t19 - los microorganismos en la biosfera

T19 – LOS MICROORGANISMOS EN LA BIOSFERA.

1. Importancia de los microorganismos.2. Los microorganismos y los ciclos

biogeoquímicos.3. Microorganismos y salud.4. Microorganismos y biotecnología.5. Microorganismos y medio ambiente.


ANTECEDENTES PAU:

2002 – Junio: definición de infección, virulencia y toxina;ejemplos de microorganismos patógenos;

2003 – Junio: importancia de bacterias en los ciclos biogeoquímicos;2004 – Septiembre: definición de infección, virulencia y toxina;

meningitis, cólera, tétanos y sífilis, microorganismo causante y vía de contagio;2005 – Junio: virulencia de un microorganismo patógeno, definición;

endotoxinas y exotoxinas, explicación;2006 – Junio: importancia de las bacterias en la industria, ejemplos;2006 – Septiembre: infección, virulencia y toxina, definición;2008 – Junio: microorganismos patógenos, ejemplos, tipo, enfermedad que produce y vía de

contagio;2009 – Junio: importancia de los microorganismos en la industria, ejemplos;2009 – Septiembre: virulencia de un microorganismo patógeno, endotoxinas y exotoxinas;


1 – Importancia de los microorganismos.


2 – Los microorganismos y los ciclos biogeoquímicos.

• Los ecosistemas (de manera general) se comportan como SISTEMAS CERRADOS.


• El Nitrógeno se encuentra en la atmósfera como N2 o NH3.• Importancia de los microorganismos en el Ciclo del Nitrógeno:

1. Fijan el N de la atmósfera (Fijación) → NH3.• Especies como Nostoc, Azotobacter, Clostridium o Rhizobium.• Viven en simbiosis con plantas leguminosas (guisantes, judías,…).

2. Transforman NH3 (de la fijación o de restos orgánicos) → NO3 (Nitrificación).

1ª Etapa: oxidación de NH3 → NO2 (nitritos).• Lo realizan bacterias nitrosificantes (Nitrosomonas).2ª Etapa: conversión de NO2 →NO3 (nitratos).• Lo realizan bacterias nitrificantes (Nitrobacter).

3. Convierten los NO3 → N2 que pasa de nuevo a la atmósfera (Desnitrificación).• Lo producen bacterias del género Pseudomonas.• Se da en condiciones anaerobias.


Ciclo del Nitrógeno


• Importancia de los microorganismos en el Ciclo del Azufre:1. Oxidan el H2S (de la materia orgánica en

descomposición) a Azufre.• Producido por bacterias del género Thiobacterium.

2. Oxidan el Azufre a Sulfatos (que pueden ser usados por organismos fotosintéticos).• Producido por bacterias del género Thiobacillus.

3. Reducen los Sulfatos a H2S.• Producido por bacterias del género Desulfovibrio.

4. Debido a su actividad producen H2S que se acumula en la atmósfera.


Ciclo del Azufre


• El Carbono en la Tierra se encuentra en: rocas carbonatadas, combustibles fósiles y la atmósfera.• Importancia de los microorganismos en el Ciclo del Carbono:

1. Algas y cianobacterias (en ambientes acuáticos) fijan el CO2 (mediante fotosíntesis).

2. Bacterias y Hongos descomponedores devuelven CO2 al medio (fermentaciones o respiración anaerobia).

3. Arqueobacterias metanogénicas utilizan el CO2 para producir CH4.

4. Arqueobacterias metanótrofas reoxidan el CH4 para devolver CO2.


Ciclo del Carbono


• Importancia de los microorganismos en el Ciclo del Fósforo:1. Producen fosfatos (a partir de orina, heces, tejidos animales y plantas)

que son utilizados por plantas → animales (para construir ATP o ácidos nucleicos).


Ciclo del Fósforo


3 – Microorganismos y salud.

Capacidad del microorganismo de producir en el huésped los

cambios fisiológicos o anatómicos de la enfermedad.

Capacidad del microorganismo de producir en el huésped los

cambios fisiológicos o anatómicos de la enfermedad.


