Temas 26-27. Microorganismos importancia sanitaria y ecológica

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Biología 2º bachillerato

Bloque V. Microbiología. Temas 26 y 27. MICROORGANISMOS.

IMPORTANCIA SANITARIA Y ECOLÓGICA. BIOTECNOLOGÍA

ÍNDICE

1. Microorganismos y medio ambiente

2. Microorganismos y salud

3. Microbiología industrial

4. Biotecnología en agricultura, ganadería y alimentación

1. MICROORGANISMOS Y MEDIO AMBIENTE

1.1 LOS MICROORGANISMOS Y LOS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS

En la naturaleza los organismos viven en complejas comunidades formadas por las poblaciones de lasdiferentes especies que interaccionan entre sí y con el medio. La materia circula en los ecosistemas de formacerrada, teniendo los microbios un papel fundamental en la descomposición y remineralización de la materiaorgánica para su vuelta al ciclo, proceso que se conoce como ciclos biogeoquímicos.

Su papel se debe a su amplia distribuciónen todo tipo de ambientes, a su facilidad dedispersión, a su diversidad metabólica, y asu pequeño tamaño y unicelularidad, quefavorecen el rápido intercambio denutrientes y productos del metabolismo conel medio.

A continuación estudiaremos los ciclosbiogeoquímicos de los principaleselementos que componen lasbiomoléculas. Para completar lainformación puedes ir al tema 4 de

Ciencias de la Tierra(http://ctmmjmorales.blospot.com ) , o a tulibro de texto de Biología.

Temas 26 y 27 Microorganismos. Importancia sanitaria y ecológica. Biotecnología Página 1

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CICLO DEL CARBONO

El C tiene dos reservorios en la Tierra: uno es geológico, formando las rocas carbonatadas, combustiblesfósiles y sedimentos, que no llegan fácilmente a los seres vivos, el otro es atmosférico, más activobiológicamente, donde lo encontramos como dióxido y monóxido de carbono y metano. Además hay ionesdisueltos en equilibrio con el dióxido.

El CO2 entra en los seres vivos por fotosíntesis oxigénica y anoxigénica (bacterias fotosintéticas rojas y

verdes), es utilizado por los consumidores aerobios o anaerobios como fuente de carbono y energía, y losrestos de C orgánico vuelven a remineralizarse por respiración anaerobia o por fermentación.

Las arqueobacterias metanógenas usan el dióxido de C, en anaerobiosis, produciendo metano que se oxidaráde nuevo a dióxido por bacterias metanotrofas.

CICLO DEL NITRÓGENO

Uno de los ciclos donde el papel de los microbios es fundamental dado que llevan a cabo transformacionesque ningún otro ser vivo realiza. El principal reservorio de nitrógeno es la atmósfera donde aparece comomolécula poco reactiva, además aparece en el humus y en rocas sedimentarias, pero las reservas activas son

compuestos inorgánicos solubles en agua como amonio, nitritos y nitratos.Las bacterias llevan a cabo los procesos de:

Fijación de nitrógeno. Convierten nitrógeno gaseoso en amonio, a veces individualmente en el suelo y en elagua, a veces asociadas a plantas superiores. Este es un proceso endergónico pero permite adaptarse asuelos pobres en nitrógeno y lo introduce en las cadenas tróficas. La enzima responsable del proceso es lanitrogenasa, inactiva en presencia de oxígeno, aunque algunas bacterias protegen la enzima en mediosaerobios, ya sea con un incremento en la tasa respiratoria, ya sea porque la introducen en heterocistos,como las cianobacterias, o en nódulos radicales como Rhizobium. Estos producen leghemoglobina quecaptura el oxígeno e impide su acumulación.

Amonificación. Es uno de los productos de excreción de los seres vivos, ya sea directamente o en forma deurea y ácido úrico, y será degradado por bacterias amonificantes.

Nitrificación. Conversión de amonio a nitrato por bacterias quimiolitotrofas que utilizan amonio y nitritos comofuentes de energía, liberando nitratos. Son aerobias.




