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ACCESO A UNIVERSIDAD BIOLOGÍA TEMA 4 Página 1
TEMA 4:
MICROORGANISMOS
1. CLASIFICACIÓN SERES VIVOS Desde que los investigadores comenzaron a estudiar los seres vivos y las diferencias
entre ellos, surgió la necesidad de clasificarlos y agruparlos para facilitar su estudio. Aunque
las clasificaciones de los seres vivos continúan en debate y siguen cambiando, se considera
aún válido el sistema de los 5 reinos, que incluye a todos los organismos formados por
células y deja fuera a virus, viroides y priones. En los últimos años se ha ido estableciendo
el sistema de 3 dominios, que son grupos más grandes que los reinos: Archaea
(arqueobacterias), Bacterias y Eucariota. Algunos de estos seres vivos se van a estudiar en
este tema.
DOMINIO
BACTERIA
REINO MONERA
Bacterias
DOMINIO
ARCHAEA
Arqueobacterias
DOMINO
EUCARIOTA
REINO PROTISTA
Algas
Protozoos
REINO HONGOS
Levaduras
Mohos
REINO METAFITAS Plantas
REINO METAZOOS Animales
2. LOS MICROORGANISMOS Se denomina microorganismo a aquellos seres vivos que únicamente se pueden
visualizar a través del microscopio. Esta definición no hace referencia a su origen evolutivo,
ni a su organización ni a su tipo de metabolismo. Es por eso que se incluyen en este grupo a
seres tan dispares como todos los procariotas (bacterias, arqueas y cianobacterias), a muchos
eucariotas (protistas, algunos hongos) y a otras formas acelulares como los virus
(únicamente visibles al microscopio electrónico).
La microbiología es la ciencia que estudia los microorganismos, datándose su origen
en el siglo XVII. Anton Van Leeuwenhoek desarrolló el primer microscopio y con él
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observó por primera vez microorganismos. En 1796 Edward Jenner desarrolló la primera
vacuna contra la viruela y en 1855 Louis Pasteur demostró el poder patógeno de algunos
microorganismos. Robert Koch estudió cómo funcionan las enfermedades infecciosas y en
1882 descubrió el bacilo de la tuberculosis. En 1925, Alexander Fleming descubrió la
penicilina, que fue utilizada como el primer antibiótico.
2.1. MICROORGANISMOS PROCARIÓTICOS
El sistema de clasificación de los seres vivos en tres dominios está basado en la
historia evolutiva, diferenciando solo tres grandes divisiones de los seres vivos, de los cuales
dos son procariotas: las bacteria y las arqueas; ambas perteneces al mismo reino: las
moneras.
Las diferencias entre arqueas y bacterias no son fácilmente visibles; en esencia la
composición de la membrana plasmática de las arqueas tiene una composición diferente, así
como su pared. La maquinaria molecular de replicación y transcripción del ADN de las
arqueas es más parecida a las eucariotas que a las bacterias, contando con proteínas similares
a las histonas ausentes en el resto de los procariotas. Sin embargo, las técnicas actuales de
comparación molecular las sitúan claramente separadas del resto de los procariotas.
2.1.1. METABOLISMO BACTERIANO
En unidades anteriores ya hemos visto la estructura bacteriana. Las bacterias pueden
vivir en ambientes muy variados ya que el metabolismo de las diferentes bacterias también
lo es; algunas son aerobias (utilizan el oxígeno) y otras anaerobias (no lo usan); hay
bacterias facultativas, que tienen la capacidad de cambiar de su fuente de materia o energía
en función del ambiente.
En cuanto a la fuente de carbono unas pueden ser autótrofas (CO2 o inorgánica) o
heterótrofas, que dependen de materia orgánica para obtener energía; en función de su
relación sobre la materia de la que se alimentan pueden tener tres formas de vida:
➢ Saprófitas. Son de vida libre y lo hacen sobre la materia orgánica de la que se
alimentan, participando en su descomposición. Reciben el nombre de
descomponedoras, último paso de la cadena trófica en la que degradan por completo
la materia orgánica a inorgánica.
➢ Simbióticas. Viven asociadas con otros seres vivos en relación beneficiosa para
ambos. Un ejemplo es Rhizobium leguminosarum, que vive en las raíces de los
leguminosas fijando nitrógeno atmosférico.
