APUNTES DE MICROBIOLOGA 2 BACHILLER PROGRAMA SELECTIVIDAD. 2011 PRINCIPALES TEMAS DEL CURRICULUM 1. Microorganismos 1. Concepto de microorganismo. 2. Criterios de clasificacin de los microorganismos.Grupos principales. 3. Formas acelulares: virus. 3.1 Composicin y estructura. 3.2 Ciclos de vida de los virus: ltico y lisognico. 4. Bacterias (procariotas)4.1Caractersticas estructurales. 4.2 Caractersticas funcionales:4.2.1Reproduccin4.2.2 Tipos de nutricin. 5. Microorganismos eucariticos. 5.1 Principales caractersticas de algas, hongos y protozoos. 6. Relaciones entre los microorganismos y la especie humana. 6.1. Beneficiosas. 6.2 Perjudiciales: enfermedades producidas por microorganismos en la especie humana, animales y plantas. 7. Importancia de los microorganismos en investigacin e industria 8. Biotecnologa: concepto y aplicaciones. II. ORIENTACIONES 1. Conocer el concepto de microorganismo y analizar la diversidad de este grupo biolgico.2.Establecercriteriossencillosquepermitanrealizarunaclasificacindelosmicroorganismos diferenciando los distintos grupos, por ejemplo, presencia o no de estructura celular y tipo de sta, segn sea procaritica o eucaritica.3.Destacarlacomposicinyestructuradelosvirus,aludiendoaquepresentanunsolotipode cido nucleico.4.Describirelciclolticoyelciclolisognicodelosvirusyestablecer lasprincipalesdiferencias que existen entre ambos.5. Plantear la controversia de la naturaleza viva o no viva de los virus.6. Describir los principales componentes de la clula procaritica.7. Destacar que las bacterias se reproducen por biparticin.8. Realizar una clasificacin de las bacterias en funcin de la fuente de carbono, de energa y de protones y electrones, destacando su diversidad metablica.9.Conocerlasprincipalescaractersticasestructuralesydenutricindealgas,hongosy protozoos.10. Conocer algunas relaciones que pueden establecerse entre los microorganismos y la especie humanadistinguiendoentreinocuas,beneficiosasyperjudicialeseilustrarlasconalgnejemplo relevante.11. Reconocer la importancia de los microorganismos en investigacin y en numerosos procesos industriales, por ejemplo: pan, derivados lcteos, vino, cerveza, etc.12. Establecer el concepto de biotecnologa.13.Conoceralgunosejemplosdeaplicacionesbiotecnolgicas,porejemplo,produccinde: insulina, antibiticos, hormona del crecimiento, etc. OBSERVACIONES 1. Es conveniente resaltar que la definicin de microorganismo se hace en razn de su tamao y que los grupos que seincluyen bajo este trmino presentan una gran heterogeneidad. 2.Alestablecerdistintosgruposdemicroorganismos,debendestacarselasdiferenciasque permitansuidentificacin.Nosetrata,portanto,dediscutirpormenorizadamentelaestructuray fisiologa de dichos grupos.3.Conrelacinalosvirusdebedestacarsesucarcteracelular.Alexponerlacomposiciny estructura general de los virus, es aconsejable utilizar como ejemplos el bacterifago T4 y el virus del SIDA. El ciclo de vida de un virus puede ejemplificarse mediante los ciclos del fago l y del virus del SIDA.4.ElciclodelvirusdelSIDAdeberrecogerlossiguientesapartados:adsorcin,penetracin, transcripcininversa,insercinenelADN,transcripcindelARNvrico,traduccindeprotenas vricas, ensamblaje del virus y liberacin (gemacin). No es necesario el conocimiento exhaustivo de los procesos moleculares implicados en el desarrollo del ciclo.5.Elalumnadodebeconocerlasrelacionesqueestablecenlosmicroorganismosconelser humano,ascomoconlasplantas,losanimalesyelmedioambiente.Esteconocimientodebe ilustrarse con ejemplos sin que ello implique necesariamente el conocimiento del nombre cientfico del microorganismo en cuestin. 1. Microorganismos 1. Concepto de microorganismo. Losmicrobiosomicroorganismossonunextensogrupodeseresvivosquesolopuedenser observadosusandoelmicroscopiopticooelectrnico.Sepuedenencontrarformasacelularesaisladas,libreseindependientes(bacterias,algasunicelulares,hongosunicelulares, protozoos) pero tambin se pueden encontrar en forma de colonias celulares. Se incluye en esta definicinalosvirus,prionesylosviroidesqueaunquesonmicroscpicossonentidadesno celularesquenecesitanparasitarformasdevidamscomplejasparadesarrollarsusciclos vitales. La diferencia fundamental entre estos microorganismo esta en su estructura: -Bacterias son clulas procariticas -Algas, hongos y protozoos son eucariotas -Los virus son estructuras acelulares -Priones y viroides son poco ms que estructuras proticas. Caractersticas generales de los microorganismos: -EL citoplasma presenta un volumen muy pequeo y la superficie de contacto con el medio esmuygrande,parapoderhacerintercambiosconelmedioextracelularyaqueal disminuir el tamao aumenta la relacin superficie/volumen. -No hay una compartimentacin celular que permita separar sus componentes enzimticos, as que la prdida de eficacia por dilucin esta disminuida y su metabolismo es muy rpido y eficaz. -Debidoaestarapidezmetablicayasuelevadatasadecrecimientolasbacteriasylos microorganismosengeneralinundanlassuperficiesconsusdesechosmetablicos, alterandorpidamentelosparmetrosmedioambientales.Precisamenteestosdesechos provocan una disminucin progresiva de sus poblaciones conforme pasa el tiempo. 2. Criterios de clasificacin de los microorganismos: Losestromatolitosdelfondodelmardemuestranquelasbacteriasexistieronhaceunos3.500x 106 aos. Hace unos 3000 x 106 aos comenz la fotosntesis con la consecuente contaminacin deoxgenoenlaprotoatmsferahaciendoqueestegrupodeorganismossediversificara extraordinariamente. Usandolas secuenciasdeARNr de las formascelularesseha descrito un rbol filogenticoque sedivideentresgrandesramassurgidasapartirdeunantecesorcomn(LASTUNIVERSAL ANTECESOR) LUCA -Dominio Eucaria: Son organismos eucariotas con lpidos de membrana (glicerolpidos) y tienen adems ARNr eucaritico. -DominioBacteria:Sonceulasprocariticasconglicerlpidosdemembranayconuna paredcelularcompuestaporNAGyNAM(n-acetilglucosaminayn-acetlmurmico). Tienen ARN bacteriano. -DominioArchaea:Sonclulasprocariticascuyasmembranasestncompuestaspor lpidosisoprenoides;notienenmureinaensuparedcelularysuARNestpicamente arqueobacteriano. Modelo tpico de los aos 70 -80 del siglo pasado que explica el origen de los seres vivos Modelo actual siguiendo las pautas de la teora Endosimbitica y anlisis de los ARNr. LUCA (Last universal antecesor), sera el resultado de un intercambio horizontal de genes y representa la comunidad ancestral desde donde surgieron los dems grupos deorganismos.Lasarqueobacteriasybacteriassontandistintasentresicomolasquetienenambosgruposrespectoalas eucariotas. Los microorganismos, por lo tanto, se distribuyen en tres reinos: Moneras (bacterias) conorganizacintpicamenteprocariota,Protoctistas(protozoos,algasyhongos mucosos)yHongos.Losdosltimosconorganizacineucariota.Seincluyen tambinlosvirus,prionesyviroidesdentrodelosmicroorganismoscomoformas acelulares. 3.Virus. 3.1. Composicin, estructura y actividad biolgica. 3.2. Ciclos de vida de los virus: ltico y lisognico. Eltrminovirusdellatnvenenodesignabaacualquiersustanciaquecausara daosenelorganismohumano.Mstardeselesdenominvirusfiltrabilisyaque eracapazdepasarporfiltrosdeporcelanadelaboratorio,observndosetantoen enfermedadesdeplantascomoenganado.Nofuehastaeldescubrimientodel microscopioelectrnicoydesarrollodelabioqumicaanalticacuandosepudo estudiar su estructura y composicin qumica. Todoslosvirussonformasacelularesmicroscpicasyestnconstituidospor un fragmento de cido nucleico rodeado por una cubierta proteica. Aunque son formasmuysencillas,cadavirusposeesupropiainformacingenticaen forma de ADN o ARN, nunca los dos tipos juntos. Algunos autores no lo consideran formas vivas ya que necesitan obligatoriamente una clulahospedadoraparapodercompletarsuciclovital.Desdeestaperspectiva,los virussonsiempreparsitosobligados,alternandounafaseextracelularinerteyuna faseintracelularactiva.Precisamente,dependiendodelaclulaqueparasitese podraclasificaralosvirusen:parsitosdebacterias(bacterifagos),parsitosde plantasyparsitosdeanimales.Caractersticastpicasdelosvirussonsupequeo tamao (0.02 a 0.3m de dimetro) ysu simplicidad estructural. 3.1. Lapartculavricaovirinestconstituidaporunfragmentodecidonucleico encerradoenunacubiertaproteicadenominadacpsida.Algunosestnrecubiertos por unaenvoltura membranosa lipdica que procede de la ltima clula hospedadora que parasit (virus con envuelta). Otros sin embargo no poseen esta cubierta, (virus desnudos).