Asimilación. Las plantas utilizan los nitratos incorporándolos a proteínas y ácidos nucleicos, que despuéspasarán a los consumidores.

Desnitrificación. Conversión de nitratos a nitrógeno gaseoso por bacterias desnitrificantes a través derespiración anerobia, siendo el nitrato el aceptor de electrones y liberándose nitrógeno molecular a laatmósfera.

CICLO DEL AZUFRE

El reservorio principal es mineral, en forma de yesos, por ejemplo o de pirita. En los océanos hay mayorescantidades biodisponibles en forma de sulfatos.

Las principales transformaciones biológicas son las que interconvierten los sulfatos en sulfuro de hidrógeno.

Reducción del sulfato. A través de la actividad de las plantas y microbios este se reduce a sulfuro dehidrógeno que formará moléculas orgánicas. Algunos microbios pueden mineralizar el azufre orgánicoliberando sulfuro de hidrógeno mediante la desulfurilación. Además, las bacterias reductoras de sultatopueden reducirlo a sulfuro utilizándolo como aceptor de electrones en respiración anaerobia, es la reduccióndesasimilatoria de sulfatos, y se da en sedimentos marinos.

Oxidación de sulfuros y azufre elemental. La llevan a cabo las bacterias quimiolitrotrofas del azufre, propiasde ambientes ácidos, y las bacterias anoxigénicas del azufre (bacterias rojas y verdes del azufre), se usan loscompuestos reducidos de azufre como donadores de electrones en la fotosíntesis, generando sulfatos enambientes anaerobios.




CICLO DEL HIERRO

Los microbios llevan a cabo la solubilización del hierro, reduciendo anaeróbicamente la forma férrica aferrosa, más soluble, para ponerlo a disposición de otros organismos en ambientes encharcados y sedimentoslacustres anóxicos, o bien la oxidación del hierro, en ambientes ácidos oxigenados, como las aguas dedrenaje de minas, siendo aquí bacterias quimiolitotrofas del hierro las que usan el ion ferroso como fuente deenergía, oxidándolo a forma férrica.

CICLO DEL FÓSFORO

Los reservorios se encuentran en agua ysuelos en forma de fosfatos, y son lasplantas acuáticas y el fitoplancton losresponsables de incorporarlo a lascadenas tróficas. Los microbiossolubilizan el fosfato insoluble otransfieren formas inorgánicas aorgánicas.




1.2MICROORGANISMOS Y EL CONTROL AMBIENTAL

Los ecosistemas tienden a buscar el equilibrio, la clímax, aunque a lo largo de su historia experimentenfluctuaciones. Si la alteración que sufren es duradera o drástica (contaminación, por ejemplo), la actuaciónhumana se hace necesaria con procesos de restauración ecológica, muchos de los cuales tienen comoprotagonistas a los microorganismos ya sea en su versión natural, ya sean generados a través de procesos

biotecnológicos (ingeniería genética).

EUTROFIZACIÓN

Es un proceso natural de las aguas por enriquecimiento en nutrientes, sobre todo nitrógeno y fósforo, lo cualproduce un desarrollo de enormes masas de algas y plantas acuáticas. Al cabo de un tiempo, se agota elnitrógeno soluble, se empobrece de oxígeno la masa de agua, empiezan a morir los animales, y se produceuna sustitución de los vegetales por las cianobacterias, las únicas capaces de fijar el nitrógeno atmosférico.

El agua adquiere un aspecto y olor desagradable, perdiendo sus propiedades vitales.

BIOACUMULACIÓN

En ocasiones los productos contaminantes tóxicos o difícilmente biodegradables (plaguicidas, metalespesados) llegan al medio y entran en las cadenas tróficas produciendo un proceso de bioacumulación,resultando altamente nocivos para los seres vivos, también para el humano. Un ejemplo bien conocido es elcaso del mercurio que causa el mal de Minamata.

Estos problemas y otros han dado lugar al desarrollo de nuevas líneas de investigación en el campo de losmicrobios.