➢ Parásitas. Viven asociadas con otros seres vivos, pero solamente ellas sacan
beneficio ocasionando trastornos en el huésped. Un ejemplo son las que causan
enfermedades a los seres humanos y reciben el nombre de patógenas, como las
causantes de la tuberculosis algunas meningitis o el cólera.
Dentro de las bacterias autótrofas están las quimiotrofas (utilizan reacciones
químicas como fuente de energía) y las fototrofas (utilizan la luz como fuente). Dentro de
las autótrofas fotosintéticas destacan las cianobacterias. Éstas forman colonias filamentosas
y destacan por dos razones evolutivas; por una parte, comparten antepasado común con las
bacterias que dieron lugar a los cloroplastos eucariotas (tienen tilacoides y en algunos casos
clorofila), por otro lado fueron las responsables de inundar de oxígeno la atmósfera terrestre
hace unos 2500 millones de años, lo que permitió la aparición del metabolismo aeróbico.
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2.1.2. LAS FORMAS DE LAS BACTERIAS
En ocasiones se clasifica a las bacterias desde el punto de vista de la forma celular.
Las bacterias sueles tener una vida independiente pero en ocasiones forman colonias
imbuidas en una sustancia gelatinosa que ellas mismas segregan. Según su forma individual
y su posible asociación reciben los siguientes nombres:
➢ Cocos. Bacterias con forma redondeada individualmente. Pueden formar colonias a
las que se denominan diplococos (cuando se agrupan de dos en dos), estreptococo
(si forman cadenas
lineales), tétrada
(grupos planos de
cuatro cocos),
estafilococo
(colonias planas de
número
indeterminado) y
sarcina (colonias
tridimensionales).
➢ Bacilos. Son
bacterias alargadas
que también pueden
agruparse formando
diplobacilos (grupos
de dos),
estreptobacilos
(cadenas de bacilos
unidos por los
extremos) y en
empalizada
(cadenas de bacilos unidos por el lado largo). Si los bacilos son de forma redondeada
se las llama cocobacilos.
➢ Espirilos. Son bacterias con forma en espiral; si la espiral es incompleta se les
denomina vibrios, si la espiral es muy cerrada se las llama espiroquetas.
Hay más formas de bacterias.
2.1.3. REPRODUCCIÓN BACTERIANA
Las bacterias se reproducen por bipartición simple, en ella la célula original se
divide en dos células de similar tamaño.
En ocasiones presentan un tipo de reproducción que recibe el nombre de
reproducción parasexual, en la que hay un intercambio de material genético, aunque no
hay meiosis, ni gametos, ni siquiera célula hija. Este intercambio de material genético puede
darse entre bacterias de distinta especie y es una importante fuente de novedades evolutivas.
Hay tres formas de reproducción parasexual:
➢ Conjugación. Consiste en la transferencia de un fragmento de ADN de una bacteria
donadora a otra a través de las fimbrias o pili sexuales.
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➢ Transformación. Es el mecanismo por la cual una bacteria recibe material genético
de otra bacteria que se encuentra disperso en el medio donde vive. Solo algunas
bacterias se pueden transformarse y se llaman competentes.
➢ Transducción. Una bacteria asimila ADN procedente de otra por medio de un virus.
Para que esto ocurra, un fago procedente de parasitar a una bacteria debe incorporar
en su cápsida un fragmento de ADN bacteriano, al parasitar a una nueva bacteria
introduce ese ADN que supone para la bacteria receptora una posibilidad de
incorporación de nuevo material genético.
2.2. MICROORGANISMOS EUCARIÓTICOS
El dominio eucariota engloba a los reinos protistas, fungi, plantas y animales. Vamos
a ver los principales microorganismos de cada uno de los reinos.
2.2.1. REINO PROTISTA
Son seres eucariotas y unicelulares, que pueden formar colonias; también pueden ser
pluricelulares, pero nunca forman tejidos. Si tienen clorofila se llaman algas, si no protozoos.
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A. Protozoos
Son protistas, eucariotas, unicelulares y heterótrofos. Son móviles y viven en
ambientes acuáticos; se reproducen por mitosis y por reproducción sexual llamada
conjugación.
