUEOBACTERIAS Y CIANOBACTERIAS A pesar de la simplicidad de los procariotas, la versatilidad del mundo de la microbiología es sorprendente. El desarrollo del microscopio electrónico reveló que las algas azul – verdes, antiguamente consideradas ―plantas simples‖, eran en realidad bacterias, hoy llamadas cianobacterias. Aunque quizás fue más importante el descubrimiento de que algunos extraños microorganismo, actualmente llamados arqueobacterias, tenían características moleculares que parecían separarlas de cualquier otra forma de vida celular. Arqueobacterias: Al microcopio todas las bacterias son fundamentalmente similares; sin embargo, desde el punto de vista bioquímico, las arqueobacterias son muy diferentes. Una de las características más sorprendentes es la ausencia de peptidoglucano en la pared celular, además de otras características importantes (aunque un tanto técnicas) en la química proteínica y celular, que separan a las arqueobacterias de otras bacterias. Algunas de estas diferencias bioquímicas pueden atribuirse a que muchas habitan en condiciones extremas, como manantiales térmicos profundos, cuya temperatura puede superar los 100°C. Las arqueobacterias incluyen tres grupos: 1. Halófilos extremos: Las halobacterias sólo pueden vivir en condiciones de salinidad extremas (su requerimiento de sal es muy alto), como estanques salinos. En ocasiones se encuentran en salmueras para curar peces, haciéndose notar por la formación de manchas rojas. A pesar de la salinidad del entorno, la presión osmótica del citoplasma de los halófilos se encuentra en el rango normal para la mayoría de las bacterias. Algunos son capaces de realizar fotosíntesis, capturando la energía solar en un pigmento llamado bacteriorrodopsina. El término halófilo extremo se utiliza para indicar que estos microorganismos no solamente son halófilos, sino que su requerimiento de sal es muy alto, en algunos casos cercanos a la saturación. Una definición general es que el organismo requiere al menos NaCl 1,5M (8,8%) para su crecimiento; la mayoría requiere NaCl 3–4 M (17-23%) y prácticamente todos pueden desarrollar en NaCl 5,5M (32%, límite para saturación), aunque algunas crecen con gran lentitud a esta salinidad. Hábitats: los extremadamente salinos: lagos salados (Gran Lago Salado en Utah, Mar Muerto, etc.). También en salinas marinas, en alimentos ricos en sal (pescados marinos, cerdo salado) en los que aparte del problema estético, su desarrollo tiene escasas consecuencias (no se ha demostrado que causen enfermedad a través del alimento) 2. Metanógenos: La producción biológica de metano es llevada a cabo por este grupo único de procariotas y se efectúa a partir de CO2 e H2 únicamente en condiciones estrictamente anaerobias, por lo que la metanogénesis está restringida a hábitats altamente anóxicos. Habitan en aguas de drenajes y pantanos y son comunes en el conducto digestivo del hombre 25 y otros animales. En este hábitat el material orgánico se descompone en condiciones anaerobias extremas. Estos organismos son los más conocidos entre las arqueobacterias. Su diversidad fisiológica es más bien limitada. A diferencia de muchas bacterias, están restringidos a una dieta relativamente limitada de sustratos. Utilizan amonio como fuente de nitrógeno, requieren trazas de níquel, también trazas de hierro y cobre, únicos metales traza que se ha demostrado son requeridos necesariamente para el desarrollo de estos organismos. 