8.5D: Categorías no genéticas para Medicina y Ecología

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En medicina, los microorganismos se identifican por morfología, fisiología y otros atributos; en ecología por hábitat, energía y fuente de carbono.

Objetivos de aprendizaje

Resumir los rasgos utilizados para clasificar: bacterias, virus y microorganismos en ecología

Puntos Clave

Un patógeno causa enfermedad en su huésped. En medicina, existen varios tipos amplios de patógenos: virus, bacterias, hongos, parásitos eucariotas y priones.
Al identificar bacterias en el laboratorio se utilizan las siguientes características: Tinción de Gram, forma, presencia de una cápsula, tendencia a la unión, motilidad, respiración, medio de crecimiento, y si es intra o extracelular.
Los virus se clasifican principalmente por características fenotípicas, como la morfología, el tipo de ácido nucleico, el modo de replicación, los organismos hospedadores y el tipo de enfermedad que causan.
En ecología, los microorganismos se clasifican por el tipo de hábitat que requieren, o nivel trófico, fuente de energía y fuente de carbono.
Los biólogos han descubierto que la vida microbiana tiene una flexibilidad increíble para sobrevivir en ambientes extremos que serían completamente inhóspitos para organismos complejos; estos se llaman extremófilos y existen muchos tipos.
Diferentes especies de microorganismos utilizan una mezcla de diferentes fuentes de energía y carbono. Estas pueden ser alternancias entre foto y quimiotrofia, entre litografía y organotrofia, entre auto y heterotrofia o una combinación de ellas.

Términos Clave

obligado: Capaz de existir o sobrevivir solo en un ambiente particular o asumiendo un papel particular: un parásito obligado; un anaerobio obligado.
patógeno: Cualquier organismo o sustancia, especialmente un microorganismo, capaz de causar enfermedades, como bacterias, virus, protozoos, u hongos. Los microorganismos no se consideran patógenos hasta que han alcanzado un tamaño poblacional lo suficientemente grande como para causar enfermedad.
extremófilo: Un organismo que vive en condiciones extremas de temperatura, salinidad, etc. Son comercialmente importantes como fuente de enzimas que operan en condiciones similares.

Clasificación de microorganismos en medicina

Un patógeno (coloquialmente conocido como germen) es un agente infeccioso que causa enfermedad en su huésped. En medicina, existen varios tipos amplios de patógenos: virus, bacterias, hongos, parásitos eucariotas y priones.

BACTERIAS

Aunque la mayoría de las bacterias son inofensivas, incluso beneficiosas, bastantes son patógenas. Cada especie patógena tiene un espectro característico de interacciones con sus huéspedes humanos.

Condicionalmente, las bacterias patógenas solo son patógenas bajo ciertas condiciones; como una herida que permite la entrada a la sangre, o una disminución de la función inmune. Las infecciones bacterianas también se pueden clasificar por ubicación en el cuerpo, por ejemplo, la vagina, los pulmones, la piel, la médula espinal y el cerebro, y el tracto urinario.

Al identificar bacterias en el laboratorio, se utilizan las siguientes características: tinción de Gram, forma, presencia de una cápsula, tendencia a la unión (individual o en parejas), motilidad, respiración, medio de crecimiento, y si es intra o extracelular.

Las técnicas de cultivo están diseñadas para cultivar e identificar bacterias particulares, al tiempo que restringen el crecimiento de las otras en la muestra. A menudo estas técnicas están diseñadas para especímenes específicos: por ejemplo, se tratará una muestra de esputo para identificar organismos que causan neumonía. Una vez aislado un organismo patógeno, puede caracterizarse además por su morfología, patrones de crecimiento (aeróbicos o anaeróbicos), patrones de hemólisis y tinción.

VIRUS

Similar a los sistemas de clasificación utilizados para los organismos celulares, la clasificación de virus es objeto de debate permanente debido a su naturaleza pseudo-viva. Esencialmente, son partículas no vivas con algunas características químicas similares a las de la vida; por lo tanto, no encajan perfectamente en un sistema de clasificación biológica establecido.

Los virus se clasifican principalmente por características fenotípicas, tales como:

morfología
tipo de ácido nucleico
modo de replicación
organismos hospedadores
tipo de enfermedad que causan

Actualmente existen dos esquemas principales utilizados para la clasificación de virus: (1) el sistema del Comité Internacional de Taxonomía de Virus (ICTV); y (2) el sistema de clasificación de Baltimore, que ubica a los virus en uno de los siete grupos. A la fecha, el ICTV ha establecido seis órdenes:

Caudovirales
Herpesvirales
Mononegavirales
Nidovirales
Picornavirales
Tymovirales

Estos órdenes abarcan virus con diferentes rangos de hospedadores, solo algunos de los cuales infectan a huéspedes humanos.