Virus desnudoVirus con envuelta El cido nucleico de un virus puede ser ADN o ARN, mono o bicatenario, (alguna vez se ha descrito un ARN bicatenario). Este genoma puede observarse en forma circular o fragmentada (caso de la gripe). Lacpsidaestacompuestaporsubunidadesdenominadascapsmeros (subunidadesestructuralescompuestasasuvezporvariasunidadesproteicas denominadasprotmeros).Lasprotenasdelacpsulaseorganizanalrededordel cidonucleicodetalmaneraquelanucleocpsidapresentaunadeterminada estructuraquecaracterizalamorfologaysimetradelvirin.Aspuespodemos clasificar a los virus dependiendo de esa simetra en: VIRUS CON SIMETRA HELICOIDAL: Son alargados, constituidos por un solo tipo de protenaquesedisponehelicoidalmentealrededordelcidonucleico,comoenel caso de VMT (virus del mosaico del tabaco). VIRUSCONSIMETRAICOSADRICA:Presentalaestructuradeunicosaedro(20 carastriangulares)ycadacapsmeroestasuvezformadopor506unidades proteicas (virus hepatitis A o el de la poliomielitis). VIRUS COMPLEJOS: Estn constituidos por varias partesensambladas. Cada parte asuvezpuedetenerdistintassimetras.(Bacterifago,cabezaicosadricaytallo helicoidal) Helicoidal(VMT)Icosadricos (polio)Complejos (fago) 3.2. Mientraselvirusesextracelularnoescapazdereproducirse,porlotantoes necesarioqueelvirinpenetreenunaclulahospedadoraparaquecomiencesu cicloreproductivoyqueaparezcannuevosvirus.Esteeseldenominadociclo LTICO.Sinembargoexistenvirusquealpenetrarenlasclulashospedadoras, permanecen en ellas sin que aparezcan nuevas partculas vricas, estos virus siguen un ciclo LISOGNICO. CICLO LTICO:Todos los virus que siguen este tipo de ciclo presentan en su ciclo vital una serie de etapas comunes: 1-Entrada de los virus en las clulas hospedadoras: Mediante receptores especficos presentes en la membrana de la clula parasitada y lacpsidaoenvueltaviralseproduceelfenmenodelaadsorcin.Algunosvirus parsitosdemetafitasnousanestemtodoyaquepenetransiempreporheridaso graciasalaactividaddeinsectosperforadores.Enlafasedepenetracin,los bacterifagos y ciertos tipos de virus animales se inyecta el cido nucleico viral hacia elinteriordelaclulahospedadora.Enotrostiposdevirussehacemediante endocitosis.Losvirusconenvueltapuedenpasarporfusindesuenvueltaconla membrana de la clula hospedadora. http://www.biologia.edu.ar/animaciones/temas/virus/lisis2.swf (Observa esta sencilla animacin en flash)

Ciclo ltico de un fago Posteriormente, los virus que han entrado completos en las clulas hospedadoras, el cido nucleico se libera mediante la rotura de la cpsida (descapsidacin). Ciclo ltico de un virus con envuelta 2-Replicacin y sntesis de los componentes vrales: Unavezliberadoelcidonucleicoenelcitoplasmadelaclulahospedadora,se producelareplicacindeloscomponentesvrales.Lamaquinariametablicadela clulahuspedseponeadisposicindelosgenesviralesparalasntesisdelas estructuras virales. -Sesintetizanprotenasdelvirusdereplicacin,protenasestructuralesdela cpsula y protenas que intervienen en los procesos de maduracin y liberacin de nuevosviriones.Estosprocesossehacenenelcitoplasmadelaclula hospedadora. -Sereplicaelcidonucleicoviralenelcitoplasmadelaclulahospedadora (bacterifagos,virusanimales,virusvegetalesconARNexceptolosretrovirus como el virus del sida. Tambin puede replicarse el ARN viralen el ncleo de la clula hospedadora (virus con ADN tanto animales como vegetales).Losretrovirus,comoelVIH,causantedelsndromedelainmunodeficiencia adquirida(SIDA),poseendoscopiasdeARNmonocatenario,quesereplican de una forma inusual gracias a laretrotranscriptasa o transcriptasa inversa que dirige la sntesis del ADN a partir del ARN viral. 3-Maduracin: Unavezsintetizadosloscomponentesdelosnuevosviriones,lascpsidasse ensamblanconelcidonucleico.Losviruscomoeldelagripetienenelgenoma fragmentado;sidistintosfragmentossecombinanyseencapsidandanlugara infeccionesmuydifcilesdecombatir.Estopresuponeunadificultadaadidapara poder encontrar una vacuna definitiva. 4- Liberacin: Cuandoconcluyeelciclodemultiplicacinlosnuevosvirionessalendelaclula, provocandolalisiscelularoporgemacin.Mientrassevanliberandolosviruscon envolturaadquierensumembranaapartirdelamembranacelulardelhospedador gracias a la actividad de protenas sintetizadas por el virus. CICLO LISOGNICO: Lo hacen los virus que infectan a las bacterias que son virus complejos denominados fagosquenotienenenvuelta.SumaterialgenticopuedeserARNoADN.Eneste ciclosepuedenobservarlastpicasfasesdeadsorcin,penetracin,ensamblajey liberacin mediante lisis de clulas hospedadoras o por gemacin. Losvirusdenominadosatemperadoscomoelfago queinfectaaEscherichiacoli, pueden incorporar su genoma al genoma bacteriano (estado de profago). A partir de este momento el genoma viral se duplicar junto a la bacteria de una forma indefinida. Enunmomentodeterminadoygraciasaagentesinductores(fsicosyqumicosque daan el ADN) provocan la liberacin del cido nucleico del virus que determinar la aparicin de un nuevo ciclo ltico. Ciclo lisognico del virus del SIDA(VIH)********* 4. Bacterias4.1 Caractersticas estructurales. 4.2 Caractersticas funcionales 4.2.1 Reproduccin 4.2.2 Tipos de nutricin 4. BACTERIAS El dominio bacteria, (eubacterias o bacterias verdaderas), agrupa a un conjunto muy variado de microorganismos unicelulares procariotascuyo tamao oscila entre 0,3 y 10m . Estn adaptados a vivir en cualquier tipo de ambiente terrestre o acutico ya queutilizantodaslasformasdenutricinconocidas:auttrofas(fotosintticay quimiosinttica)adems dehetertrofas (saprfitas, simbiticas o parsitas). El papel ecolgico de las bacterias resulta esencial en el mantenimiento de los ciclos biogeoqumicos y en el reciclaje de la materia. 4.1 Caractersticas estructurales. Lasbacteriassonorganismosunicelularesaunquedependiendodelmediodonde estn creciendo pueden unirse unas a otras formando colonias y pelculasinmersas en una especie de baba pegajosa que las fija al sustrato y las protege de agresiones externas(placadentalporejemplo).Ostiposmsfrecuentessonlossiguientes: Cocos;bacilos;espirilos;vibrios;espiroquetas;bacteriasconapndices;bacterias filamentosas. La taxonoma convencional de las bacterias est reunida en un manual de uso muy extendido por todo el mundobiosanitario: El Manual de bacteriologa sistemtica Bergey que en sus ltimas ediciones incluye aportaciones moleculares de varios grupos: - Bacterias G- de importancia mdica y comercial. - Bacterias G+ de importancia mdica y comercial. - Bacterias G- restantes y Archaea. - Actinomycetes filamentosos y bacterias relacionadas. Hoy da se est revisando este tipo de clasificacin y se tiende a usar los parmetros evolutivos moleculares y genticos. ULTRAESTRUCTURA DE UNA BACTERIA Basndoseenlosestudiasrealizadospormicroscopaelectrnica,tcnicasde marcaje con istopos, centrifugacin etc. se han observado las siguientes estructuras: paredbacteriana,membranacelular,citoplasma,cpsulabacteriana,pili sexuales , flagelos, mesosomas, regin del nucleoide. PARED BATERIANA La pared bateriana es la envoltura que le da consistencia a la clula, protegindola de posiblesroturasosmticas.Sucomponenteesencialsonlospeptidoglicanoso mureina que rodea a la bacteria. Dependiendo de si labacteria es Gram + o Gram- tienen elementos diferentes. TincinGram:EsunatincindiferencialdelasbacteriasdesarrolladaporChristianGramenelsiglo XIXyqueahoraacobradogranintersdebidoasutrascendenciaenlaevolucindelasbacterias. Consisteenlosiguiente:SetielapreparacinconvioletadeGencianaduranteunminuto.Seusa Lugoldurante tres minutos como mordiente para una mejor fijacin. Se decolora con una solucin de etanolal95%ydespusselavaconagua.LasGram+retienenelcoloranteylasGram-pierdenel color violeta. Ahora se aade safranina que les da un color violeta brillante a la G+ y a las G- las tie de rosa.Estatincindiferencialestrelacionadaconeltipodeparedqueposeenambosgrupos bacterianos. Pared de las Gram NEGATIVAS Elpeptidoglicanoconstituyetansoloel10%delapared.Formaunaredquese dispone en una sola capa delgada, comprendida entre dos membranas, una interna y otraexterna,alaqueseunecovalentementemedianteunconjuntodeprotenasde anclajedel espacio periplasmtico. En este detalle molecular se observa como las cadenasde peptidoglicanos se unen transversalmente gracias al a. meosodiaminipimlico. Este tipo de estructura cuando se deshidrata (gracias al alcohol), no pueden encerrar el primer colorante usado en la tincin gram. De esta manera se pueden teircon la safranina. Paredde la Gram POSITIVAS Enestasbacteriasel peptidoglicanorepresentahasta el90% delapared formando unareddecapassuperpuestas,enlazandoconensucaraexternaconprotenas, polisacridos y con molculas derivadas de los cidos teicoicos. Detalle molecular de la unin de las cadenas de NAC-NAGcon pptidos, formando la red tridimensional compleja delospeptidoglicanos.EllatincinGram alusarel alcoholsedeshidratalabacteriaycierralosporoshastatal punto que el colorantequeda encerrado y nopuede lavarse quedando teido de violeta oscuro. MEMBRANA Las bacterias Gram - presentan una doble unidad de membrana de una naturaleza y composicinsimilaraladelasclulaseucariticas.Lamembranaexternaesde naturalezaliposacardica(LPS);unaautnticaexcepcinenelmundocelular, parecequeestamembranaeslaresponsabledesuresistenciaaciertostiposde antibiticos. Lamembranainternaesmuyparecidaalamembranaplasmticadelasclulas eucariotas,puedeplegarsehaciaelinterior formandounasestructurasdenominadas mesosomas,enestosreplieguesytambinasociadosalamembranainternase pueden encontrar los enzimas responsables de las fermentaciones, de la sntesis de su ADN y de las protenas necesarias. LasbacteriasGram+carecendemembranaexternayporlotantosonms vulnerables que las G- a los cambios de permeabilidad selectiva y a la actividad de los antibiticos. Distintos tipos de mesosomas. Enlaregindelnucleoideseapreciaelcromosomabacterianocircularasociadoa protenasnohistnicas.Losplsmidossonelementosextracromosmicosdedoble cadena de ADN que pueden estar integrados o no en el cromosoma bacteriano. En el trasiego de genes entre dos bacterias a travs de los pili pueden intercambiar estos plsmidos haciendo que la bacteria receptora adquiera algn tipo de ventaja evolutiva. Se han descrito varios tipos de plsmidos:Episomas:Puedenestarintegradosreversiblementeenelcromosomayreplicarse con l. Plsmidosconjugativos:Losgenesdeestosplsmidoscuandoseexpresanles confierealabacterialaaparicindelospili.Losmejordescritossonlos denominadosquesintetizanelfactorR,quelesconfierealas bacteriasresistencia frenteaantibiticos(sulfamidas,estreptomicinaetc.).Sehandescritotambinlos plsmidosquesintetizanelfactorF,importantesparalasntesisdeprotenas responsablesdelafrecuenciaderecombinacinenlosfenmenosdeconjugacin bacteriana (vase ms adelante). Plsmidos no conugativos: No se pueden transferir por conjugacin. CITOPLASMA Ensucomposicinqumicaaparecenlos siguientescompuestos:agua(70%),protenasy cidosnuclicosenlaregindelnucleoide.No presentacitoesqueletoyseobservanribosomas einclusionesdediversanaturaleza.Los ribosomaspresentandossubunidades,unade 30Syotrade50S,puedenestarformando poliribosomasylgicamenterelacionadasconla sntesis de protenas. Lasinclusionessongeneralmentesondepsitos desustanciasdereserva(lpidosy ploisacridos),aunquesehacomprobadola presenciademagnetitacristalizadaquepermite alasbacteriasqueloposeen(acuticas) orientarse en el campo magntico terrestre. CPSULA BACTERIANA O GLUCOCLIX Pneumococos con cpsulas Lascpsulassonestructurasinertes,novivas,carentesdepapelactivo (metablico), pero que confieren a las bacterias importantes propiedades: Adhesinaclulashermanas,generandomicrocoloniasyconsorcios.Adhesina sustratos inertes o vivos, lo que les permite `la colonizacin de sus nichos ecolgicos (p. ej., tejidos de organismos superiores). Proteccin contra agentes antibacterianos. FIMBRIAS, PILI SEXUALES Y FLAGELOS En algunas bacterias se han descrito prolongaciones o apndices en la superficie celulardenominados finbrias, pili y flagelos. Flagelos bacterianos Losflagelossonapndiceslargos,delgadosydemayorlongitudquelapropia bacteria; suelen estar localizado en uno de los polos de la bacteria o en ambos pero nunca rodeando a la bacteria. Tienen una evidente funcin locomotora.Est formado por fibras compuestas por una protena denominadaflagelina. De tresa oncefibras Esunacapapegajosaoviscosa compuestaporN-acetilglucosamina, fructosa,manosayotrosazcares.Les confierealasbacteriasunagran resistencia al ataque de linfocitos, siempre queestacpsulaseasuficientemente gruesa. Lasfimbriassonfilamentos huecosycortoscompuestospor unaprotenadenominadafimbrina. Porestafimbrinalasbacteriasse adhierenasustratosslidoscomo las rocas y tejidos del hospedador. Los pili sexuales son ms largos yanchosquelasfimbrias,tambin sonfilamentoshuecos;las bacterias intercambian genes por el tnel que forman los pili fusionado que pueden unir las bacterias entre si. entrelazadashelicoidalmenteformaneldenominadofilamento.Enlazonadeunin delflageloalaparedcelular,elflageloseensanchaytieneaspectodecodo;este codo en su porcin terminal presenta unoscorpsculos basales anchos en forma de discomediantelosqueseensamblaalacapadepeptidoglicanoyalamembrana plasmtica.Esunautnticomotormolecular.Estemotorflagelarcuentacondos regionesprincipalesconstruidasapartirdeprotenascircularmenteordenadas:el estator(unidoalaparedcelular)seencargadedisminuirelmovimientoyelrotor (queembocaenelinteriordelestator)permiteeldesplazamiento.En las bacterias que tienen ms de un flagelo la suspensin del movimiento se realiza mediantealteracionesenladireccindelarotacin:larotacinhacialaizquierda permitealosflagelosformarunatrenzaqueimpulsaralabacteria,ylarotacin hacia la derecha descompone la trenza de flagelos inmovilizndola.