BIOTECNOLOGÍA AMBIENTAL

Es el conjunto de procesos mediados por microorganismos cuya finalidad es la conservación y preservacióndel medio ambiente. Tiene dos líneas de actuación:

• Biorremediación o biorreparación. Utilización de microbios para eliminar sustancias contaminantesdel medio ambiente.

• Biodegradación. Degradación de materiales como papel, pintura, fibras textiles, hormigón ohidrocarburos mediante microorganismos.




BIORREPARACIÓN CON ELIMINACIÓN DE PCB. Se trata de bifenilos policlorados, compuestos difíciles dedegradar y muy contaminantes. Algunos microbios anaerobios naturales, presentes en el cieno del ríoHudson, en Nueva York, realizan una deshalogenación parcial de los PCB haciendo más fácil su degradaciónposterior.

También se pueden emplear microbios en la biorreparación del subsuelo, por ejemplo donde hay refinerías depetróleo o determinadas industrias químicas que han provocado, por lixiviados, la contaminación del mismo.

BIODEGRADACIÓN DE PETRÓLEO. Algunas bacterias, cianobacterias, levaduras, mohos y algas verdesson capaces de descomponer el petróleo o sus derivados. Se utilizan estos organismos para controlar mareasnegras, añadiendo para potenciar su acción ciertos nutrientes inorgánicos. El factor limitante es que quedabanproductos sin degradar, de modo que se han creado organismos modificados genéticamente del géneroPseudomonas (Pseudomonas oleovorans). Otras bacterias producen sustancias surfactantes que, alemulsionar las manchas del vertido, facilitan su degradación.

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES. Uno de los procesos en los que se emplean los microbios es eltratamiento de nuestras aguas residuales en las llamadas EDAR, así como de gran parte de los residuosorgánicos mediante los procesos de compostaje.

En las EDAR los microbios cobran importancia en el llamado tratamiento secundario o biológico.

Tratamiento secundario. Eliminación de la materia orgánica biodegradable mediante una digestiónmicrobiana acelerada, en tanques con condiciones aerobias. Dos procedimientos:

• Lodos o fangos activos, El agua se coloca en depósitos de grandes dimensiones concondiciones aerobias de modo que las bacterias presentes o las que se añadan degraden lamateria orgánica por oxidación. El oxígeno se aporta mediante turbinas o difusores. Se forma unsustrato gelatinoso con un cultivo muy activo de bacterias situado en el fondo del tanque

• Lechos o filtros bacterianos, Tanques rellenos de piedras o material sintético en cuyasuperficie se forma una película de bacterias, hongos y protozoos. El agua pasa a través del filtroen forma de lluvia y los microbios van degradando la materia orgánica. El agua depurada serecoge en la parte inferior.

1.3 MICROORGANISMOS Y MINERÍA

Se han desarrollado tecnologías que utilizan microbios para la extracción más rentable de ciertos metales,uranio y petróleo, como:

BIOLIXIVIACIÓN

Cuando hay menas metálicas secundarias, con baja concentración del metal, como cobre o hierro, se usanbacterias como Thiobacillus ferrooxidans que solubilizan estos metales y permiten su obtención a bajo coste,precipitándolo posteriormente.




RECUPERACIÓN DE PETRÓLEO CAUTIVO

Con el método tradicional (presión e inyección de agua o gases) se obtiene un 50 % del petróleo de unyacimiento, quedando un resto que se denomina petróleo cautivo. Este se puede extraer inyectando a presiónagua espesada con polisacáridos de origen bacteriano, la goma de xantano, producidos por Xantomonascampestris.

1.4 MICROORGANISMOS Y BIOCOMBUSTIBLESRecientemente se ha iniciado también el campo de la búsqueda de nuevas fuentes energéticas con menor capacidad contaminante. Son los biocombustibles, y en este campo también se han incluido losmicroorganismos.