Se clasifican en:
1. Rizópodos o también
ameboides. Se mueven
por la emisión de
pseudópodos. Destaca en
Entamoeba histolytica,
que causa la disentería
amebiana.
2. Flagelados. Se mueven
mediante un flagelo. Los
Tripanosoma que causan
la enfermedad del sueño,
son un ejemplo de este
grupo.
3. Ciliados. Se mueven por
cilios, un ejemplo es el
Paramecio.
4. Esporozoos. Forman esporas y no tienen un mecanismo especial de movilidad.
Destaca el género Plasmidium, responsable de la malaria.
B. Algas unicelulares
El término alga hace referencia a un amplio grupo de organismos eucarióticos
fotosintéticos que pueden ser uni o pluricelulares.
A las algas unicelulares se las ha clasificado históricamente en función del pigmento
que poseen, lo que les da un color característico; existen algas verdes, pardas, rojas…
Las que tienen clorofila en sus cloroplastos pueden realizar la fotosíntesis, siendo
por lo tanto autótrofas. Pueden ser móviles o inmóviles.
Viven en ambientes acuáticos, dulces o salados, o únicamente húmedos. Viven
libres, pero algunas se asocian simbióticamente con otros seres vivos como las que forman
los líquenes (hongo y alga).
2.2.2. REINO FUNGI
Los hongos son seres vivos que pertenecen al reino fungi; se caracterizan por ser de
metabolismo heterótrofo, como los animales, y poseer pared celular, como las plantas,
aunque de quitina en vez de celulosa. Dentro de este grupo se encuentran los mohos y las
levaduras.
Los mohos son pluricelulares microscópicos, generalmente sapróftos (organismo
que obtiene su energía de la materia orgánica muerta o de detritos de otros seres vivos) pero
que en ocasiones son patógenos oportunistas causantes de varias micosis. Entre los
saprófitos destaca el género Penicillium utilizado para la producción de penicilina, y de entre
ello el Penicillum roqueforti, utilizado para la fabricación del queso Roquefort.
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Las levaduras son un grupo de hongos unicelulares que descomponen materia
orgánica por fermentación, particularidad utilizada para la producción de varios alimentos
como el pan y la cerveza. La más importante es Saccharomyces cerevisiae.
2.3. VIRUS
Hasta ahora hemos estudiado los distintos tipos de estructuras que forman los seres
vivos, todos ellos se caracterizan por estar formados por células basadas en la existencia de
una membrana lipídica que contiene en su interior todas las moléculas necesarias. Sin
embrago, definir lo que está vivo no están fácil.
Los virus poseen características de seres vivos, pero no todas, por lo que no hay
consenso a la hora de considerarlos vivos o no. Se organizan de forma compleja, se
reproducen y evolucionan, pero ni responden ante estímulos del medio, ni mantienen un
medio interno, ni se desarrollan ni poseen metabolismo. Incluso, la capacidad de
reproducción no es autónoma, depende de otros seres vivos. Por lo tanto, se les considera
como entidades en el límite de la vida.
2.3.1.ESTRUCTURA
Cada partícula viva
recibe el nombre de virión,
siendo todos los viriones del
mismo virus idénticos a ser
copias exactas unos de otros.
Están formados por un
material genético rodeado por
una cubierta protectora llamada
cápsida o capside. El material
genético puede ser ARN o
ADN, incluso los dos, pudiendo
ser lineales o circulares y
monocatenarios o bicatenarios.
El cápside es una envuelta
protectora formada por la
asociación de una o varias proteínas dispuestas en diferentes formas llamadas capsómeros.
En función de la cápsida se definen tres tipos de virus:
➢ Virus helicoidales, formados por la repetición de un único capsómero en estructura
circular alrededor del material genético. Un ejemplo es el virus del mosaico de
tabaco y el de la gripe.
➢ Virus icosaedros, formados por la repetición de dos capsómeros que se organizan
formando un poliedro regular de 20 caras (icosaedro). Un ejemplo es el adenovirus
y el virus del herpes.
➢ Virus complejos, en ellos se observan dos partes bien diferenciadas: una cabeza del
tipo de los icosaedros y una cola. En la cabeza se encuentra el material genético y la
cola tiene la función de fijarse en la superficie de las células que infecta. Un ejemplo
es los bacteriófagos o fagos, virus que infectan a bacterias.