Si quieres ver cmo funciona copia el siguiente link en el explorador y observa: http://www.sedin.org/mus_molecular.html (Cuidado con las observaciones antidarwinistas, que sta es una pgina de una universidad que niega los postulados evolutivos ms elementales) Silasbacteriaspresentanunsoloflagelosedicequesuposicinesmontrica;si tienen flagelos en ambos polos anftrica; loftrica si hay un penacho en un extremo de la bacteria y pertrica cuando los flagelos rodean toda la clula. 4.2. Caractersticas funcionales Funciones de relacin Todaslasbacteriasrespondenaestmulosexternos,losestmulosmsfrecuentes sonqumicosoluminosos.Alejarseoacercasealuzosustanciasqumicasse denominan taxias. Otras bacterias (G+), tpicas del suelo (Clostridium tetani), pueden llegaraformaresporascuandoel ambiente sevuelvehostil.Estasendosporasson rganos de resistencia contra la deshidratacin, calor, radiaciones, sustancias txicas; sirve para proteger el ADN y citoplasma celular pudiendo aguantar ms de 80C y as enestadodevidalatentepuedepasardecenasdeaos.Cuandolascondiciones ambientales son propicias la espora germina y da lugar a una bacteria activa. 4.2.1 Funciones de reproduccin Las bacterias se reproducen por biparticin asexualmente: Se duplica su ADN gracias alapolimerasaasociadaalosmesosomas.Laparedcrecehastaqueseformaun tabiquetransversal;elmaterialgenticoseseparaendosagrupndoseendos bloques que separan los tabiques formados por los mesosomas . Posteriormente las dos bacterias se separan. TRANSFORMACIN Sepuededefinircomoelintercambiogenticoproducidocuandounabacteria receptoracaptafragmentosdeADNdelmedioexterno,posiblementedebidoala destruccin de bacterias del medio. Estos genes adquiridos al incorporarse al genoma bacterianosepueden heredaryreplicarseindefinidamenteenlacepabacteriana.Si enesosgeneshaycaractersticasquenoposealabacteriareceptoraapartirdela captacin puede manifestar esos caracteres nuevos. TRANSFORMACION BACTERIANA TRANSDUCCIN Esteintercambiogenticoseproducecuandounvirusinfectaaunabacteria, recombinasumarialgenticoconeldelabacteriayalfinaldelciclolticolosvirus, llevandogenomapropioybacteriano,infectaaotrabacteria.Deestamanerael genomadeunabacteriapuedesumarsealdeotrabacteriaatravsdelainfeccin viral de los fagos. Noobstante,lasbacteriaspresentanvariasmanerasde intercambiarmaterialgenticoyconellohacerquelas bacteriasadquieranrasgosheredables.Estosehace gracias a una trasferencia horizontal de genes mediante losprocesos de Transformacin, Transduccin yConjugacin. CONJUGACIN En este fenmeno ocurre que dos bacterias, mediante la fusin de sus pili sexuales, son capaces de intercambiar plsmidos conjugativos como el factor F LasbacteriasdonadorassonlasqueposeenelfactorFoelfactorRylasclulas receptoras son las que no lo poseen. Como vimos anteriormente, el factor F es un plsmido que representa la capacidad de integrarse en el cromosoma bacteriano mediante recombinacin gnica por episoma. LasbacteriasF+sonaquellasqueposeenelgenresponsabledelfactorfueradel cromosoma bacteriano y por lo tanto pueden pasarlo a travs de los pili. Las bacterias F- al adquirir dicho factor se convierten en F+. Si las bacterias receptores integran el factorF+enelcromosomabacterianosetransformanenbacteriasHfr(high frecuencyofrecombination),quepresentanunaaltafrecuenciadetransferencia gentica respecto a las F+. En la transferencia del factor F, se puede arrastrar otros genes de una bacteria a otra atravsdelospili,adquiriendocaractersticasnuevas,comolaresistenciaa antibiticos.

Bacterias conjugantes 4.2.2 Funciones de nutricin Segn la fuente de energa y la fuente de carbono que usan las bacterias se observan las siguientes estrategias: Dependiendo de la energa: Quimiotrofos: Que oxidan compuestos qumicos: -Quimiorganotrofos que usan compuestos orgnicos. -Quimiolitotrofos usan compuestos inorgnicos. Fottrofas: Usan la luz como fuente de energa. Dependiendo de la fuente de carbono: Auttrofos: Usan el CO2 como fuente de carbono. Hetrtrofas: Usan carbono de compuestos orgnicos. BACTERIAS AUTTROFAS Fottrofas Sonbacteriascapacesdehacerlafotosntesisdeunamaneraoxignica (cianobacterias)odeunamaneraanoxignica(bacteriasrojasyverdes).Estas bacteriasrojasyverdesdisponendecromatforosqueposeenbacterioclorofila asociadaalFotosistemaI,porlotantosoncapacesderealizarlafotofosforilacin cclicayproducirATP.Ahorabien,comoloselectronesqueinicianelprocesono proceden del agua no se libera oxgeno (fotosntesis anoxignica). Como donante de electrones usan compuestos orgnicos o sulfuros, tiosulfatos, hidrgeno etc. Quimiolitotrofas Obtienen energa por la oxidacin de sustratos inorgnicos (H2, NH3, NO2,H2S, etc),comportndosecomodonadoresdeelectrones.Enestegrupodebacteriasse incluyenlasquereciclanlamateriaorgnicaylamineralizanponiendolamateriaa disposicindeotrosorganismos,(ciclosdenitrgenoyazufre,bacteriasdelmetano etc.). Como subproducto de la accin de las bacterias sulforeductoras se libera azufre que precipita en los alrededores de los manantiales sulfurosos. BACTERIAS HETERTROFAS Utilizan directamente compuestos orgnicos para su nutricin. Estas bacterias liberan almediosustanciasenzimticasporexocitosis,ashidrolizanloscompuestos orgnicos del sustrato sobre el que viven. Dependiendo de la naturaleza del sustrato existirn bacterias que evolutivamente se han adaptado a regmenes de vida distintos: -Bacteriassaprfitas:Descomponenlamateriaorgnicamediante fermentaciones y putrefacciones, mineralizando dicha materia. Este proceso se ha usado industrialmente para depurar aguas, para combatir vertidos etc. -Bacterias patgenas: Se desarrollan en el medio interno de muchos animales provocando infecciones y alterando gravemente los parmetros fisiolgicos del hospedador, (tuberculosis, neumona, sfilis etc.) -Bacteriassimbiticas:Sedesarrollansobrelasuperficiedemuchos organismospudiendoliberarsustanciasnecesariasparaelmetabolismodel hospedador(bacteriasintestinales);tenencuentaqueelinteriordeltubo digestivo desde la boca al ano no pertenece al medio interno, por eso pueden establecerse colonias bacterianas. CURVA DE CRECIMIENTO MICROBIANO EN UN SISTEMA CERRADO EN MEDIO LQUIDO Si una bacteria pudiese desarrollarse con normalidad en un medio nutritivo, la bacteria seduplicara.Estetiemposedenominatiempodeduplicacinoregeneracin.Una colonia bacteriana podra duplicarse cada cierto tiempo por lo tanto su crecimiento se dice que es exponencial, como se observa en la figura. Fases: 1) Fase de retardo (fase lag): Es el perodo de tiempo durante el que el inculo se adapta a las condiciones del medio fresco sobre el que se ha sembrado. Se trata de unperododeajustemetablico.Suduracindependedevariosfactores:tamao delinculobondaddelinculo(estadometablicopreviodelinculo):sielinculo procededeclulasenfaseestacionariade uncultivoanterior,la faselageslarga. Ello se debe a que los contenidos en coenzimas y otros constituyentes de las clulas sonbajos,ylasclulasdebenreponerlosenelmediofresco.Silasclulasestn daadas por algn agente, el lag tambin es largo, ya que necesitan un tiempo para la reparacin de los daos. Si las clulas del inculo se tomaron de un cultivo previo en fase logartmica, el lag es ms corto; si el medio del inculo era un medio rico y el mediofrescoesmspobre,lafasederetardosehacemslarga,porquelas bacteriasnecesitanuntiempoadicionalparaactivarlasntesisdelasenzimas biosintticas que estaban reprimidas en el medio rico Pero auncuandolainoculacinsehace desde uncultivoprevioen faselogartmica, cuyo medio sea idntico al medio fresco, se observa siempre una fase lag. Por qu?: necesidaddeneutralizarsustanciastxicasenelmediofresco;porqueseproduce dilucindeciertosmetabolitosintracelularesalinocularlasbacteriasenelmedio nuevo;porlotanto,hastaquenosevuelvaaalcanzarunaconcentracindeesos metabolitos adecuada para el crecimiento, ste no arranca. 