BIODIÉSEL

En su obtención, por esterificación de triglicéridos con alcoholes de bajo peso molecular, se usan comobiocatalizadores lipasas producidas por Candida, Penicillium o Pseudomonas. La fuente de triglicéridos sonlos aceites de girasol, colza o soja, sebo de vaca o aceites producidos por bacterias, algas unicelulares yhongos. El biodiesel es biodegradable, no tóxico y reduce las emisiones contaminantes a la atmósfera.

BIOETANOL

Alcohol etílico producido por fermentación de azúcaresprocedentes de cereales, remolacha, caña de azúcar obiomasa. Al no ser azúcares en principio fermentables(complejos) deben hidrolizarse. La fermentación es por levaduras pero también bacteriana y produce una mezcla demetanol y agua que se separan por destilación.

La utilización de biocombustibles ha crecido de formaexponencial en los últimos años sustituyendo poco a poco a loscombustibles fósiles pero tiene su contrapartida en ladisminución de semillas para consumo humano que hanincrementado sus precios, además de la deforestación degrandes extensiones de bosques tropicales para el monocultivode estas especies. Si fuera la única fuente energética ensustitución del petróleo y el gas, requeriría una extensión decultivo cuatro veces superior a la superficie cultivable delplaneta.

2. MICROORGANISMOS Y SALUD

Además de ocupar todo tipo de ambientes, el cuerpo humano constituye un medio habitual para el desarrollode los microorganismos. En algunos casos forman parte de la biota normal y no causan daño alguno,protegiéndonos de la entrada de otros microbios que sí son patógenos y por ello responsables de lasllamadas enfermedades infecciosas. Algunos son microbios oportunistas, normalmente inocuos pero quepueden convertirse en patógenos en determinadas circunstancias.




2.1 INFECCIÓN

Una enfermedad infecciosa es la manifestación clínica consecuente a una infección provocada por unmicroorganismo —como bacterias, hongos, virus, protozoos, etc.— o por priones. En el caso de agentesbiológicos patógenos de tamaño macroscópico, no se habla de infección sino de infestación.

Las enfermedades infecciosas se dividen en transmisibles y no transmisibles.

Las enfermedades infecciosas transmisibles se pueden propagar directamente desde el individuo

infectado, a través de la piel o membranas mucosas o, indirectamente, cuando la persona infectadacontamina el aire por medio de su respiración, un objeto inanimado o un alimento.

En las enfermedades infecciosas no transmisibles el microorganismo no se contagia de unindividuo a otro, sino que requiere unas circunstancias especiales, sean medioambientales,accidentales, etc., para su transmisión. En estos casos, las personas infectadas no transmiten laenfermedad.

La infección es un proceso que depende de dos factores:

• Patogenicidad. Capacidad del parásito para producir en el huésped los cambios fisiológicos oanatómicos que constituyen la enfermedad.

• Resistencia o susceptibilidad del hospedador. La capacidad infectiva de un patógeno no depende

sólo de su propia patogenicidad, sino también de la capacidad inmunitaria del hospedador (estado desus defensas y de su nutrición, además de factores ambientales, situación anímica, etc.), queestudiaremos en los temas siguientes. En ocasiones escapan a esas defensas y es entonces cuandose desarrolla la enfermedad.

Estos factores determinan la virulencia delmicrobio. En todos los casos hay especificidady ciertos microorganismos producenenfermedades en cierto huésped.

FASES DE LA INFECCIÓNSe caracteriza por la aparición de distintossíntomas entre los que podemos mencionar lafiebre, malestar general y decaimiento, todaenfermedad infecciosa pasa por 5 etapas:

• Infección o adherencia. El microbiocontacta y penetra en el cuerpo.

• Penetración. Tras la adherencia elagente patógeno puede iniciar el dañoallí mismo liberando toxinas, aunque esmás normal que penetre en el tejido, se

disemine y prolifere.




• Periodo de incubación. Tiempo comprendido entre la entrada del agente hasta la aparición de susprimeros síntomas. Aquí el patógeno se puede multiplicar y repartirse por sus zonas de ataque. Varíael tiempo dependiendo de la enfermedad.

• Periodo de Desarrollo. Aparecen los síntomas característicos, con una fase aguda de fiebre, dolor,etc.