Las cápsides helicoidales e icosaédricas pueden estar rodeadas de una envoltura
lipídica y por proteínas, que son utilizadas por el virus para reconocer las células diana y
penetrar en ellas y liberar el cápside en su interior, haciendo más eficaz la infección.
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2.3.2.CICLOS DE LOS VIRUS
Los virus tienen un ciclo reproductivo que implica obligatoriamente el uso de
maquinaria de la célula que parasitan. El contenido del material genético debe tener
información para la síntesis de las proteínas del cápside y para otras funciones, como la de
facilitar la entrada del virus en el huésped e iniciar la síntesis de sus proteínas en detrimento
de las de la célula. En el caso de los virus con ARN (llamados retrovirus) se debe sintetizar
una enzima llamada transcriptasa inversa, cuya función es trascribir el ARN a ADN, para
que la célula huésped pueda fabricar las proteínas virales; un ejemplo de esto es el virus de
inmunodeficiencia humana responsable del SIDA.
El ciclo de los virus tiene una serie de fases comunes:
1. Penetración o la de la entrada en el huésped. Los virus complejos se anclan a la
superficie celular e inyecta el contenido en el citosol. Los virus no complejos entran
con cápside, bien abriendo un poro o por endocitosis o fusionándose con la
membrana plasmática, si tienen envuelta membranosa.
2. Fase eclipse. El genoma del virus puede llevar dos procesos diferentes.
• En el ciclo lítico, el más habitual, se produce la replicación del material genético
vírico y la síntesis de las proteínas virales; posteriormente, ocurre el ensamblaje y la
fase de liberación. Esta última puede ser por lisis celular (como en el caso de los
fagos) o por exocitosis.
• En el ciclo lisogénico, bajo ciertas condiciones, el ADN del virus se integra en el
genoma celular del huésped sin llegar a la fase de la multiplicación. Durante varias
generaciones de la vida celular, esta se reproduce de forma que cada célula hija lleva
una copia del ADN viral junto a su propio genoma. Posteriormente, ante
determinadas condiciones ambientales, el ADN del virus se separa del celular
entrando en el ciclo lítico.
2.4. OTRAS PARTÍCULAS ACELULARES
Los viroides son segmentos de ARN que no codifica ninguna proteína y que tienen
capacidad infecciosa, son formas primitivas de virus. Se replican en el núcleo de las células
que infectan; son las causantes de algunas infecciones que afectan a plantas.
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Los priones son proteínas anormales con capacidad infecciosa que causan
enfermedades neurodegenerativas. Alteran a las proteínas normales o a los genes que
controlan su fabricación. Produce las encefalopatías espongiformes transmisibles, que son
un grupo de enfermedades neurológicas degenerativas tales como la enfermedad de
Creutzfeldt-Jakob y la encefalopatía espongiforme bovina (enfermedad de las vacas locas)
3. MICROORGANISMOS Y MEDIO
AMBIENTE
3.1. LOS MICROORGANISMOS EN LOS ECOSISTEMAS
Los microorganismos son muy importantes para los ciclos de materia en el medio
ambiente, debido a que están distribuidos por un gran número de ambientes y poseen
metabolismos muy diversos.
En los ecosistemas pueden tener varios papeles:
1. Productores. Son los microorganismos autótrofos como las algas fotosintéticas que
son la base de las cadenas alimentarias en los medios acuáticos.
2. Consumidores. Son los microorganismos heterótrofos como la mayoría de los
protozoos.
3. Saprófitos. Viven de la materia orgánica procedentes de seres vivos muertos; son
importantes porque convierten la materia orgánica en inorgánica, que puede ser
utilizada de nuevo por los productores. El ejemplo son los mohos.
Los microorganismos tienen relaciones con otros microorganismos y con animales
y plantas. Estas relaciones pueden ser de muchos tipos, algunas beneficiosas para ambos
seres y otras solo para uno de ellos. Cuando la relación es de beneficio mutuo se denomina
simbiosis, un ejemplo son las bacterias de la flora intestinal y los humanos. Un parásito es
un microorganismo que vive a expensas de los nutrientes de otros organismos, produciendo
un efecto negativo; cuando el parásito ocasiona un daño y produce una enfermedad es un
patógeno.