3. Termoacidófilos: son organismos unificados por su requerimiento metabólico de compuestos reducidos de azufre y su naturaleza extremadamente termofílica. Son los más termófilos de todas las bacterias conocidas. Son capaces de desarrollar a temperaturas sobre el punto de ebullición del agua. Han sido aislados de manantiales azufrados,calentados geotérmicamente que contienen azufre elemental. En los ambientes terrestres, los manantiales ricos en azufre y los depósitos delodo pueden tener temperaturas de hasta 100°C y generalmente son de mediana a extremadamente ácidos por la producción de SO4H2 a partir de la oxidación biológica del SH2 y del S°. El término solfatara se ha utilizado para describir estos ambientes calientes, ricos en azufre, que se encuentran en distintas partes del mundo: Italia, Nueva Zelanda, Parque Nacional de Yellowstone. Dependiendo de la geología de los alrededores, estos ambientes pueden ser de ligeramente alcalinos a moderadamente ácidos (pH 5 – 8), o extremadamente ácidos, con valores de pH inferiores a 1. Los termófilos extremos se han obtenido de ambos tipos de ambientes, pero la mayoría de estos organismos están en hábitat neutros o moderadamente ácidos. Además se desarrollan también en hábitat térmicos artificiales como las salidas hirvientes de las plantas geotérmicas de energía. Arqueobacterias: ¿primeras formas de vida? Las diferencias bioquímicas y metabólicas entre arqueobacterias y otras bacterias indican que estos grupos divergieron entre sí, hace mucho tiempo (más o menos al inicio de la Tierra). Se argumenta que muchas de las condiciones extremas a las cuales las arqueobacterias modernas se han adaptado, semejan las condiciones que se piensa existían en la Tierra primitiva, y que desde entonces han persistido en algunos lugares, como los manantiales térmicos, por lo que pudieron ser las primeras formas de vida, surgiendo la pregunta de si el ancestro universal de todas las células fue una arqueobacteria. EL MANUAL DE BERGEY El Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology es un compendio de información clásica y molecular sobre todas las especies reconocidas de procariotas y contiene muchas llaves dicotómicas que son útiles para la identificación. Aunque sea un tratado taxonómico (más que filogenético), en la última edición ha incorporado algo de información sobre la secuencia molecular en la descripción de varios grupos bacterianos. Consta de cuatro volúmenes; cada volumen contiene varias secciones (83 en total) y cada sección varios géneros relacionados. Vol. I: Bacterias G(-) de importancia médica o industrial: espiroquetas, espirilos, bacterias curvas, bacilos aeróbicos o anaeróbicos, cocos aeróbicos y anaeróbicos, bacterias reductoras de sulfatos y azufre, rickettsias, clamidias y micoplasmas. Vol. II: Bacterias G(+) de importancia médica o industrial: cocos, bacilos formadores y no formadores de endosporas, micobacterias, actinomicetes no filamentosos. Vol. III: Bacterias G(-) restantes: deslizantes, fototrópicas, formadoras de yemas, cubiertas, apendiculares, cianobacteria, arqueobacterias. Vol. IV: Bacterias G(+) filamentosas y formadoras de esporas: Actinomicetos Aunque el Bergey’s Manual reconoce la contribución de la filogenia molecular a la evolución bacteriana, mantiene sus agrupaciones taxonómicas clásicas. Comparado el número total de especies bacterianas, relativamente pocas tienen importancia industrial y en alimentos. La mayoría pertenece a los tipos comunes que se estudian en Microbiología general. Nos limitaremos en esta unidad a alguno de los géneros más importantes. 26 LOS HONGOS. CARACTERÍSTICAS. ESTRUCTURA Y FISIOLOGÍA El conocimiento de los hongos, o al menos su utilización, es muy antiguo, tan antiguo como el pan y el vino, en los que están implicados fenómenos de fermentación originados por hongos, o los ritos religiosos con hongos alucinógenos de los indios mexicanos y guatemaltecos. Ya en el 185 a.C. Nicander escribe su libro "Alexis farmaca" en el cual decía que los hongos se originaban del suelo por acción de la lluvia. Esto constituye la primera referencia de la micología. En 1583, Andrea Cesalpino, afirmaba que los hongos eran...”seres intermedios entre las plantas y los animales"... y Hooke, en 1665 decía...