• Fase de Declive. Los síntomas van cediendo por nuestras propias defensas o por la acción demedicamentos.

• Convalecencia. Se vence a la enfermedad y el organismo se recupera.

LAS TOXINAS

La virulencia de algunos patógenos viene dada por su capacidad para producir toxinas, que son proteasas,nucleasas o lipasas que dañan y desorganizan los tejidos.

Pueden ser:

• Endotoxinas.

Componentes lipídicos de lamembrana externa de lasbacterias gram negativas.Producen fiebre y no sondestruidas por calor,tampoco inducen laformación de anticuerpos ysu toxicidad es baja.Efectos generales.

• Exotoxinas. Proteínassolubles liberadas al mediode crecimiento por bacteriasgram positivas. Sonsensibles al calor, muytóxicas, no producen fiebre. Tienen efectos específicos sobre los tejidos, e inducen la formación deanticuerpos.

Para combatir el efecto de algunas toxinas se han desarrollado antitoxinas, sueros con anticuerpos dirigidoscontra la toxina que causan la neutralización de la misma y evitan sus efectos. Y también toxoides, toxinasmodificadas que inducen la formación de anticuerpos contra la proteína tóxica evitando su acción si entrara enel hospedador.

VÍAS DE CONTAGIO

• Contacto directo con otras personas o con objetos contaminados. Por ejemplo la sífilis y la gonorrea,

son dos enfermedades que se propagan por contacto sexual, ya que las bacterias que las ocasionan




mueren rápidamente fuera del cuerpo. Otros ejemplos pueden ser una enfermedad causada por hongos, como el pie de atleta, u otras como la lepra, la viruela, la varicela, el sarampión, …

• Inhalando las gotitas de agua o saliva cargada de gérmenes, que van dejando las personas cuandotosen o estornudan a poca distancia. De este modo se transmiten la gripe, la difteria, la tuberculosis,…

• Por ingestión de líquidos o comidas contaminadas por microbios procedentes de recipientes sucios,manos sucias, moscas, ratones o animales domésticos. Por ejemplo la salmonelosis producida por la

bacteria Salmonella que ocasiona trastornos digestivos importantes debido a que los alimentos estáncontaminados con ella. El cólera se transmite a través de aguas contaminadas.

• Por insectos y otros vectores. (Se llaman o denominan vectores a los animales que transmiten laenfermedad transportando el microbio que la produce). Así se origina una enfermedad tan peligrosacomo la malaria, causada por un protozoo "el plasmodio", típica de zonas pantanosas y que provocacada año la muerte de más de tres millones de personas en todo el mundo.

• Por contacto indirecto. Ciertas actuaciones de los seres humanos favorecen la transmisión degérmenes, por ejemplo la hepatitis o en algunos casos el sida, que se transmiten al recibir unapersona sangre de otra o mediante instrumentos como jeringuillas o bisturíes.

2.2INFECCIONES BACTERIANASSe deben generalmente a la producción de toxinas. Existen vacunas para muchas de ellas y casi siempreresponden al tratamiento con antibióticos.

2.3INFECCIONES POR PROTOZOOS

No son muchos pero si causan enfermedades graves que se suelen tratar con quimioterapia. Actualmente seestán desarrollando vacunas contra algunos de los más dañinos, como el causante de la malaria.




2.4INFECCIONES POR HONGOS. MICOSIS

Suelen ser infecciones superficiales sobre piel, pelo, uñas y mucosas, en las que el hongo se alimenta de

células muertas. Se tratan con antimicóticos. Tiña, pie de atleta, pitiriasis alba y candidiasis son ejemplos.

La Candida albicans es un hongo que coloniza la mucosa genital y digestiva, produciendo lesiones solocuando prolifera. Se contagia a través de relaciones sexuales y indirectamente, por objetos y prendas devestir. Suele ser oportunista, por ejemplo tras un tratamiento prolongado con antibióticos que destruye la biotanormal.