• Son sustancias (proteasas, nucleasas, lipasas) producidas por algunos microorganismos que dañan y desorganizan los tejidos del huésped.• Pueden ser:

• EXOTOXINAS:• Proteínas solubles liberadas por bacterias Gram +.• Son sensibles al calor, muy tóxicas y no producen fiebre.• Inducen a la producción de anticuerpos en el huésped.

• ENDOTOXINAS:• Componentes lipídicos de la membrana externa de bacterias Gram -.• Producen fiebre, no se destruyen por calor, baja toxicidad.• No inducen a la producción de anticuerpos en el huésped.


Toxinas


• Prevalencia: Proporción de una población que padecen una enfermedad concreta en un momento dado.• Epidemia: Una enfermedad que ocurre al mismo tiempo en un número alto de individuos de una región.• Pandemia: Epidemia ampliamente distribuida de forma casi simultánea.• Endémica: Enfermedad de presencia contínua en una población pero con poca incidencia.• Casos esporádicos: Casos individuales de una enfermedad sin relación entre ellos y en zonas geográficamente separadas.• Brote: Cuando en un corto periodo de tiempo aparecen cierto número de casos cuando anteriormente eran esporádicos.• Infección subclínica: Enfermedad de determinados individuos asintomática o con síntomas leves.• Portadores: Individuos que tienen infección subclínica y pueden transportar y diseminar activamente el agente infeccioso.


Epidemiología. Conceptos fundamentales.


• Casi todos los virus animales tienen representantes patógenos en los humanos.• Son agentes patógenos cambiantes debido a la elevada tasa de mutación.• Se alojan principalmente en las mucosas.• Se combaten con antivirales, vacunas e interferón (proteína producida naturalmente por el sistema inmunológico como respuesta a agentes externos); los antibióticos son inoperantes.

GRIPE: Se transmite por el aire y se instala en las membranas respiratorias. Raramente accede al pulmón.

POLIOMELITIS: Se contagia por alimentos contaminados por residuos fecales. Infecta primero al intestino, pero después pasa al sistema nervioso, provocando la parálisis y pérdida de masa muscular de las piernas. Existe vacuna desde los años sesenta.

SARAMPIÓN: La infección comienza en las vías respiratorias, pero después se extiende por todo el organismo. Existe vacuna.


Epidemiología. INFECCIONES VÍRICAS.


HEPATITIS: Existen cinco tipos de hepatitis víricas, de la A a la E. Las hepatitis B y C se contagian por contacto sexual, por vía sanguínea y por la leche materna. Son muy graves. Las hepatitis A y E se adquieren por ingestión de alimentos contaminados con el virus, y son más leves.

RABIA: Se contagia por la mordedura de perros, roedores o murciélagos. Provoca la muerte.

VARICELA: Se desarrolla en el tracto respiratorio y los ganglios linfáticos, pero su desarrollo es leve. El virus puede permanecer en el individuo de modo latente, cuando se reactiva produce lesiones muy dolorosas.



• Son causadas, generalmente, por las toxinas segregadas por las bacterias, lo que permita la fabricación de vacunas contra algunas de ellas.• La mayoría de las bacterias patógenas son sensibles a los antibióticos.

PESTE BUBÓNICA: Pasterella pestis. Se transmite al ser humano por la picadura de pulgas, y se aloja en los ganglios linfáticos, provocando su inflamación (bubones).

CÓLERA: Vibrio cholerae. Se transmite a través del agua contaminada. Libera una toxina en el intestino que provoca diarreas que causan deshidratación y muerte.

TUBERCULOSIS: Mycobacterium tuberculosis. Se propaga por el aire y coloniza las vías respiratorias, destruyendo los pulmones. Es el llamado bacilo de Koch.


Epidemiología. INFECCIONES BACTERIANAS.


MENINGITIS: Neisseria meningitidis. Se transmite por el aire. Es asintomática hasta que llega a la sangre y al sistema nervioso, instalándose en las meninges. Es mortal y no tiene tratamiento.

TÉTANOS: Clostridium tetanis. Reside en el suelo, por lo que suele entrar en el organismo a través de heridas. La exotoxina que produce afecta al sistema nervioso, bloqueando el impulso nervioso de forma irreversible.

