La mayor parte de los seres vivos originalmente se clasificaron en dos reinos, vegetal y animal. Sin embargo, muchos microorganismos no encajaban en una u otra categoría, y en 1866 Haeckel propuso que se reconociera un tercer reino: el protista. Este reino incluía protozoarios, algas, hongos y bacterias (los virus eran desconocidos en 1866). Con los avances en el conocimiento de la ultraestructura celular, los protistas se subdividieron en dos categorías: los superiores (eucariotas), que son organismos unicelulares o multicelulares con núcleo verdadero, y los inferiores (procariotas) que carecen del núcleo. En los proariotas, que sólo incluyen bacterias y algas azules, el material genético de la célula (el ADN) no está organizado en estructuras reconocibles como cromosomas y no está separado del citoplasma por una membrana nuclear. Las algas azules en general se describen como bacterias azules o cianobacterias; así pues, procariotas y bacterias son términos sinónimos. Los protozoarios, las algas y los hongos se agrupan como protistas eucariotas. Los virus, que no son células, no se incluyen en los grupos precedentes. Con base en esta clasificación, los microorganismos se agrupan en los protistas eucariotas y procariotas, y los virus.
BACTERIAS
Las bacterias son organismos microscópicos unicelulares. Se les encuentra en el agua, las aguas residuales, el suelo, el aire, la leche, en plantas (fruos, vegetación), animales y humanos (piel, tracto intestinal). Las bacterias se reproducen por fisión binaria y se caracterizan por su forma, tamaño, estructura y disposición celular. Las bacterias individuales tienen una de tres formas: esférica (cocos), cilíndrica o con aspecto de bastón (bacilos) y espiral (espirilos). Las células bacterianas se pueden disponer en grupos tales como pares, racimos o cadenas. La mayor parte de las bacterias varían en cuanto a tamaño de 0.5 a 5.0 microm de largo y de 0.3 o. Los cocos tienen alrededor de 0.1 microm a 1.5 microm de ancho. Los cocos tienen alrededor de 0.1 microm de diámetro.
CLASIFICACIÓN
COCOS.- Los cocos se ven como esferas diminutas
bajo el microscopio. Existen en diferentes posiciones y debido a la agrupación
específica de las células pueden ser características para su identificación
genérica. Algunos cocos, de manera característica, existen aislado
o formando agrupaciones. Si es esta tendencia, tendremos agrupaciones de dos
células, que dependiendo que sean de morfología esférica o alargada, se
denominan como:
1.Diplococos
2.Diplobacilos
Si la tendencia a permanecer unidas,
dependiendo del número de planos de división encontramos:
3.Estreptococos:
(cadena de cocos)
y Estreptobacilos:
(cadenas de bacilos).
División en un solo plano.
4.Tétradas:
(4 células en un plano).
División en 2 planos en ángulo recto.
5.Sarcinas:
(paquetes cúbicos).
División en 3 planos en ángulo recto para obtener formas cúbicas.
6.Estafilococos:
(racimos irregulares).
División en 3 planos irregulares.
BACILOS.- Los bacilos son bacterias que tienen
forma de bastones o cilindros. Varían en gran medida, dependiendo de sus
proporciones. Algunos recuerdan cigarrillos, en tanto que otras formas (bacilos
fusiformes) con extremos en forma de cinta se parecen más a un puro. Algunos
bacilos que casi son tan anchos como largos, se parecen a los cocos y reciben
el nombre de cocobacilos.
A diferencia de los cocos, los bacilos se dividen solamente en un plano y se
pueden observar como células únicas, en pares o en cadenas cortas o largas.
VIBRIOS.- Los vibriones son bastones curvos que
parecen comas. En ocasiones crecen juntos en serpentina o en hebras en forma de
S.
ESPIRALES.- Este grupo comprende una gran variedad de
bacterias cilíndricas que en lugar de estar rectas como los bacilos, están
enrolladas en diferentes grados. Las bacterias espirales se dividen de la
siguiente forma:
1.Espirilos:
En realidad son espirales o hélices, como sacacorchos. Sus cuerpos celulares
son relativamente rígidos y de manera esencial son móviles por medio de
flagelos polares.
2.Espiroquetas:
también son bacterias espirales, pero difieren de los espirilos en tanto que
son capaces de flexionarse y menean sus cuerpos mientras se mueven. El
movimiento resulta de la contracción de los filamentos axiales, cuyas espirales
están alrededor del organismo, entre la membrana plasmática y la pared celular.