2.5INFECCIONES VÍRICAS

El mayor problema con ellos es su elevada tasa de mutación que hace aparecer virus con mayor virulencia.Se contagian de modo directo o indirecto, la mayoría se instala en las mucosas, pero también en el sistemainmunitario y en el hígado. Se tratan con antivirales, vacunas o interferón, pero los antibióticos no funcionan.




3. MICROBIOLOGÍA INDUSTRIAL

3.1. MICROORGANISMOS Y PRODUCTOS DE INTERÉS COMERCIAL

Los microorganismos que sintetizan productos útiles para nuestra especie son unos pocos centenares deespecies frente a las más de 100.000 que existen en la naturaleza.

Existen cuatro grupos de microorganismos de interés industrial:

- Las bacterias- Los actinomicetos

- Las levaduras

- Los mohos

Los productos de interés industrial se encuadran en cuatro categorías:

- Células microbianas propiamente dichas, como los microorganismos con los que se fabrica pienso utilizadoen alimentación animal.

- Macromoléculas, como por ejemplo enzimas y polisacáridos.

- Productos del metabolismo primario, como por ejemplo etanol, ácido acético, acetona, butanol,aminoácidos, vitaminas y dióxido de carbono.

- Productos del metabolismo secundario (compuestos no esenciales para su desarrollo) como por ejemplolos antibióticos, toxinas (botulina), etc.

Algunos de los principales microorganismos y productos obtenidos con la ayuda de ellos son:

- Saccharomyces cerevisae (Levadura) (Pan, cerveza, vino, etanol)

- Lactobacillus bulgaricus (Bacteria) (Yogur)

- Penicillium chrysogenum (Hongo) (Penicilinas)

- Streptomyces sp. ( Bacterias) (Antibióticos)

- Escherichia coli (Bacteria) (Insulina, hormona del crecimiento)

3.2. PRODUCCIÓN DE ALIMENTOS Y BEBIDAS

La producción de alimentos y bebidas por fermentación constituyen hoy en día un sector muy importantedentro de la industria alimentaria. Las fermentaciones más relevantes son la fermentación láctica y laalcohólica.

De la fermentación láctica destaca la elaboración del queso; las bacterias que participan producen lafermentación láctica y convierten la lactosa de la leche en ácido láctico, lo que provoca una coagulación yprecipitación de las proteínas lácteas, separándose la cuajada del suero.

Otros productos lácteos fermentados son líquidos o semilíquidos como el yogur. Para ello se utilizan dosbacterias lácticas: Streptocuccus thermophilus y Lactobacillus bulgaricus.

De la fermentación alcohólica hay que citar la elaboración del pan y de bebidas alcohólicas. Para lafabricación de pan se utilizan las levaduras de la especie Saccharomyces cerevisae. La levadura degrada losazúcares de la masa originando alcohol etílico y dióxido de carbono. El alcohol desaparece durante elhorneado y el dióxido de carbono queda atrapado en la masa formando las burbujas que dan al pan suaspecto esponjoso.

La elaboración de la cerveza, vino y otras bebidas alcohólicas se basa en la utilización de granos de cerealeso de otras partes de vegetales (por ejemplo la piel de la uva), y en el empleo de levadurascomo Saccharomyces cerevisae (cervezas), Saccharomyces cidrii (sidra), Saccharomyces griseus (vino).

Otro proceso conocido es la fermentación acética, que produce vinagre al transformar el etanol en ácidoacético mediante un proceso de oxidación del que son responsables bacterias como Acetobacter y Gluconobacter. Estas son aerobias estrictas, al contrario que las levaduras de la fermentación alcohólica queson anaerobias facultativas, de modo que se trata de un proceso respiratorio. El vinagre se puede obtener de

productos que contienen alcohol como el vino, la cerveza, el arroz fermentado y la sidra.Ver videos y presentaciones en http://abiogeomjmorales.blogspot.com


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3.3. PRODUCCIÓN DE FÁRMACOS

Los productos de interés para la industria farmacéutica pueden agruparse en varias categorías:

- Agentes antiinfecciosos (antibióticos de amplio y medio espectro, vacunas, antifúngicos).