“los hongos son seres inferiores". En 1729, Piere Antonio Michelli, funda la micología con su libro "Nova Plantarum Genera" donde dice que los hongos no son plantas ni animales, son un grupo aparte. Los hongos son omnipresentes y cosmopolitas; los hay en cualquier parte en que existan otras formas de vida y juegan un papel de vital importancia en el mantenimiento de los ecosistemas, reciclando la materia orgánica por descomposición o putrefacción, aumentando su disponibilidad en el suelo y permitiendo su utilización por parte de los vegetales. Se conocen más de cien mil especies, aunque probablemente existen muchísimas aún no descritas (tal vez más de un millón). CARACTERES MORFOLÓGICOS La estructura corporal de un hongo varía mucho en lo que se refiere a su complejidad, pues va desde levaduras unicelulares hasta los mohos pluricelulares. Tienen un cuerpo vegetativo formado, en general, por estructuras ramificadas y filamentosas (Figura 4.28) poco diferenciado, en el que prácticamente no hay división del trabajo y no hay sistema vascular. Talo (del gr.thallós, vástago) es el nombre que se le da al cuerpo vegetativo y está recubierto de una pared de quitina (en los hongos típicos) o de celulosa. En algunos casos, el talo no presenta pared (desnudo). Figura 4.28. Cuerpo característico de un hongo, con micelio, hifas y septos. Existen diversos tipos de talo, aunque el más común sea el de tipo micelial, formado por hifas, finos filamentos formados por una pared delgada y un protoplasto. Las hifas crecen por alargamiento de las puntas y por ramificación. La proliferación resultante de este crecimiento, se 27 llama micelio (Figuras 4.28 y 4.29), el cual primero se desarrolla por debajo del sustrato absorbiendo nutrientes (parte vegetativa) y luego en forma aérea por encima (parte reproductiva). A menudo las hifas están divididas a intervalos regulares por tabiques transversales llamados septos (hifas septadas -Figura 4.30), formando unidades similares a las células pero comunicadas por poros existentes en el centro de cada septo, de forma que existe un continuo citoplasmático y los organelos fluyen, pudiendo haber en cada hifa uno o dos núcleos. Hay hongos cuyas hifas no tienen septos y los numerosos núcleos están esparcidos por todo el protoplasma (hifas cenocíticas -Figura 4.31). El número de núcleos por segmento varía de 2 a más de 100, pero siempre se concentran en la parte apical de las hifas. Los hongos no septados son considerados más primitivos. Hongos Dimórficos: Algunos hongos y especialmente, las especies patógenas, muestran dimorfismo, es decir, dos formas de crecimiento. Estos hongos pueden crecer como moho (hongo filamentoso) o como levadura. A menudo este dimorfismo depende de la temperatura de incubación: a 37ºC el hongo es levaduriforme mientras que a 25ºC es filamentoso. También depende del medio de cultivo, nutrientes u otros factores ambientales. CARACTERÍSTICAS GENERALES Son eucariotas: aunque presentan grandes variaciones en tamaño y forma; sus células poseen núcleos verdaderos donde están encerrados los cromosomas. Son uni o pluricelulares, sin tejidos verdaderos. Normalmente son multinucleados. Por supuesto, hay especies microscópicas con un solo núcleo, como las levaduras (Figura 4.32). Sin embargo, los hongos suelen presentar muchos núcleos en sus cuerpos. Efectivamente el cuerpo o talo no está dividido en células y los núcleos transitan libres por él. Se reproducen por medio de esporas. En los hongos las esporas son tremendamente variadas, móviles o inmóviles, sexuales o asexuales. Muchos las producen en estructuras microscópicas, y otros forman cuerpos fructíferos para liberarlas levaduras. Figura 4.29. Micelio fúngico. Imagen tomada de http://biodidac.bio.uottawa.ca/ Figura 4.31. Hifa fúngica cenocítica. Imagen tomada de http://biodidac.bio.uottawa.ca/ Figura 4.30. Hifa fúngica septada. Imagen tomada de http://biodidac.bio.uottawa.ca/ Figura 4.32. Cuerpo formado por una sola célula y su núcleo. Imagen de http://commtechlab.msu.edu 28 Son heterótrofos (organotrofos),sin clorofila, y se alimentan por