APLICACIÓN EN LA BIOTECNOLOGÍA
Las bacterias forman el grupo de microorganismos más importante, y son indispensables para el ciclo de nutrimentos del ecosistema. Las bacterias patógenas (causantes de enfermedades) han sido objeto de la mayor atención. Muchas otras tienen importancia en los procesos de tratamiento de agua y aguas residuales, en la autopurificación natural de corrientes y lagos, y en la descomposición de los materiales de rellenos sanitarios, suelos y montículos de abono.
En diversos lugares del cuerpo, los animales, mayormente marinos, disponen de pequeñas vejigas, comúnmente llamadas fotóforos, donde guardan bacterias luminiscentes. A su vez, la luz emitida por el pescado o la carne en descomposición se debe a bacterias. Hay otras bacterias que utilizan la luz para generar energía bioquímica, que se podría utilizar en la mejora de la producción de biofueles, fármacos y otras sustancias químicas. Estas bacterias también se han desarrollado experimentalmente para actuar como una película fotográfica produciendo imágenes de altísima resolución (100 megapixeles por pulgada cuadrada), por su minúsculo tamaño. Así, estas bacterias suponen un registro vivo de datos, que también se utilizan como soporte de grabación de datos. Otras utilizan la luz para estimular su crecimiento.
La fermentación, descubierta por Louis Pasteur, es un proceso anaeróbico, ya que se produce en ausencia de oxígeno, que puede ser producida por bacterias. La fermentación alcohólica transforma hidratos de carbono (generalmente azúcares como glucosa) en el etanol de las bebidas alcohólicas (vino, la cerveza, la sidra, el cava, etc).
La fermentación butírica, caracterizada por la aparición de olores pútridos, se produce a partir de la lactosa o ácido láctico con formación de ácido butírico y gas. Una aplicación actual como nuevo biocombustible es el gas obtenido a partir de los excrementos, tanto animal como humano (en China hay más de 10 millones de fermentadoras). La fermentación láctica utiliza glucosa para obtener energía, siendo el producto de desecho el ácido láctico. Gracias a ella se elaboran los yogures y los quesos. La fermentación pútrida origina productos malolientes y es el causante de de las manchas verdosas del queso roquefort o el olor a pies. Hay procesos de fermentación aeróbica incompleta, como el que produce la bacteria Acetobacter, que transforma el vino el vinagre.
La bacteria Deinococcus radiodurans, conocida como “Superconan”, es capaz de soportar un índice de radiación 500 veces superior al que resiste el ser humano, sin perder viabilidad. Además, puede sobrevivir en condiciones de calor, frío, deshidratación, vacío y ácido. Por ello, es utilizada para consumir y digerir disolventes y metales pesados, incluso en espacios altamente radiactivos. El Deinococo resiste la radiación almacenando múltiples copias de su genoma y teniendo rápidos mecanismos de reparación del ADN. Pensando en este mecanismo, algunos han especulado con la posibilidad de incorporarlos en el genoma de especies superiores con el fin de producir el rejuvenecimiento de dichas especies.
Existen unas bacterias denominadas GS-15 que sobreviven en ausencia de oxígeno y requieren hierro para su metabolismo, convirtiéndolo en magnetita. Son utilizadas en los altavoces electroacústicos para mejorar el sonido. Existen otras bacterias, denominadas magnetostáticas, que usan el campo magnético terrestre para encontrar su comida, constituyendo verdaderas brújulas vivientes, gracias a la magnetita que poseen en su interior. Otras bacterias aceleran el proceso de la oxidación, como en el caso de la desintegración del Titanic en el fondo del mar. Incluso, se emplean las bacterias para fijar el oro dentro de los minerales que lo contienen.
Otros tipos de bacterias, que se desarrollan de manera natural en el suelo, son capaces de descomponer los hidrocarburos y sus derivados, convirtiéndolos en componentes inocuos. Por ello son utilizados como producto de limpieza en la descontaminación de vertidos. Hay bacterias capaces de desintegrar los plásticos biodegradables, que son realizados a base de ácido láctico, conseguido por medio de fermentación láctica.
En zonas áridas se están utilizando bacterias fijadoras de nitrógeno libre, que lo toman de la atmósfera y lo convierten en nitratos solubles que son utilizados por las plantas. Además de lograr la ganancia de Nitrógeno por las plantas, estos microorganismos en determinadas condiciones solubilizan fosfatos y sintetizan sustancias estimuladoras del crecimiento vegetal, eliminando el uso de fertilizantes artificiales. A su vez, estos microorganismos son capaces de sintetizar sustancias fungistáticas que inhiben el crecimiento de los hongos del suelo que afectan a las plantas.