3.2. IMPORTANCIA DE LOS MICROORGANISMOS
La Tierra forma un sistema en el que solamente hay intercambio de energía con el
exterior, pero su contenido en materia no es ilimitado. Los distintos organismos usan la
materia y las devuelven en diferente estado, si todos los seres vivos tuvieran las mismas
necesidades, los materiales se habrían agotado. Sobre la Tierra han ido apareciendo
diferentes seres vivos de tal forma que los nutrientes para una son los desechos para otras,
estas formas de vida se han acoplado formando un metabolismo cíclico, de tal forma que la
materia y la energía se recicla constantemente.
Uno de estos ciclos es el del carbono cuya principal fuente es la atmósfera accesible
a los organismos fotótrofos, éstos lo transforman en materia orgánica que sirve de alimento
a los animales que lo oxidan devolviéndolo en forma de CO2 a la atmósfera. Cuando mueren,
los microorganismos descomponedores (hongos y bacterias) degradan los restos
devolviendo carbono al medio.
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El nitrógeno atmosférico es inaccesible a casi todos los seres vivos con excepción de
los organismos fijadores (algunas bacterias como las Rhizobium y algunas cianobacterias)
que lo transforman en sustancias amónicas que pueden ser utilizadas por las plantas o que
quedan en forma de amoniaco en el suelo. Otra fuente de nitrógeno reducido en forma de
amoniaco son los excrementos y otros restos de seres vivos que son descompuestos por
bacterias y hongos; este amoniaco es oxidado por otros tipos de bacterias produciendo
nitritos y nitratos que son aprovechados por las plantas y que es transformado en nitrógeno
orgánico incluido en proteínas y bases nitrogenadas, vitaminas…
4. ENFERMEDADES INFECCIOSAS Se denomina infección a la entrada de un microorganismo o agente infeccioso en un
huésped, que crea una relación de parasitismo, ocasionando en él una respuesta orgánica. Es
un término reservado a los procesos provocados por virus y bacterias, en el caso de
protozoos, hongos o metazoos, se usa el término infestación.
4.1. PATOGENEIDAD
El grado de patogeneidad es diferente para cada tipo de organismo, no solo a nivel
de especie sino incluso de cepa o variedad; la intensidad con la que afectan a las personas se
denomina virulencia. Esta propiedad no depende exclusivamente del patógeno, sino que
también es función de las defensas del organismo invadido. Por lo tanto, podemos encontrar
una situación en la que unos microorganismos que no causan enfermedades, la causen
debido a una falta de defensa del organismo, son los llamados patógenos oportunistas. Un
ejemplo extremo es el SIDA, en las que la ausencia de defensas hace que todos los
microorganismos se comporten como patógenos.
Cuando un patógeno entra en contacto con su huésped ocurren una serie de pasos
hasta que se establece la enfermedad:
1. PERIODO DE INCUBACIÓN. Es el intervalo comprendido entre la entrada del
microorganismo y la aparición de los primeros síntomas. Depende, principalmente
de la cantidad de microorganismos que entran y de su capacidad de multiplicación.
2. PERIODO PRODÓMICO. Se caracteriza por la aparición de signos inespecíficos
y de carácter general.
3. PERIODO CLÍNICO. Se caracteriza por la aparición de los síntomas y signos
propios de la enfermedad, que junto a los datos analíticos permiten el diagnóstico.
Los microorganismos causan enfermedades debido a tres factores patogénicos:
producción de toxinas (exotoxinas y endotoxinas), proliferación y por la producción de
enzimas extracelulares.