- Enzimas.- Vitaminas.

- Esteroides.

- Hormonas: Hormona del crecimiento, insulina, interferones (agentes antitumorales), el factor VIIIantihemofílico o la vacuna contra la hepatitis B.

ANTIBIÓTICOS

La penicilina fue el primer antibiótico descubierto a partir de un hongo, el Penicillium, cuando Flemingestudiaba las infecciones producidas por Staphylococcus aureus. Fue hacia los años 40 cuando pudoproducirse en grandes cantidades, durante la Segunda Guerra Mundial.

Para producirla se realiza un cultivo de Penicillium chrysogenum en fermentadores, controlando factores comoel suministro de nutrientes y oxígeno, y la temperatura. Tras 40 horas, el hongo ya no crece más y comienza aproducir la penicilina durante un máximo de 160 horas, periodo tras el cual se purifica el antibiótico, separandoel hongo del caldo de cultivo mediante filtración o centrifugación. Tras esto, la penicilina se aísla por precipitación y cristalización.

A este compuesto se le denominó penicilina G, la original del hongo, pero ya no se utiliza porque esrelativamente tóxica para los humanos y es sustituida por penicilinas sintéticas derivados de ella.

Otros antibióticos de fabricación industrial con las cefalosporinas, similares a las anteriores y conocidas comoβ-lactámicos, producidas por hongos del género Cephalosporium. También otros producidos por actinomicetos, un grupo de bacterias gram positivas aerobias del suelo, como la estreptomicina, elcloranfenicol, la eritromicina o la tetraciclina, todas ellas derivadas de la actividad de distintas especies delgénero Streptomyces.

Para obtener buenos rendimientos industriales se tienen en cuenta dos factores, como son la selección delestirpes del microorganismo, en muchas ocasiones obtenidas por ingeniería genética, y el diseño detécnicas de cultivo, con un estricto control de factores como el medio de cultivo, el pH, la temperatura, laoxigenación, etc.

VACUNAS

A partir de los trabajos de Jenner y Pasteur las vacunas han sido una de las formas más eficaces paraprevenir las infecciones. Pasteur desarrolló una vacuna contra la rabia usando virus atenuados al cultivarlosrepetidamente sobre células nerviosas. Este método de pases sucesivos tiene como consecuencia unapérdida notable de virulencia.

No obstante, el empleo de agentes patógenos vivos para despertar la inmunidad resultaba peligroso, de modoque hacia los años 20 del siglo pasado se desarrolló un procedimiento eficaz para inactivar los patógenos osus toxinas y la producción de vacunas pasó a hacerse a escala industrial. La atenuación se hace conformaldehído y pases por cultivos artificiales, obteniendo toxoides. Así se ha conseguido vacuna para ladifteria, la tuberculosis, la viruela, el sarampión, la poliomielitis, la tos ferina, el tétanos y la meningitis.

Actualmente se obtienen vacunas recombinantes, por ingeniería genética, como en el caso de la hepatitis B, ocon partes del agente patógeno, como en el caso de la meningitis meningocócica.

ENZIMAS




Algunas enzimas producidas y excretadas por microbios son de gran interés industrial, ya sea en la industriaalimentaria, farmacéutica, química o textil. Son fabricadas por hongos y bacterias, normalmente por procesosaerobios, y con medios de cultivo baratos, a veces residuales de otras industrias.

Entre las más interesantes cabe citar:

• Proteasas bacterianas, en detergentes bioactivos, junto con amilasas y lipasas.

• Renina, para fabricar quesos, en sustitución de la renina de rumiantes y más barata.

• Amilasas y glucoamilasas, para obtener glucosa que después se isomeriza a fructosa, utilizadacomo edulcorante.

• Dihidrolato reductasa, importante para el tratamiento del cáncer, obtenida a partir de Lactobacilluscasei.

• Extremoenzimas, producidas por bacterias extremófilas y con una actividad catalítica a altastemperaturas y pH extremos que las hacen muy útiles en ciertos procesos industriales.