La clasificación de Baltimore es un sistema que coloca a los virus en uno de los siete grupos dependiendo de una combinación de:

su ácido nucleico (ADN o ARN)
varamiento (simple o doble)
sentido
método de replicación

Otras clasificaciones están determinadas por la enfermedad causada por el virus o su morfología, ninguna de las cuales es satisfactoria ya que diferentes virus pueden causar la misma enfermedad o verse muy similares. Además, las estructuras virales suelen ser difíciles de determinar bajo el microscopio. Clasificar los virus de acuerdo a su genoma significa que aquellos en una categoría determinada se comportarán todos de manera similar, ofreciendo alguna indicación de cómo proceder con más investigaciones.

Otros organismos invariablemente causan enfermedades en los seres humanos, como los parásitos intracelulares obligados que son capaces de crecer y reproducirse solo dentro de las células de otros organismos.

CATEGORÍAS DE MICROORGANISMOS EN ECOLOGÍA

En ecología, los microorganismos se clasifican por el tipo de hábitat que requieren, o nivel trófico, fuente de energía y fuente de carbono.

Tipo de Hábitat

Los biólogos han descubierto que la vida microbiana tiene una flexibilidad increíble para sobrevivir en ambientes extremos que serían completamente inhóspitos para organismos complejos. Algunos incluso concluyeron que la vida puede haber comenzado en la Tierra en respiraderos hidrotermales muy bajo la superficie del océano.

Un extremófilo es un organismo que prospera en condiciones físicas o geoquímicamente extremas, perjudiciales para la mayoría de la vida en la Tierra. Los extremófilos más conocidos son los microbios. El dominio Archaea contiene ejemplos reconocidos, pero los extremófilos están presentes en numerosos y diversos linajes genéticos tanto de bacterias como de arqueos. En contraste, los organismos que viven en ambientes más moderados pueden denominarse mesófilos o neutrófilos.

Hay muchas clases diferentes de extremófilos, cada una correspondiente a la forma en que su nicho ambiental difiere de las condiciones mesófilas. Muchos extremófilos se clasifican en múltiples categorías y se denominan poliextremófilos. Algunos ejemplos de tipos de extremófilos:

Acidófilo: un organismo con crecimiento óptimo a niveles de pH 3 o inferiores
Xerófilo: un organismo que puede crecer en condiciones extremadamente secas y desecantes; ejemplificado por los microbios del suelo del desierto de Atacama
Halofilo: un organismo que requiere concentraciones de sal (NaCl) de al menos 0.2M para el crecimiento
Termófilo: un organismo que puede prosperar a temperaturas entre 45—122 °C

Nivel trófico, fuente de energía y fuente de carbono

imagen — Figura: **Modos nutricionales de un organismo**: Diagrama de flujo para determinar si una especie es autótrofa, heterótrofa o subtipo.

Fototrofos: realizar captura de fotones para adquirir energía. Utilizan la energía de la luz para llevar a cabo diversos procesos metabólicos celulares. No son obligatoriamente fotosintéticos. La mayoría de los fototrofos bien reconocidos son autótrofos, también conocidos como fotoautótrofos, y pueden fijar carbono.
Fotoheterótrofos: producen ATP a través de la fotofosforilación pero utilizan compuestos orgánicos obtenidos con el medio ambiente para construir estructuras y otras biomoléculas.
Fotolitoautotrofo: un organismo autotrófico que utiliza energía lumínica, y un donador de electrones inorgánico (p. ej., H _₂ O, H _{2, H 2} S) y CO ₂ como fuente de carbono.
Quimiótrofos: obtienen su energía mediante la oxidación de donadores de electrones en sus ambientes.
Quimioorganótrofos: organismos que oxidan los enlaces químicos en compuestos orgánicos como fuente de energía y alcanzan las moléculas de carbono que necesitan para la función celular. Estos compuestos orgánicos oxidados incluyen azúcares, grasas y proteínas.
Los quimioorganoheterótrofos (u organótrofos) explotan los compuestos de carbono reducido como fuentes de energía, como los carbohidratos, las grasas y las proteínas de plantas y animales. Los quimiolitoheterótrofos (o heterótrofos litotróficos) utilizan sustancias inorgánicas para producir ATP, incluyendo sulfuro de hidrógeno y azufre elemental.
Litoautotrofa: deriva energía de compuestos reducidos de origen mineral. También pueden denominarse quimiolitoautótrofos, reflejando sus vías metabólicas autótrofas. Los litoautótrofos son exclusivamente microbios y la mayoría son bacterias. Para las bacterias litoautotróficas, solo las moléculas inorgánicas pueden ser utilizadas como fuentes de energía.
Mixótrofo: Puede utilizar una mezcla de diferentes fuentes de energía y carbono. Estas pueden ser alternancias entre foto y quimiotrofia, entre litografía y organotrofia, entre auto y heterotrofia o una combinación de ellas. Puede ser eucariota o procariota.

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