2)Fasedecrecimientoexponencial(FASELOGARTMICA).Lafase2sedebea quecadaclulaentraenlafaseexponencialcondesfaserespectodesus compaeras. Ello demuestra que las clulas del inculo no estn todas en las mismas condicionesfisiolgicas.Durantelafaselogartmicasedauncrecimiento balanceadonorestringidoduranteunaspocasgeneraciones(normalmente menosde10).Eltiempodegeneracinescaractersticoparacadaespecieocepa, en cada medio concreto: Elvalordeltiempodegeneracindependedelacomposicindelmedio; temperatura,pH,tonicidaddelmedioetc.Losmicroorganismoshetertrofossuelen crecer ms rpidamente en los medios complejos, ricos, que en los medios sintticos, ydentrodeestosltimos,mejorconglucosaqueconotrasfuentesdecarbono. Algunosmicroorganismostienen,asutemperaturaptimatiemposdegeneracin muycortos(15,20min),mientrasqueotrostienencrecenmslentamente,con tiempos de generacin que pueden ser de varias horas o incluso das. 3)Faseestacionaria:Estafasesecaracterizaporqueelcoeficientenetode crecimientosehacenulo,peroanexistecrecimiento.Loqueocurreesqueel crecimiento bruto se equilibra con las muertes celulares. Enesteperodoseagotannutrientesespecialesyseacumulansustanciasde desecho. Incluso el pH del medio empieza a hacerse inadecuado para el crecimiento celular.Silabacteriacreceenunmediocomplejo,lafasedetransicin(de aceleracinnegativa)puedeserrelativamentelarga,debidoaquevarecurriendoa fuentesalternativas(p.ej.,puederecurriraaminocidoscomofuentedeCunavez agotados los hidratos de carbono). Enlafaseestacionariaanexistenreaccionesmetablicas,peroelmetabolismo generalesdiferentealdelafaselogartmica:lasclulassonmspequeas, debidoaqueexistedivisincelulardespusdequesehayadetenidoelincremento de masa; suelen ser ms resistentes a agentes fsicos y qumicos; existe reciclado de ciertos materiales intracelulares; baja el contenido en ARN etc. 4)Fasedemuerteexponencial:Sedamuerteylisismasiva,exponencial,del cultivo.Sedebe aagotamientodereservasdeenerga.Algunasveceslasclulas aparecengrandes,hinchadas,distorsionadas(formasfantasmas,ghost).La pendientedeestapartedelacurvadependedelasespecies(porejemplo,en bacterias entricas es suave, mientras que en Bacillus es ms acentuada).Modificado de http://www.ugr.es/~eianez/Microbiologia/12crecimiento.htm#_Toc58934317 En esta pgina puedes ensayar un modelo de crecimiento bacteriano, vistala! http://www-micro.msb.le.ac.uk/LabWork/bact/bact1.htm 5. Microorganismos eucariticos 5.1 Principales caractersticasprotozoos, algas y hongos EL REINO PROTOCTISTA (PROTOZOOS) Agrupaaunconjuntodeorganismoseucariotas,unicelularesymicroscpicos.La estructura anatmica de estos grupos es muy diversa y para definirlos se hace uso de la exclusin (decir lo que no es):NO SON HONGOS (ya que estos carecen de cilios o flagelos y se reproducen por esporas) NO SON PLANTAS (puesto que estas crecen a partir de un embrin) NO SON ANIMALES (se originan a partir de una mrula- bastula- grstrula) NO SON BACTERIAS (ya que estas son procariticas) PROTOZOOS: Organismosmicroscpicosunicelularesdevidalibrequevivenenaguadulceo salada. Pueden ser simbiontes, parsitos o comensales. Flagelados: Un solo ncleo, flagelado y a veces con membranaondulante.Generalmenteparsitos. Ejemplos: Lehismania (provoca la infeccinde leucocitosyaveceslasvscerasdandola enfermedad del kala-azar). El Tripanosoma provocala enfermedaddelsueoolaenfermedaddelas chagas. Ciliados:Presentandosncleos,elmacronucleoyel micronucleo. Introducen la comida por el citostoma. Adems de biparticin se ha observado fenmenosde conjugacin.Generalmentedevidalibre,ejemplotpico: Paramecio. Rizpodos. Se mueven y se alimentan mediante los pseudopodos.Vidalibreenaguadulce(amebas). AlgunosparsitoscomoleEntamoebahystolitica. Puedenteneruncaparaznsilceo(Heliozoos),o calcreo (Foraminferos) Esporozoos:Sontodosparsitosysuciclovitalest asociado al del individuo que parasita. (Plasmodiumque transmiteelmosquitoAnospheleseinfectaalos glbulos rojos) ALGAS Sonorganismosauttrofosyfotolitotrofosquedependendelagua.Realizan fotosntesisoxignica.Formanpartedelfitoplanctonysepuedenencontrarsobre cualquiersuperficiehmeda.Tambinformanasociacionessimbiticasconlos hongos(LQUENES).Todosposeenpigmentos.Puedenserunicelulareso pluricelulares. oDINOFLAGELADOS.Formasmarinasunicelulareso coloniales.Presentantoxinasquesiseacumulanen losorganismosfiltradores,estosseconviertenen txicosparanuestrasalud (marearojadelos mejillones) oCRISOFITOS. Flagelados unicelulares o coloniales con pigmentos dorados. oEUGLENOFITOS.Unicelularesflageladostpicode aguasestancadas.Notienenparedcelulosicaas quepuedencambiardeforma.Puedenteneruna nutricin auttrofa o hetertrofa. oBACILIAROFITAS.Unicelularesdecolorverde pardoqueavecesseencuentranencolonias. Presentaunasvalvasparecidasauncaparazn que encajan a modo de placa petri, Forman parte del plancton. (Diatomeas) oALGASCONJUGADAS.Generalmenteformas filamentosas,decolorverdosoconcloroplastosde forma estrellada (Spirogyra, Zygnema) oCLOROFITOS.Colorverdeconclorofilaayb.Formasunicelulares microscpicasomacrocelulares(Acetabulariamediterrnea).Coloniales(Volvox)o pluricelulares macroscopicas con la lechuga de mar (Ulva lactuca) ALGAS PLURICELULARES (NO SE ESTUDIAN EN MICROBIOLOGA) FEOFITOS.Presentanfucoxantinaquelesdasucolorpardodorado,Clorofilaayc.Formaslaminaresdeextraordinaria longitud (sargazosdel mar de los sargazos) En Japn y China se las cultiva para obtener un presado seco Komb, usado en alimentacin. (emulgentes,estabilizantes en alimentacin E-400 E-405) RODOFITAS:Especiesdealgasmarinasquepresentanficoeritrina(colorrojo),ClorofilasAyD.Avecespuedenrodearsede carbonato de calcio (algas calcreas). Se puede extraer de ellas el agar-agar que se usa en repostera y como medio de cultivo para bacterias. HONGOS (Reino Fungi) Sonhetertrofosunicelularesopluricelularessiempresinclorofila.Sereproducen tantosexualmentecomoasexualmente,presentandoalternanciadegeneraciones. Tienen una paredcelularrgidacompuesta porpolisacridos(quitina,glucanos etc.). Vivenenambientesmuydiversos,aunquelamayorasonterrestresysonmuy importantes en la mineralizacin de la materia orgnica. Pueden vivir en simbiosis con algasdandoloslquenesytambinpuedenasociarseaclulasdelasracesde metafitas formando las micorrizas. Pueden producir esporas sexuales formadas por fusin de gametangios agrupados es unas estructuras denominadas hifas, esto da lugar a la clasificacin en Ascomycetes (esporasenunaestructuraenformadesaco)oBasidiomycetes(esporasenel extremodelahifacomoenlamayoradelassetas).Loshongospuedenproducir esporas asexuales,resistentes ala desecacindenominadasconidiosmediantelos cuales pueden colonizar otros medios. Dependiendodesumorfologasehandescritotresgruposprincipalesdehongos: hongosfilamentosos, mucosos,y levaduras. -Hongosfilamentosos:Sonlosmohosqueafloranenlafrutamuymadura, verduras, o pan. En ellos las hifas se agrupan en un micelio. A partir del micelio algunoshongosformanconidiosquesonhijasareas.Hongosmucosos: Filogenticamentemuyseparadosdelosanteriores.Habitanlosvegetalesen descomposicin, alimentndose de bacterias mediante fagocitosis. -Levaduras:Sonunicelularesdeformaovoide.Sereproducenporgemacin, presentandoalternanciadegeneraciones.Habitansobrelugaresricosen azcares como la piel de frutos, flores y cortezas de rboles. Algunas viven en simbiosis con insectos. Algunas especies son especialmente interesantes en el mundodelamicrobiologaindustrialcomoeselcasodelSaccharomyces cerevisiae, responsable de la fermentacin de las bebidas alcohlicas. 6. Relaciones entre los microorganismos y la especie humana. 6.1. Beneficiosas. 