4.2. CADENA EPIDEMIOLÓGICA
La cadena epidemiológica son los pasos que determinan la transmisión de la
enfermedad. Los eslabones de esta cadena son:
1. FUENTE DE INFECCIÓN. Es el foco desde el que se trasmite el agente hasta el
huésped, llamando reservorio al lugar donde el microorganismo vive, se desarrolla
y se multiplica en su ambiente natural. Cuando pasa desde el reservorio al huésped
susceptible es la fuente de infección. El ser humano es la principal fuente de
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infección, pues la mayor parte de los microorganismos patógenos están adaptados a
él. En general la persona como fuente de infección está por lo general enferma, lo
que implica una alta carga de patógenos, aunque también puede ser un portador, es
decir, una persona no enferma que transmita microorganismos. Los portadores
pueden ser de varios tipos: precoz, si están incubando la enfermedad, convaleciente,
si la han pasado, o portador sano, si presenta cierta inmunidad y no pasan la
enfermedad. Los animales pueden actuar como reservorio o como fuente de
infección, llamado zoonosis a las enfermedades que se transmiten desde los animales
a los humanos; la rabia y la brucelosis son alguno de los ejemplos. En el caso del
tétanos o de la gangrena, es el suelo el reservorio para los microorganismos.
2. MECANISMO DE TRANSMISIÓN. Es el conjunto de medios que facilitan el
contacto entre el agente y el receptor. La transmisión puede ser directa, si la
enfermedad pasa desde la fuente de infección al sujeto sin intermediarios; contacto
físico directo o a través del aire son casos de este tipo de transmisión. La transmisión
indirecta ocurre cuando hay un mediador entre la fuente y el receptor; incluye el
agua, los alimentos, objetos o artrópodos.
3. SUSCEPTIBILIDAD DE LA PERSONA. La susceptibilidad de una persona para
convertirse en huésped de la acción de un agente patógeno depende de distintos
factores como la edad, el estado nutricional, los hábitos sanitarios, el estrés,
tratamientos médicos agresivos…
4.3. ENFERMEDADES MÁS FRECUENTES
Las enfermedades se pueden clasificar desde distintos tipos de vista como el
mecanismo de transmisión, la fuente de infección, virulencia o el tipo de agente causante.
Las enfermedades causadas por bacterias fueron la principal forma de infección en todo el
mundo hasta la aparición de los antibióticos. Hoy en día son escasas en los países del primer
mundo, pero muy abundantes y con alto grado de mortandad en los países en vías de
desarrollo.
NOMBRE TIPO DE
ENFERM.
AGENTE
CASUAL
FUENTE
DE INFEC.
MECANISMO
DE
TRANSMISIÓ
N
CLÍNICA PROFILAXIS
NEUMONÍA Bacteriana Streptococcus
pneumoniae
Persona
enferma
Directo a través
del aire
Inflamación
pulmonar con
fiebre elevada
Aislamiento
respiratorio
TUBERCULOSIS Bacteriana Bacilo de koch Persona
enferma
Directo a través
del aire
Fiebre, tos,
pérdida de
peso
Aislamiento y
isoniazida
INFECCIONES
CUTÁNEAS Bacteriana
Staphylococcu
s aureus
Perona
enferma y
objetos
Contacto directo
Aparición de
forúnculos en
la piel
Medidas
higiénicas
MENINGITIS Bacteriana Neisseria
meningitidis
Persona
enferma y
portador
Directo a través
del aire
Cefalea,
rigidez en la
nuca, fiebre
Aislamiento y
vacunación
TÉTANOS Bacteriana Clostridium
tetani
Personas,
animales y
suelo
Contacto directo
e indirecto
Rigidez,
convulsiones Vacuna e Ig
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SALMONELOSIS Bacteriana Salmonella Alimentos y
ratas
Ingestión
alimentos
Náuses, fiebre,
cefaleas
Control
alimentos y no
ingerirlos crudos
GRIPE Vírica Virus de la
gripe
Persona
enferma
Directo a través
del aire
Malestar,
fiebre, dolores
Vacunación y
medidad
higiénicas
PAROTIDITIS Vírica Mixovirus Persona
enferma
Directo a través
del aire
Fiebre,
inflamación
parótidas
Vacunación
SARAMPIÓN Vírica Morvillivirus Persona
enferma
Directo a través
del aire
Fiebre,
anorexia,
manchas piel
Vacunación
VARICELA Vírica Varicellavirus Persona
enferma
Directo a través
del aire
Erupción
vesicular
general, fiebre
Ig
RUBEOLA Vírica Rubivirus Persona
enferma
Secreciones
respiratorias
Fiebre,
anorexia,
ganglios
occipitales
Vacunación (no
embarazo),
aislamiento
respiratorio