Existen muchas más aplicaciones, y muchísimas más aparecerán…
VIRUS
Los virus más pequeños tienen un tamaño de 10 a 250nm. En comparación, el tamaño de una bacteria pequeña, Salmonella typhi, es de 1,000nm, o 1microm. Los virus son especiales en cuanto a que no contienen enzimas internas y por tanto no pueden crecer o metabolizar por cuenta propia. Estos organismos son parásitos obligados que infectan los tejidos de bacterias, plantas, animales, e incluso humanos. Algunos ejemplos de virus patógenos de las personas son los que causan la viruelas, la hepatitis infecciosa, la influenza y la poliomielitis.
En general los virus se componen de un centro de ácidos nucleicos, ADN o ARN, rodeado de una cubierta proteica llamada cápside. El cual está compuesto por unidades más pequeñas llamadas capsómeros. Una unidad viral completa se designa como virión. Los virus se forman de acuerdo con reglas geométricas de simetría. Los tipos de proteínas que componen el cápside ayudan a distinguir un virus de otro. Cada grupo de virus infecta sólo un tipo específico de célula huésped, de modo que, por ejemplo, una enfermedad viral animal no se puede transmitir a los humanos.
De acuerdo con la teoría celular, los virus no son organismos vivos; sin embargo, tienen la capacidad de reproducirse o replicarse dentro de sus células huésped específicas. Puesto que en realidad no están vivos fuera de una célula huésped sobreviven largo tiempo entre una infección y otra, y sólo se les puede "matar" alterando sus estructuras moleculares.
Las algas, los hongos y los protozoarios tienen mayor complejidad y poseen estructuras más especializadas que las de los virus o las bacterias.
Para la detección del cáncer:
Para saber si una persona tiene o no un tumor se emplea un tipo de virus denominado Sindbis. Éste virus además de estar devilitado, de manera que no se puede replicar, además mediante ingenieria genetica se ha marcado con el gen de la luciferasa. De manera que este virus como sólo infecta a las céluas tumorales, éstas quedarán marcadas y se podrá detectar si existe o no un tumor y el lugar preciso en el que se encuentra.
El hecho de que infecte a las células tumorales y las células normales sean casi inmunes erradica en que en las células tumorales la laminina de alta afinidad (LAMR) se encuentra sobreexpresada, la cual es el receptor del virus sindbis.
Además de para su detección también puede servir para su eliminación, ya que al infectar la célula, induce a su apoptosis.
Terapia génica:
La finalidad de la terapia génica es sustituir los genes defectuosos de un individuo por los genes correctos. Ésto curaría las enfermedades hereditarias y canceres, entre otras muchas producidas por genes incorrectos.
El gen se puede introducir utilizando un virus como vector, el cual al llegar a las células diana, liberará los genes que contiene, de manera que la célula receptora ya tendrá la secuencia de ADN correcta, pudiendo síntetizar ya las proteinas y enzimas deseadas.
Son básicos para estudios de biología celular y molecular, constituyen sistemas simples que pueden utilizarse para investigar o manipular las funciones de las células.
Los virus tienen la capacidad de causar epidemias devastadoras y pueden ser utilizados como armas biológicas.
ALGAS
Las algas son un grupo de mimcroorganismos fotosintéticos semejantes a plantas. Causan problemas en el suministro de agua porque confieren sabores y olores desagradables y tapan los filtros. Sin embargo estos organismos son benéficos en los estanques de oxidación, pues suministran oxígeno para el tratamiento económico de aguas residuales. Por otra parte, un exceso de nutrientes en el agua puede dar origen a la floración de algas, las cuales, cuando se descomponen extraen el oxígeno disuelto de los lagos. El proceso de enriquecimiento de nutrientes es llamado eutroficación.