6.2. Perjudiciales: enfermedades producidas por microorganismos en la especie humana, animales y plantas. Quizsunodelospapelesfundamentalesdelos microorganismosseaeldeparticipar activamenteenlosciclos biogeoqumicos(ciclodelcarbono,nitrgeno,azufre,hierro,fsforoetc.),estopermitereciclarlamateriaque durante cierto tiempo formaba parte de los organismos. CICLO DEL CARBONO: ExistendosreservoriosdeCenlanaturaleza:lasrocassedimentariascarbonatadasyelCO2,COyCH4 atmosfrico. Mediante la fotosntesis se retira el CO2 atm. Con el que se sistetizan azcares que todos los seres vivos oxidan en las mitocondrias o los fermentan, devolviendo el CO2 a la atm. Los organismos descomponedores utilizan el CO2 usan la materia orgnica en descomposicin, remineralizando el C a CO2 por respiracin aerobia o fermentaciones. Las bacterias metangenas pasan el CO2 a metano y posteriormente lo oxidan de nuevo a CO2 en condiciones aerobias. CICLO DEL NITRGENO El ciclo del nitrgeno es de importancia crtica para todos los organismos. Implica varias etapas: la amonificacin, degradacin de los compuestos orgnicos nitrogenados a amonaco o ion amonio;la nitrificacin, oxidacin del amonacooelamonioanitratosqueson incorporadosporlasplantas;ylaasimilacin,conversindenitratos a amonacoysuincorporacinacompuestosorgnicos.Loscompuestosorgnicosquecontienennitrgeno regresan finalmente al suelo o al agua, completndose el ciclo. El nitrgeno perdido por el ecosistema puede ser restituido por la fijacin de nitrgeno, que es la incorporacin de nitrgeno elemental a compuestos orgnicos. En ladesnitrificacineslatransformacindenitratosennitrgenogaseosograciasalaaccindebacterias desnitrificantes. Aunque el reservorio de nitrgeno se encuentra en la atmsfera, donde constituye hasta el 78% del aire seco, el movimiento de nitrgeno en el ecosistema es ms semejante al de un mineral que al de un gas. Slo unos pocos microorganismos son capaces de fijar nitrgeno. CICLO DEL FSFORO: El fsforo es esencial para todos los sistemas vivos como componente de las molculas portadoras de energa-tales como el ATP - y tambin de los nucletidos de DNA y RNA. Al igual que otros minerales, es liberado de los tejidos muertos por las actividades de los descomponedores, absorbido del suelo y del agua por las plantas y las algas,ycirculadoatravsdelecosistema.Losmicroorganismosintervienenenestecicloportransferenciasde formas inorgnicas a orgnicas o bien solubilizando el fosfato insoluble MICROORGANISMOSCOMOAGENTESBENFICIOSIOSOSO PERJUDICIALES PARA LA SALUD HUMANA. Muchosmicroorganismosvivenensimbiosisenelinteriordeotrosorganismos (endosimbiosis)oenelexteriordecualquierotro(ectosimbiosis);sinembargo,esta relacin puede ser mutualista (quiere decir que ambos se benefician de la relacin) o parasitaria (en la que uno se beneficia y otro se perjudica). 6.1Beneficiosas:Enelcasodelaespeciehumanatambinsepueden observar simbiosis con microorganismos. En nuestro tracto digestivo existen bacterias quehacenfermentacionesyputrefaccionescompletandoladigestin.Algunas bacteriassintetizanvitaminasKyalgunasdelgrupodevitaminasB(Escherichiacoli),estasbacteriasestnenelintestinogrueso.Lascoloniasde bacteriasintestinalesademsevitanqueseinstalenotrasbacterias.(verms adelante el primer captulo de inmunologa, donde se trata ms ampliamente). 6.2Microorganismospatgenos:Lavirulenciadelospatgenos dependedelpoderinvasor(proliferacinenelhospedador)ydelatoxigenidad (capacidad de producir toxinas). Estas toxinas, dependiendo si las bacterias la liberan almedioopermanecenasociadasalmismosedenominanexotoxinaso endotoxinas. Lasexotoxinassonprotenassensiblesalcalorqueconstandedossubunidades, una de ellas es imprescindible para la entrada del patgeno en la clula hospedadora y la otra activa o inhibe alguna funcin celular. -Enterotoxinas:Tpicasdelasintoxicacionesalimentariasp.ej.Staphylococus aureus o por Salmonella. -Neurotoxinas: Interfieren los impulsos nerviosos. Lasendotoxinas.Sonlipopolisacridosmuyresistentesalcalor, formanpartedela paredbacteriana;estnformadasporunlpido(lpidoA)comnatodaslas endotoxinasyunpolisacrido(polisacridoO)muyvariableenlosdistintos microorganismos.Soloseliberanalmediocuandolabacteriaselisa.P.ej.La brucelosis que provoca la Brucella y la tos ferina que produce la Bordetella pertussis Unavezqueelorganismohaquedadoinfectadotienequesalirparapoder transmitirse a otros. Esto puede hacerlo de dos formas: Transmisin directa: Por contacto fsico a travs de la piel, saliva, sangre, semen, a travs de la placenta, por transfusiones sanguneas, jeringuillas, etc. Tranmisin indirecta: A travs de objetos, ropas, vendajes, suciedad en la piel, aire, agua,oatravsdeunvectorcomolosinsectosoarcnidos.Porelairepuede transmitirselagripe,latuberculosis,difteriaetc.Porelaguapuedetransmitirseel clera, el tifus, la hepatitis A y protozoos como la disentera amebiana y la giardiasis producida por la Giardia lambia. Enelsiguientecuadrosedantambinlasenfermedadesproducidasporlosvirus como microorganismos acelulares: Virus patgenos para el hombre Los virus causan muchas enfermedades humanas comunes, como resfriados, gripes, diarreas, varicela, sarampin y paperas. Algunas enfermedades vricas, como la rabia, la fiebre hemorrgica, la encefalitis, la poliomielitis, la fiebre amarilla o el sndrome de inmunodeficiencia adquirida, son mortales. La rubola y el citomegalovirus pueden provocar anomalas graves o la muerte en el feto. Se estima que hay entre 1.000 y 1.500 tipos de virus, de los que aproximadamente 250 son patgenos para el hombre. TIPOVIRUSENFERMEDAD Adenovirus Resfriado comn CalicivirusNorwalkGastroenteritis (diarrea, vmitos) CoronavirusCoronaResfriado comn Filovirus bola Marburg Fiebre hemorrgica Fiebre hemorrgica Flavivirus Hepatitis C (no A, no B) Fiebre amarilla Hepatitis Hepatitis, hemorragia HepadnavirusHepatitis B (VHB)Hepatitis, cncer de hgado Herpesvirus Citomegalovirus Virus Epstein-Barr (VEB) Herpes simple tipo 1 Herpes simple tipo 2Virus herpes humano 8 (VHH8) Varicela-zster Defectos de nacimiento Mononucleosis, cncer nasofarngeo Herpes labial Lesiones genitales Sarcoma de Kaposi Varicela, herpes zster Paramixovirus Sarampin Paperas Parainfluenza Sarampin Paperas Resfriado comn, infecciones del odo ParvovirusB19Eritema infeccioso, anemia crnica ReovirusRotavirus Diarrea Retrovirus Virus de la inmunodeficiencia humana (VIH) Virus de la leucemia humana de las clulas T (VLHT-1) Sndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA) Leucemia de clulas T del adulto, linfoma, enfermedades neurolgicas RhabdovirusRabia Rabia HONGOS: Caractersticas de las infecciones producidas por hongos Las micosis varan considerablemente en sus manifestaciones, pero tienden a ser enfermedades sub-agudas o crnicas de curso indolente y recurrente. Los hongos rara vez causan infecciones agudas como las producidas por muchos virus y bacterias. La mayora de las infecciones fngicas en el hombre no son contagiosas, aparecen tras un contacto con un reservorio ambiental o a partir de la flora de hongos del propio paciente. Atendiendo al lugar y grado de afectacin las micosis pueden ser divididas para su estudio en tres grandes grupos: micosis profundas, micosis subcutneas y micosis superficiales. En la mayora de la gente sana, las infecciones por hongos son leves, afectan slo a la piel, el cabello, las uas, u otras zonas superficiales, y se resuelven espontneamente. Comprenden la tia y el pie de atleta. Sin embargo, en las personas con un sistema inmunolgico deteriorado, este tipo de infecciones, denominadas dermatofitosis, pueden persistir durante largo tiempo. Las enfermedades causadas por hongos son muy comunes en pacientes que tienen muy daado su sistema de defensa o inmunologico como es el caso de los enfermos de SIDA, o que han estado ingiriendo frmacos, antitumorales, o radiacin. Tambin aparecen en pacientes tratados con hormonas esteroideas, como el cortisol, en sujetos con diabetes y en quienes han seguido tratamiento antibitico durante mucho tiempo. A estas micosis se les conoce como "Oportunistas". Los hongos que pertenecen al gnero Candida, en especial Candida albicans (el cual produce candidiasis), pueden infectar los rganos internos y las membranas mucosas de la boca, garganta y tracto genital. PROTOZOOS: Estos organismos microscpicos unicelulares estn muy extendidos por la naturaleza, su hbitat ms frecuente es la tierra y el agua. Algunos de ellos pueden vivir durante muchos aos de forma inactiva protegidos por una cubierta en forma de quistes. Al ser humano pasan a travs del agua, alimentos, picaduras de insectos portadores y mediante relaciones sexuales. Una de las enfermedades producida por protozoos, y muy extendida por todo el mundo, es la malaria, transmitida a los humanos por picadura de un mosquito del gnero Anopheles. Otra enfermedad muy frecuente es la disentera amebiana, transmitida