RABIA Vírica Rhabdovirus
Persona
enferma y
mamíferos
Mordeduras
Cefaleas,
náuseas,
parálisis,
afectación
sistema
nervioso
Vacunación
animales e Ig
HEPATITIS B Vírica Virus de la
hepatitis B
Personas o
medio
contaminado
Contacto directo
piel, sexual y
transplacentaria
Cansancio,
astenia,
anorexia,
ictericia
Vacunación
CANDIDIASIS Hongo Candida
albicans
Personas o
medio
contaminado
Contacto directo
Afectar a
mucosa bucal
y vaginal
Medidas
higiénicas
TOXOPLASMOSIS Protozoo Toxoplasma
gondii
Personas y
animales
Contacto con
gatos e ingestión
alimentos
Fiebre e
inflamación
ganglionar
Evitar gatos y
carne poco
cocinada
MALARIA Protozoo Plasmodium
falciparium
Personas
enfermas
Mosquitos
Anopheles
Fiebre, sudor,
vómitos,
dolores
musculares
Medidas de
salud,
esterilización de
los mosquitos
5. BIOTECNOLOGÍA La biotecnología es el conjunto de técnicas y procesos industriales en los que se
cultivan microorganismos para realizar determinadas tareas u obtener productos útiles para
el ser humano, es algo tan antiguo como la Humanidad. Las aplicaciones de los
microorganismos para la fabricación de productos ha sido siempre muy frecuente, pero
desde la puesta a punto de las técnicas de ingeniería genética el empleo de la biotecnología
se ha ampliado notablemente.
ACCESO A UNIVERSIDAD BIOLOGÍA TEMA 4 Página 12
5.1. BIOTECNOLOGÍA APLICADA AL MEDIO AMBIENTE
Un uso quizá menos conocido es la aplicación de la biotecnología al cuidado y
recuperación del medio ambiente. El uso del potencial metabólico de los microorganismos
para limpiar sólidos, líquidos o gases contaminados se denomina biorremediación. Posee
la ventaja que no hay que transferir los contaminantes a ninguna planta de tratamiento sino
que se hace in situ, es poco intrusiva y económica; sin embargo, posee algunos
inconvenientes como la producción de intermediarios tóxicos, duración indeterminada y
control laborioso. Su eficacia depende del producto contaminante y de encontrar el
microorganismo capaz de degradarlo.
Un ejemplo de biorremediación es la biodegradación del petróleo con bacterias de
Pseudomonas que degradan algunos componentes del petróleo; recientemente se han
descubierto un grupo de bacterias altamente especializadas en degradar petróleo que se
denominan hidrocarbonoclásticas.
La actividad industrial ha provocado un aumento significativo de metales tóxicos
en aguas y los métodos clásicos de eliminación no son rentables para grandes volúmenes.
Recientemente se han hallado microorganismos que aprovechan los metales como fuente de
energía, lo que abre una posibilidad de tratamiento de estas aguas al ser capaces de
secuestrarlos en su interior.
El tratamiento de gases por biofiltración consiste en hacer pasar un gas
contaminado a través de un soporte de gran superficie donde se encuentran los
microorganismos capaces de metabolizar la sustancia contaminante. Un ejemplo es el
tratamiento de gases contaminado con H2S con la bacteria Thiobacillus thioparus que lo
transforma en sulfato.
Los plásticos sintéticos (polímeros formados por la repetición de monómeros) son
muy resistentes al deterioro y prácticamente son no biodegradables; actualmente se tiende a
diseñar plásticos resistentes pero biodegradables, añadiendo sustancias fotoxidativas que
faciliten su degradación o a sintetizar plásticos orgánicos mediante bacterias modificadas.
La depuración de las aguas residuales urbanas es actualmente un problema de
primera magnitud, para ello son recogidas por las redes de alcantarillado y conducidas a la
estación depuradora donde son sometidas a diferentes procesos fisicoquímicos y biológicos,
entre los que se encuentran el uso de bacterias nitrificantes aerobias (Nitrosomas y
Nitrobacter; que transforman el amoniaco en nitratos) y microorganismos anaeróbicos que
forman parte del tratamiento de los fangos.
En el control de plagas se utilizan plaguicidas, muchos de ellos tóxicos y a los que
muchas plagas son resistentes; el uso de microorganismos es una solución de futuro entre
las que destacan el uso de microorganismos productores de antibióticos, uso de hongos
parásitos de los insectos plaga o de transmisores de virus patógenos, etc.