absorción. En general, los hongos son capaces de utilizar muchos tipos de alimentos, que van desde sencillos a complejos. La mayoría utiliza azúcares como la glucosa y la levulosa (D-fructosa), pero algunos usan otros compuestos orgánicos, según su capacidad para sintetizar las enzimas adecuadas. Al no poseer clorofila son incapaces de sintetizar los glúcidos que necesitan para vivir, por lo que siguen una estrategia alimentaria muy simple absorbiendo los productos resultantes de la descomposición de materia orgánica, a la que digieren fuera de su cuerpo por secreción de fuertes enzimas hidrolíticas (amilasas, proteinasas, lipasas, pectinasas), liberando C, N y sustancias minerales. Esto permite el reciclado continuo de los compuestos orgánicos (el CO2 vuelve a la atmósfera y los minerales al suelo), sin el cual los nutrientes esenciales quedarían atrapados rápidamente en grandes depósitos y no estarían disponibles para nuevas generaciones de organismos. La pared celular está constituida por quitina y su material de reserva es el glucógeno. Hábitat: crecen mejor en lugares oscuros y húmedos, aunque en realidad se los encuentra en todos los lugares donde hay materia orgánica disponible. Cuando el ambiente se vuelve demasiado seco, los hongos sobreviven entrando en latencia o produciendo esporas resistentes a la desecación. En cuanto al tipo de nutrición, estos organismos han desarrollado tres sistemas de vida: - La mayor parte de los hongos son saprobios: absorben nutrientes de desechos y organismos muertos. Este es el caso de los hongos comúnmente hallados sobre troncos muertos, como los "Pleurotos" u hongo ostra, e incluso el más conocido "Champiñón". Estos también son importantes en las fermentaciones industriales. La fermentación de la cerveza y el vino dependen de la acción de saprófitos. - Algunos son parásitos: viven a expensas de otro organismo y son dañinos para su huésped ya que le extraen las sustancias orgánicas que necesitan, produciéndoles debilitación, y a la larga la muerte. Hay varios miles de especies que parasitan a las plantas; de hecho, los hongos son los fitopatógenos por excelencia, ocasionando pérdidas millonarias en la agricultura cada año. En comparación, sólo unas cincuenta especies provocan enfermedades (micosis) en humanos. En general, los hongos son menos significativos como patógenos animales que las bacterias y virus. - Algunos otros son simbióticos: extraen las sustancias orgánicas de un hospedador, pero en contrapartida le procuran cierto número de ventajas, como los líquenes (asociación de hogos con algas) y las micorrizas (asociación de hongos con raíces vegetales). Ciertas micorrizas toman directamente el nitrógeno de la atmósfera; sin embargo, todos los demás hongos lo obtienen de nitratos, sales de amonio u otros compuestos orgánicos o inorgánicos de N. Los hongos, además, necesitan otros elementos como K, P, Mg y S. También son necesarios, aunque en muy pequeñas cantidades, Fe, Mn, Cu, Mo y Zn, así como factores de crecimiento. Hay hongos que son deficitarios, al menos en parte, en uno o más factores de crecimiento. Las enzimas hidrolíticas de los hongos pueden actuar sobre una gran variedad de sustancias y se utilizan en diversos procesos industriales. Un grupo de enzimas, llamado ―complejo zimasa‖, permite a las levaduras llevar a cabo la fermentación alcohólica. Otras enzimas, como la protopectinasa, la pectasa y la pectinasa hidrolizan los compuestos pectídicos de las capas medias de las paredes celulares de las plantas. La amilasa, dextrinasa, invertasa, lactasa, maltasa, proteasa son también enzimas producidas por los hongos. 