por la ingesta de aguas contaminadas. Entre las infecciones que se transmiten por contagio sexual destaca la tricomoniasis muy frecuente en nuestro medio. Tratamiento farmacolgico Los frmacos que se usan en el tratamiento de estas infecciones son los antiparasitarios como la cloroquina, quinina, pirantel, metronidazol, etc. BACTERIAS: Bacterias que causan enfermedades humanas Slo una pequea parte de los miles de especies de bacterias causan enfermedades humanas conocidas. Las infecciones bacterianas se evitan destruyendo las bacterias con calor, como se hace en las tcnicas de esterilizacin y pasteurizacin. Cuando se producen, las enfermedades bacterianas se tratan con antibiticos. Pero el abuso de estos compuestos en los ltimos aos ha favorecido el desarrollo de cepas de bacterias resistentes a su accin, como Mycobacterium tuberculosis, que causa la tuberculosis. TIPOESPECIEENFERMEDAD Bacilo Bacillus anthracis Bacillus cereus Clostridium botulinum Clostridium perfringens Clostridium tetani Corynebacterium diphtheriae Escherichia coli Klebsiella pneumoniae Legionella pneumophila Mycobacterium leprae Mycobacterium tuberculosis Salmonella sp. Salmonella typhi Salmonella typhimurium Shigella dysenteriae Shigella sp. Yersinia enterocolitica Yersinia pestis Yersinia pseudotuberculosis ntrax Intoxicacin alimentaria por Bacillus cereus Botulismo Mionecrosis clostridial (gangrena gaseosa) Ttanos Difteria Diarrea Bronconeumona Enfermedad del legionario Lepra Tuberculosis Salmonelosis Fiebres tifoideas Gastroenteritis por Salmonella Disentera bacilar Sigelosis Yersiniosis, gastroenteritis Peste Linfadenitis mesentrica ClamidiaChlamydia trachomatisTracoma, uretritis, cervicitis, conjuntivitis Cocobacilo Bordetella pertussis Brucella sp. Haemophilus influenzae Haemophilus pertussis Tos ferina Brucelosis Meningitis, neumona bacteriana Tos ferina Coco Neisseria gonorrhoeae Neisseria meningitidis Staphylococcus aureus Streptococcus pneumoniae Streptococcus pyogenes Streptococcus sp. Gonorrea, enfermedad inflamatoria plvica Meningitis Neumona, sndrome de shock txico, infecciones de la piel, meningitis Neumona, infecciones del odo, meningitis Infecciones de garganta, fiebre reumtica Escarlatina, fiebre puerperal Rickettsia Rickettsia prowazekii Rickettsia rickettsii Rickettsia typhi Tifus epidmico, enfermedad de Brill-Zinsser (transmitida por piojos) Fiebre de las montaas Rocosas (transmitida por garrapatas) Tifus endmico (tifus murino, transmitido por la pulga de la rata) EspiroquetaTreponema pallidumSfilis Vibrio Vibrio cholerae 01 Vibrio cholerae no-01 Gastroenteritis, diarrea Clera epidmico Gastroenteritis AGENTES INFECCIOSOS ACELULARES NO VRICOS VIROIDES. Estn formados porpequeas molculascircularesdeARN mocatenario,parecidos estructuralmente a una cadena doble de ADN circular. No tienen cpsula y no codifica paraningunaprotenaporloquedependeexclusivamentedelgenomadel hospedador. Generalmente atacan a vegetales como los ctricos y cocos. PRIONES. DescubiertosporS.B.Prusineren1997,losprionessonpartculasprotenicas infecciosasdesarrolladasapartirdeunaformamodificadadeunaprotenade mamfero.Prusineraislunextractopurificadodelagenteinfecciosodeunaoveja afectadade scrapie y comprob que haba una protena hidrfoba, a este agente le denomino prin, y a la nica protena que contiene protena del prin PrPc.Estosprionessonresponsablesdeenfermedadesmortalescomolaencefalopata espongiforme bovina (enfermedad de las vacas locas) o el sndrome de Creutzfeldt-Jakob en humanos.Parecerserquelosprionesprovocanuncambioenlaconformacindelas protenastransformandoalgunasprotenascodificadosporloshumanosenprotenas infecciosas. Al cabo de cierto tiempo la destruccin de las clulas afectadas deja huecos en masa enceflica que son detectados mediante un escaner. (el encfalo aparece con huecos parecidos a una esponja). Proteinaafectada por prin 7. Importancia de los microorganismos en investigacin e industria Elorigendelusoindustrialdemicroorganismostienesu origenenlaelaboracindevinos,cervezasypan. Histricamentefuedesarrolladaporlosantiguos pueblos elamitas, egipcios y sumerios. Las evidencias ms antiguasdelaproduccindecervezadatandealrededor de 3500 a. C.,algunoslaubicanconjuntamenteconla aparicindelpanentre10.000 a. C.y6.000 a. C.yaque constitualamismapreparacinagregandomsomenos agua, y fueron halladas en Godin Tepe, en el antiguo Elam (en el actual Irn).Segn la receta ms antigua conocida, el PapirodeZsimodePanpolis (sigloIII),losegipcios elaborabanlacervezaapartirdepanesdecebada poco cocidosquedejabanfermentarenagua.Antiguamenteen Oriente se usaba arroz y tambin bamb. EnlaactualidadseusanorganismosOGM (genticamentemodificados)queestnprogramadasparafabricarsustanciasinteresantespara nosotros y que no fabricaban naturalmente. Enfermedades provocadas por priones: KURU SCRAPIE FFI CJD BSE Los microorganismos que se usan en la industria deben de cumplir los siguientes requisitos: Tienen que producir sustancias de inters en cortos periodos de tiempo. El cultivo en laboratorio o en planta industrial tiene que ser sencillo y duradero. Tienen que ser organismos genticamente estables. El crecimiento de la poblacin tiene que ser exponencial en medio lquido Los organismos industriales se tienen que poder manipular genticamente Estas caractersticas agrupan a: ACTINOMICETOS, MOHOS Y LEVADURAS, para su cultivo masivo se utilizan bioreactores o fermentadores. Microorganismos en la industria farmacutica. Aunqueenlaactualidadelusodemicroorganismosenlaindustriafarmacuticaes muyfrecuenteyabarcaamuchasespecies,noscentraremosentresgruposde productos derivados: antibiticos, vacunas y esteroides OBTENCIN DE ANTIBITICOS Sonsustanciasliberadasnaturalmenteporloshongosfilamentososqueinhibenel crecimiento,desarrollooreproduccindelasbacterias.Entreelloscabencitar:Las penicilinas y bacitracinas que inhiben la sntesis de los peptidoglicanos de la pared celular de las bacterias; el cloranfenicol, las tetraciclinas y eritromicinas que impide la sntesis de protenas bacterianas, incidiendo sobre los ribosomas. Aunqueseconocenmsde8000antibiticosdistintos,cadaaoseconsiguen descubrir varios cientos ms; para poder usarlos hay que identificar el organismo que lo fabrica, llevarlo a los biorreactores o fermentadores, obtener el producto, purificarlo, refinarlo y cristalizarlo para su uso comercial. Es lgico pensar que para usar el nuevo antibiticosetienequedemostrarsueficaciamedianteensayosclnicosen laboratorios especializados. OBTENCIN DE VACUNAS Las vacunas se obtienen de virus atemperados o de fracciones de esos virus capaces deprovocarunareaccindedefensaenelorganismoquesequierevacunar.Para obtener estas cepas virales se usan generalmente bacterias, aunque tambin se usan huevos de gallinas para cultivar los virus. OBTENCIN DE ESTEROIDES. Losmicroorganismospuedenconvertirunamolculaenotra,aadiendoorestando gruposfuncionales,deunamaneramsrpidaquesisehicieramediantesntesis qumica.Esteeselcasodelesterol,quelosmicroorganismospuedenconvertirencortisona, estrgenos o progesterona. Este proceso se denomina BIOCONVERSIN. Microorganismos en la industria alimentaria Sin duda alguna hablar de microorganismos y de industria alimentaria es hablar de las levaduras Saccharomyces cerevisae que se viene usando desde hace milenios para hacer vino. Seleccionando y mejorando cepas de esta levadura se ha conseguido cepas que se emplean en mltiples procesos industriales. El resultado de las fermentaciones de un sustrato azucarado como zumo de frutas, de caa, o remolacha es el vino, cerveza, gisqui etc. Elaboracin de vino: Elaboracin del pan Sicriamoslevadurasenunmediocon abundante oxgeno, crecen abundantemente. De estamaneraserecogenlasclulaspor centrifugacin, prensarlas junto a ciertos aditivos yasseobtienelalevadurasecaactiva.Esta levaduralausanlospanaderosparahacerms esponjosoelpancuandoseestcociendo.El burbuujeodeCO2yetanolmediantela fermentacinhacequelamasa(harina,agua, sal) se ahuequey la haga ms ligera. Elaboracin del queso AunqueEspaasefabricanmsde1000quesosdistintos,suelaboracinesmuy similar, todos hacen una fermentacin lctica con bacterias del cido lctico presentes en la leche. 