VITAMINAS

La mayoría de las vitaminas que se añaden a los alimentos son producidas en laboratorios por fermentación

microbiana. Pseudomonas y Propionibacterium producen vitamina B12, y el hongo Ashya la B2 o riboflavina.

3.4. ELABORACIÓN DE PRODUCTOS QUÍMICOS INDUSTRIALES

Los microorganismos fabrican multitud de productos de interés industrial que se emplean como disolventes,lubricantes, adhesivos, acidulantes, plásticos, explosivos, colorantes, pesticidas, cosméticos, aromatizantes ycombustibles.

Desde un punto de vista económico las más importantes son: compuestos orgánicos alifáticos y aminoácidos.

Los compuestos orgánicos alifáticos más relevantes son el etanol que se emplea como disolvente y comocombustible de automóviles, y el glicerol que se usa como lubricante o para la síntesis de explosivos.

En cuanto a los aminoácidos es de resaltar que 8 de los 20 aminoácidos que forman parte de nuestras

proteínas no pueden ser sintetizarlos en nuestro cuerpo y deben tomarse en la dieta como aditivos. Otroaminoácido de interés es el ácido glutámico, que forma glutamato monosódico (MSG), muy empleado comopotenciador de sabor en muchos alimentos.

4. BIOTECNOLOGÍA EN AGRICULTURA Y GANADERÍA

Los campos más interesantes en agricultura son:

PRODUCCIÓN DE BIOFERTILIZANTES

Como alternativa al uso de nitratos se usan bacterias fijadoras de nitrógeno que viven asociadas a las raícesde las plantas, como Rhizobium. Estas se comercializan para añadirlas a los suelos y enriquecerlos gracias asu capacidad de fijar el nitrógeno atmosférico. Es lo que sustituye a la tradicional técnica de rotación de

cultivos.También se pueden emplear bacterias nitrificantes que transformen el ión amonio en nitratos.

PRODUCCIÓN DE INSECTICIDAD BIOLÓGICOS

Los insecticidas tradicionales tienen el problema de su toxicidad y bioacumulación. La bacteria Bacillusthuringiensis produce una proteína no tóxica para humanos que actúa como insecticida natural contra larvasde insectos cuya pared intestinal resulta destruída por ingestión de células o esporas bacterianas. Las esporasse comercializaron en los años 70 como bioinsecticida Bt, pulverizado sobre las hojas de las plantas.

PRODUCCIÓN DE PROTEÍNA MICROBIANA PARA PIENSOS

Durante la Primera Guerra Mundial, debido a la escasez de alimentos se empezó a utilizar levadura decerveza como proteína unicelular para alimentación humana, agregándola a sopas y salchichas. Esta proteína




tiene gran valor nutritivo, utilizándose en la actualidad como complemento proteico para piensos y tambiénpara humanos.

También se utilizan algas (Spirulina) y hongos (Fusarium).

PRODUCCIÓN COMERCIAL DE SETAS

Se cultivan actualmente hongos comestibles en naves industriales, por ejemplo los champiñones o el shiitake.

Se necesita una mezcla de tierra con materia orgánica, un inóculo de hongo y un medio adecuado.

BIBLIOGRAFÍA

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o ALCAMÍ, J. & colab. Biología 2. Editorial SM. 2009.

o SÁNCHEZ GUILLÉN, J. L. Proyecto Educastur.

http://web.educastur.princast.es/proyectos/biogeo_ov/2BCH/B5_MICRO_INM/T51_MICROBIOLOGIA/INDICE.htm

Con ejercicios para repasarhttp://web.educastur.princast.es/proyectos/biogeo_ov/2BCH/B5_MICRO_INM/T51_MICROBIOLOGIA/EJERCICiOS.htm

o LEVA LÓPEZ, R. Proyecto Biosferahttp://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2bachillerato/micro/contenidos10.htm

Ejercicios a partir de la actividad 13.http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2bachillerato/micro/actividades.htm

o Vídeos y presentación sobre Microbiología industrial.

http://abiogeomjmorales.blogspot.com




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