29 TAXONOMÍA DE LOS HONGOS. Clasificación actual del reino Fungi Se basa principalmente en las características de las esporas sexuales y los cuerpos fructíferos. Para clasificar a estos organismos nos atendremos a las indicaciones de la IX edición del famoso Dictionary of the Fungi, publicado por CAB INTERNATIONAL en 2001. El concepto de hongo, así como la idea de su papel en la naturaleza, ha variado a lo largo del tiempo. Se los ha considerado vegetales, descendientes de las algas rojas, un reino aparte... Esto es un reflejo de nuestro mejor conocimiento del mundo que nos rodea. Actualmente se piensa que los hongos constituyen un grupo polifilético, es decir, compuesto por linajes de organismos no emparentados entre sí. La conclusión de que han tenido un origen evolutivo separado, está basado en muchas observaciones. Se los agrupa solo con finalidades prácticas hasta tener suficiente información de sus verdaderas relaciones evolutivas.: Reino Protozoa: Incluye a seres tan conocidos como los paramecios o las amebas. Casi todos los integrantes de la antigua div. Myxomycota se agrupan aquí. Son organismos que no presentan pared celular y se alimentan por fagocitosis. Reino Chromista: Aquí se pueden encontrar las algas pardas, las diatomeas; algunos hongos que en realidad descienden de algas que han perdido la clorofila, como los mildius, y algunos hongos que antes se incluían en Myxomycota. En general, las paredes celulares de estos seres no presentan quitina ni glucanos. Reino Fungi: Son los hongos verdaderos, con paredes celulares de quitina y glucanos. Están más emparentados con los animales que con las plantas. Se incluyen 4 phylum: (1) Ph. Chytridiomycota. Reciben el nombre coloquial de quítridos. (2) Ph. Zygomycota. Reproducción sexual por gametos y asexual por formación de zigosporas. (3) Ph. Ascomycota. Reproducción sexual. Forman ascosporas. (4) Ph. Basidiomycota. Reproducción sexual. Forman basidiosporas. Diversos autores propusieron un esquema elegante para explicar las relaciones entre los distintos grupos de hongos. El filo Chytridiomycota (los quítridos) sería el grupo basal, el que mantendría las características más primitivas: la presencia de flagelos y de centríolos. De él derivaría el resto de hongos, los cuales perdieron flagelos y centríolos; el filo Zygomycota sería el exponente de ese cambio evolutivo. No obstante, al cabo del tiempo algunos hongos empezaron a desarrollar tabiques en las hifas, y a presentar en alguna etapa de su vida una fase dicariótica (con dos núcleos en cada célula). Serían lo que ha dado en llamarse hongos superiores, que a su vez se dividieron en dos filos: Ascomycota y Basidiomycota. 1. Phylum Chytridiomycota Los Quitridiomicetes (Chytridiomycota) son los únicos que producen células flageladas móviles, con un solo flagelo posterior en forma de látigo (Figura 4.33). Son considerados parientes cercanos de los oomicetes. 2. Phylum Zygomycota Entre la clase Zygomycetes quizá los más conocidos sean algunos representantes del orden Mucorales como Mucor o Rhizopus. El moho negro del pan (Rhizopus nigricans), representante de este grupo, produce masas de hifas sobre pan, fruta y otros alimentos deteriorados (Figura 4.34). Se caracterizan por tener micelio cenocítico, pero con septos secundarios en la base de las estructuras reproductoras. Algunas hifas llamadas estolones crecen horizontalmente; otras Figura 4.33. Allomyces, (http://www.ucmp.berkeley .edu/fungi/chytrids.html) 30 denominadas rizoides anclan sus estolones al sustrato. Por último, las hifas crecen hacia arriba y desarrollan esporangios (zigosporangios), donde se forman las esporas (zigosporas) que se liberan cuando los delicados esporangios se rompen. También se reproducen asexualmente por esporangiosporas, clamidosporas o en algunos casos por gemación. Figura 4.34. Phylum Zigomicota. Diagrama esquemático de Rhizopus spp. 3. Phylum Ascomycota De micelio septado, la clase Ascomycetes es la más numerosa y de mayores diferencias morfológicas y estructurales. En un extremo hay organismos unicelulares como algunas levaduras y en el otro, especies con hifas bien diferenciadas formando pseudotejidos y órganos fructíferos
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