SALMONELOSIS: Salmonella sp.. Se contrae por la ingestión de alimentos contaminados. Los pacientes infectados pueden convertirse a su vez en fuente de contaminación, mediante la manipulación de alimentos.



• No hay muchos protozoos que sean parásitos del ser humano, pero algunos de ellos provocan enfermedades muy graves.• Se tratan con quimioterapia.

MALARIA O PALUDISMO: Esporozoos del género Plasmodium. Transmitidos por la picadura de la hembra del mosquito Anopheles. Endémica de países tropicales.

TOXOPLASMOSIS: Esporozoo Toxoplasma gondii. Se adquiere por ingestión de alimentos contaminados con este parásito. No produce lesiones, pero resulta peligroso para el feto.

ENFERMEDAD DEL SUEÑO: Flagelados Tripanosoma gambiensi, T. rhodosiense y T brucei.. Se transmite por las picaduras de la mosca tse-tse, siendo el ser humano el principal reservorio de esta enfermedad.

DISENTERÍA AMEBIANA: Sarcodino Entamoeba histolytica. Causada por quistes del protozoo en agua o alimentos contaminados con heces.


Epidemiología. INFECCIONES PARASITARIAS.


• Uso de los microorganismos u otras células para beneficio humano.(producción de alimentos, obtención de vacunas y antibióticos, control de plagas).• Se utilizan microorganismos:

• De crecimiento rápido.• Que puedan ser cultivados a gran escala.• Que produzcan una sustancia aprovechable en cantidad apreciable y en el menor tiempo posible.

4 – Microorganismos y biotecnología.

Biotecnología.

INDUSTRIAALIMENTARIA

INDUSTRIA FARMACÉUTICA

INGENIERÍA GENÉTICA

MICROBIANA


• VINAGRE:• Fermentación ácido acética sobre el vino y la cerveza.• Las bacterias transforman el alcohol en ácido acético.• Gluconobacter, Acetobacter.

• VINO:• Fermentación alcohólica sobre azúcares de las uvas.• Saccharomyces cerevisiae (levaduras).

• CERVEZA: • A partir del almidón de la cebada, arroz o maíz.• El almidón tiene que hidrolizarse para obtener maltosa y glucosa.• La fermentación la realizan las levaduras (S. cerevisiae).


INDUSTRIAALIMENTARIA


• PAN:• Fermentación alcohólica de S. cerevisae.• El CO2 producido queda retenido formando la miga de pan.• El alcohol etílico se volatiliza.

• PRODUCTOS LÁCTEOS:• Fermentación láctica de la lactosa de la leche → ácido láctico.• Streptococcus, Leuconostoc.• QUESO: fermentación de bacterias y hongos (Penicillium) de la cuajada.• MANTEQUILLA: fermentación de Streptococcus que agria la leche produciendo nata.• YOGUR: fermentación láctica de Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus termophilus.



• ANTIBIÓTICOS:• Son compuestos químicos antimicrobianos sintetizados por hongos y bacterias• PENICILINA:

• Descubierta en 1929 por A. Fleming.• Efectiva contra bacterias Gram +.

• ESTREPTOMICINA:•Efectiva contra bacterias Gram +, Gram – y Mycobacterium tuberculosis. (Antibiótico de amplio espectro).

• TETRACICLINAS:• Mayor espectro de actuación.

• ENZIMAS: • Interesan en la industria alimentaria, farmacéutica y textil.• PROTEASAS: se utilizan en detergentes bioactivos.• AMILASAS y GLUCOAMILASAS: obtención de edulcorantes y fármacos anticancerosos.


INDUSTRIA FARMACÉUTICA


• Consiste en la introducción de un gen (que produce una molécula de interés) en el genoma de una bacteria a través de sus plásmidos.• Las bacterias con estos fragmentos extra de ADN se reproducen y clonan el gen recibido.

USOS: obtención de fármacos, vacunas, hormonas, proteínas, vitaminas, plaguicidas.


INGENIERÍA GENÉTICA

MICROBIANA


• BIOTECNOLOGÍA AMBIENTAL: procesos mediados por microorganismos cuyo objetivo es la conservación y protección del medio ambiente.

5 – Microorganismos y medio ambiente.

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