A excepción de las azules, las algas tienen un núcleo discreto rodeado por una membrana nuclear y, por tanto, se clasifican como eucariotas, es decir, "tienen núcleo verdadero". La pared celular de las algas es gruesa. Por consiguiente, las algas incluyen tanto protistas superiores como inferiores. Su tamaño varía desde fitoplancton unicelular microscópico hasta grandes algas marinas multicelulares. Las algas unicelulares pueden tener forma esférica, cilíndrica, parecida a un palo o en espiral. Las colonias multicelulares pueden formar filamentos o tubos largos, o integrar masas de células individuales adheridas unas con otras. Los crecimientos filamentosos pueden ramificarse o agruparse, e incluso contener células que llevan a cabo funciones especiales. Estas colonias superficialmente se parecen a las plantas superiores. Cualquiera que sea su tamaño o complejidad, todas las células algáceas contienen pigmentos fotosintéticos, por consiguiente son capaces de realizar la fotosíntesis. Los pigmentos se encuentran en cuerpos definidos llamados plástidos, cloroplastos o cromatóforos. Las algas son productores primarios importantes en la cadena alimenticia acuática, no obstante pueden constituir un problema en el aprovisionamiento de agua porque aportan sabores y olores, tapan tomas de agua, acortan el trayecto de los filtros y causan una alta demanda de cloro. El crecimiento excesivo de algas, conocido como floraciones algáceas, forma un manto de material orgánico que interfiere con el uso recreativo de las aguas.
CLASIFICACIÓN
Las algas se clasifican con base en sus pigmentos. Las algas se pueden dividir en 8 subdivisiones que son las
siguientes:
- Cianófitos -
Se trata de organismos unicelulares carentes de un núcleo verdadero y de
plastidios, que se multiplican por división transversal. La mayoría de
estas especies vive en el agua aunque algunas de estas tienen la habilidad
de vivir en la tierra porque pueden fijar el nitrógeno atmosférico a
ellas.
- Euglenófitos -
Son algas de estructura muy sencilla cuya característica mas distintiva es
la presencia de una mancha de pigmento fotosensible. Estas disponen de uno
o de dos flagelos lo cual les permite cambiar su forma y estas se
multiplican por división longitudinal.
- Pirrófitos -
Son algas en su mayoría unicelulares que tienen dos flagelos de longitud
distinta. La célula se encuentra desnuda o va provista de una cubierta más
o menos dura. Al igual que los Euglenófitos tienen un ocelo que junto con
su forma de vida parasitaria o depredativa (en algunos casos) posibilita
que en el pasado se les tomara como organismos animales. Esta especie
también es marina excepto por algunas que son terrestres. a- Un ejemplo
es: Noctuluca miliaris.
- Crisófitas -
Conocidos como algas amarillas, son organismos unicelulares o
pluricelulares que se reúnen en colonias. Su principal característica es
la presencia de cromatoforos con pigmentos de color amarillo que les
confiere un aspecto dorado. Son de morfología variable con flagelos y sin
ellos y en algunos casos se mueven por rizopodos. Siempre se reproducen
por reproducción vegetativa.
- Clorófitas -
Los clorófitas o algas verdes son en su mayoría de color verde, unicelular
o pluricelular y de formas muy variables. La mayoría de las especies
microscópicas son propias de agua dulce, aunque hay numerosos grupos
marinos que alcanzan cierto tamaño, como la conocida lechuga de mar. Se
multiplican por división celular, o sexualmente, o por la fusión de dos
gametos de tamaños diferentes. Este grupo de algas se halla muy extendido
en la naturaleza, ya que algunas de estas le dan color a los estanques o
cubren la cubierta de los árboles. Esta especie se mantiene en grupos como
muchas de las especies de la costa marina.
- Carófitos -
Son algas muy complejas cuya estructura se parece a veces a la de las
fanerógamas. De color verde en su mayoría, son frecuentes en las orillas
de los ríos y lagos y muy pocas especies están en la vida marina. Estas se
reproducen sexualmente o por vía vegetativa.
- Feófitos -
Son algas que alcanzan mayor tamaño (hasta 100m). Aunque poseen clorofila
los pigmentos marrones las esconden, por lo que presentan coloración
marrón o parda. Estas algas son típicas del agua salada pero muy pocas de
ellas viven en agua dulce.
- Rodófitas - A estas algas se le conoce como alga roja, comprenden especies típicas de aguas marinas de grandes profundidades en zonas donde otras especies no pueden sobrevivir por la falta de la luz. Son de color roja aunque poseen así mismo clorofila. Se reproducen sexualmente y asexualmente y poseen complicados ciclos de alternancia de generaciones.
APLICACIÓN
Las algas pueden ser utilizadas para producir biocombustibles (bioetanol, biobutanol y biodiésel), por otra parte, en el mundo de la estética se utilizan por sus propiedades hidratantes, antioxidantes y regeneradoras. Las algas sirven como alimento en algunas partes del mundo. También son utilizadas como fertilizantes, gomas industriales y como remedio a muchas enfermedades, tales como la tuberculosis, gripe, lombrices, artritis e incluso se les ha otorgado un cierto poder para mejorar la atracción del sexo opuesto.