5.2. BIOTECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA FARMACÉUTICA
El empleo de microorganismos en técnicas destinadas a mejorar la salud humana se
enfoca principalmente a la obtención de sustancias mediante la recombinación, es decir,
utilizar el gen que contiene la información para codificar la proteína buscada e introducirlo
en algún microorganismo para que se exprese en su interior y posteriormente aislar y
purificar su producto. Estas sustancias se suministran con fines terapéuticos.
ACCESO A UNIVERSIDAD BIOLOGÍA TEMA 4 Página 13
Las vacunas son sustancias que emulan la acción de los agentes infecciosos con el
fin de desencadenar una respuesta inmune sin producir la enfermedad. Las vacunas de
recombinación se
basan en conocer
que parte del
agente patógeno
desencadena la
respuesta
inmune,
identificar el gen,
introducirlo en
un vector que lo
inocule en un
microorganismo,
generalmente
bacteria o virus, y
que este lo
traduzca. En el
caso de la
hepatitis B se han
identificado los
antígenos que
desencadena la
respuesta inmune, utilizando la levadura Pichia pastoris y un plásmido bacteriano como
vector se produce la vacuna.
Los antibióticos son sustancias producidas por microorganismos y, actualmente,
sintéticas que tienen la capacidad de influir negativamente en otros microorganismos,
especialmente sobre las bacterias, impidiendo su multiplicación (bacteriostáticos) o
causándoles la muerte (bactericidas). Muchos productores de antibióticos son hongos,
destacando el Penicillium notatun, por ser el que dio origen al primer antibiótico la
penicilina. El problema del uso y, frecuentemente, del abuso de los antibióticos ha sido la
aparición de cepas resistentes, siendo necesario el descubrimiento y la manipulación de éstos
con el fin de mantener su eficacia. Actualmente la producción se lleva a cabo con cepas
modificadas de los microorganismos originales, que aumentan su rendimiento de
producción y la eficacia del mismo.
Ciertas hormonas se producen actualmente por recombinación en bacterias
modificadas para tal efecto. La insulina se produce en cepas modificadas de Escherichia coli
que incluyen el gen humano de la insulina introducido mediante un plásmido.
5.3. BIOTECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA
La biotecnología de la industria alimentaria se basa en el empleo de determinados
microorganismos que al alimentarse de ciertos productos los modifican dándoles
propiedades que las consideramos agradables y que antes no tenían; la fermentación
alcohólica y láctica son dos de los procesos empleados en esta industria.
La fermentación alcohólica es la conversión anaeróbica de la glucosa en ATP, CO2
y etanol. El vino es el resultado de la fermentación del zumo de uva, rico en azúcares simples
como la sacarosa y la fructosa, llevado a cabo principalmente por la levadura Saccharomyces
cerevisiae, aunque hay otras. Ésta misma se emplea para la fabricación de la cerveza, aunque
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la materia a fermentar en este caso son los granos de cereales, principalmente de cebada; sin
embargo, el grano de la cebada es rico en almidón pero no en azúcares simples, por lo que
hay que permitir que la cebada comience a germinar dando malta y que se produzcan las
enzimas que degradan el almidón a maltosa que sí puede ser usado por la levadura.
En la fabricación del pan se busca el efecto producido por el CO2 en el proceso de
la fermentación, pues el alcohol producido se evapora en el proceso de cocción, es este gas
el que produce la esponjosidad característica del pan.
La fermentación láctica degrada anaeróbicamente la lactosa de la leche
produciendo ácido láctico. El producto más frecuente que usa este tipo de fermentación es
el yogur, producto que se ingiere con los microorganismos vivos, por lo que la temperatura
de conservación y el tiempo hasta el consumo son parámetros importantes. También se
emplea esta fermentación en la elaboración de algunos quesos y los encurtidos.
El vinagre es el resultado de la fermentación acética del vino llevada a cabo por la
bacteria Mycoderma aceti que transforma en determinadas condiciones el etanol en ácido
acético. Los quesos pueden sufrir durante la maduración la acción de diferentes
microorganismos, especialmente hongos, que les dan sus características propias.