1-SeusanbacteriasStreptococcuscremosiso S.lactisparahacerlacuajada;estasbacterias consumenlactosaydevuelvencidoltico.Al disminuirelpHlasprotenasdelalechese coagulanyprecipitan.Quedaelsueroque generalmenteseelimina.Antiguamentese usabaunenzima:lareninaocuajoquese extraadelestmagodelasterneras(cuajar); hoydaseusanbacteriasgenticamente modificadas- 2-Maduracindelquesoqueesunahidrlisis parcialdelasgrasasyprotenas,originando aminocidoslibres.Dependiendodela cantidad de humedad que pierde el cuajo durante la maduracin obtendremos quesosduros,semiblandosyblandos.Enlasuperficiedelosquesospueden crecer hongos que le dan cualidades especiales a los quesos. Biorremediacin Unodelosriesgosambientalesderivadosdelaagricultura, ganaderayminerasonloscontaminantesqumicosquela naturaleza no puede degradar ya que son productos de sntesis y por lo tanto no existe una biodegradacin natural. Labiorremediacineselempleodemicroorganismosque pueden neutralizar o eliminar los contaminantes del suelo, ros o delosmares.Muchosmicroorganismosseusanenuna biorremediacinmicrobianaobiorremediacinenzimtica.Se usan para atrapar metales pesados de vertidos minerales, para eliminarvertidosdehidrocarburos(supermicrobiodeAnanda con plsmidos para destruir cuatro tipo de derivados de petrleo) y para la eliminacin de herbicidas, insecticidas y pesticidas. 8. Biotecnologa Concepto:La biotecnologa consiste en la aplicacin tecnolgica de los conocimientos y tcnicas debiologaconfinesmuydiversos.Puededecirsequeseusanclulasvegetales, animales, microorganismos para producir sustancias tiles para la especie humana. Sonestudiospropiosdelabiotecnologalossiguientes:clonacin;manipulacin gentica;obtencindevinos,cervezas;lasclulasmadre,proteinmica;ingeniera genticaetc.Porlotantolabiotecnologanoesunacienciaensimisma,sinoel resultadodelaaplicacindelosconocimientosacumuladosenintersindustrialo humano,delamicrobiologa,gentica,bioqumica,qumicaorgnicaetc.(CIENCIA multidisciplinar) METODOLOGAS EN BIOTECNOLOGA Tecnologas del ADN recombinante: Son un conjunto de tcnicas que sirven para aislar un gen o genes en un genoma y comprobarlasecuenciadesusrespectivosnucletidos.Tambinsontcnicasque sirvenparaunirfragmentosdeADNdeespeciesdiferentes(recuerdaquelos nucletidos son los mismos para todos los seres vivos). 1)ENZIMASDERESTRICCINYLIGASAS.Losenzimasderestriccinson molculascapacesdedistinguirsecuenciasconcretasdenucletidos, comportndose como tijeras moleculares. Buscan, generalmente, secuencias palndromasenlasdoshembrasdeADN,cuandolasencuentras,rompenla molcula de ADN en trozos con un peso conocido. Las enzimas ligasas hacen lo contrario, unen los extremos pegagosos de hebras de ADN con secuencias complementarias. 2)ANLISISDEFRAGMENTOSDEADN.LosfragmentosdeADNquese obtienenmedianteelusodeenzimasderestriccinsepuedensepararenun campo electrofortico (gel de agarosa impregnado en una solucin tampn y sometido a un campo elctrico).Serevelaconbromurodeetiloyseleaplicaluzultravioleta.La disposicinenesecampodelostrozosdeADNcomponenunaautntica huella gentica individual (fingerprinting) y nica.Con esta tcnica se pueden inculpar a posibles sospechosos que hayan dejado algn resto biolgico. Otra forma de analizar los genes es utilizar los biochips. Se usan unas matrices de celdillasconunasecuenciadenucletidosconocidasencadaunadeellas. Posteriormente,medianteunasondaseaadeelADNquequeremosanalizar, cuando dicha sonda encuentra las bases complementarias se unen a ellas y la celdilla seenciende.Medianteestatcnicasepuedendetectargenesmutadosypredecir enfermedadesmetablicasognicas,tambinsirveestatcnicaparahacerun tratamiento personalizado de frmacos adecuados al perfil gentico del paciente. 3)La tcnica del PCR o reaccin en cadena de la polimerasa. LaReaccinencadenadelapolimerasa,conocidacomoPCRporsussiglas eningls(PolymeraseChainReaction),esunatcnicadebiologamolecular descritaen1985porKaryMullis,cuyoobjetivoesobtenerungrannmerode copiasdeun fragmentodeADNparticular,partiendodeunmnimo;enteora basta partir de una nica copia de ese fragmento. Esta tcnica sirve para amplificar un fragmento de ADN. Tras la amplificacin, resultamuchomsfcilidentificarvirusobacteriascausantesdeuna enfermedad,identificarpersonas(cadveres)ohacerinvestigacincientfica sobre el ADN amplificado. Estos usos derivados de la amplificacin han hecho queseconviertaenunatcnicamuyextendida,conelconsiguiente abaratamiento del equipo necesario para llevarla a cabo. EstatcnicasefundamentaenlapropiedadnaturaldelasADN polimerasasparareplicarhebrasdeADN,paralocualemplea ciclosdealtasybajastemperaturasalternadasparasepararlas hebrasdeADNrecinformadasentrestrascadafasede replicaciny,acontinuacin,dejarquevuelvanaunirsea polimerasasparaquevuelvanaduplicarlas.Inicialmentela tcnicaeralenta,yaquelaspolimerasassedesnaturalizabanal realizarloscambiosdetemperaturayeranecesarioagregar nuevaspolimerasasencadaciclo.Puestoquelastemperaturas delciclo(94Cenalgunosmomentos)suponenlainmediata desnaturalizacindetodaprotena,seempleanADNpolimerasas termoestables,extradasdemicroorganismosadaptadosavivira esas temperaturas, restrictivas para la mayora de los seres vivos 4)CLONACINDELADN.Clonarconsisteenobtenermillonesdecopias idnticasdeunfragmentoconocidodeADN.Generalmenteseusaun fragmentodeADNenotroADNqueseusacomosoporte(vectorde clonacin).Losvectoresmsusadossonlosplsmidosbacterianos.Un plsmido es un fragmento de ADN circular y extra cromosmico. Una vez recombinado los dos ADN se forma un plsmido recombinante, si este plsmidosedejacolocaenunabacteria(Escherichiacoli),alcabodecierto tiempoydespusdevariosciclosdereproduccinbacteriana,tendramos mltiples copias del fragmento introducido (clones) La clonacin teraputica se lleva a cabo a partir del material gentico de una clula adulta para obtener un embrin en el estado de "blastocisto" o "blstula", (tambin llamado "embrin preimplantatorio" por ser ste el estado en el que se implantaenelendometrioenlareproduccin).Enesteestadosedisgregael blastocistoparaobtenerclulasmadreembrionariasdestinadasaproducir diferentes tejidos u rganos con fines teraputicos. LA INGENIERA GENTICA Sontcnicasyprocedimientosquepermitenlamanipulacingenticadelos organismos, transfiriendo genes de unos organismos a otros. El objetivo puede ser la terapiagnicaolaobtencindeorganismosgenticamentemodificados(OGM)o transgnicos. La terapia gnicaes un procedimiento encaminado a reemplazar genes defectuosos omutadosresponsablede algunas enfermedadesdegenerativas comoelAlzheimer, diabetes, enanismo, fibrosis qustica etc. Si se inserta el gen correcto mediante el uso de vectores adecuados, la clulao grupo de clulas funcionara correctamente. Si la insercin se realiza sobre vulos o espermatozoides, el embrin estara libre de dicha enfermedad. OGMconsisteenlainsercindegenesdeunorganismoenvectores(viruso plsmidosbacterianos).Posteriormenteestosvectoresseintroducenenotros organismosparaqueseexpresen.Porlotantoenrealidadesunatransgnesisya que un organismo adquiere rasgos nuevos que no posea. Ejemplos de transgnesis son los siguientes: -Levadurasmodificadasparalaproduccindelaindustriadebollera,bebidas alcohlicas, fabricacin de biocombustibles (biodiesel). -Hongos modificados para que fabriquen antibiticos ligeramente distintos a los naturales. Penicilinas, ciclosporinas etc. -BacteriasmodificadasparaquefabriquenGH(hormonadelcrecimiento), insulinaoenzimas.Algunascepasdeestasbacteriasseusanenla BIOREMEDIACIN, eliminando vertidos de petrleos. -Animalestransgnicosparalamejoradelaproduccindecarne,lecheetc. Produccinderganosparatrasplantes.DiseodeanimalesKnocknout, dondeseinactivanalgunosgenesparaverqufuncindesempearan.En algunas granjas farmacuticas se cultivan animales con genes insertados para lafabricacindeinsulinaqueseexcretanporlaleche.Posteriormentese purifica. -Las plantas transgnicas pueden mejorar la rentabilidad de cosechas, hacerse resistente a hongos e insectos, a herbicidas, retrasar la maduracin, cambiar el color de los frutos etc