BLOQUE 4: EL MUNDO DE LOS MICROORGANISMOS Y SUS

TEMAS 11 Y 12. MICROBIOLOGÍA. PAU
BLOQUE 4: EL MUNDO DE LOS MICROORGANISMOS Y SUS APLICACIONES.
Tema 11.- Microorganismos y formas acelulares.
1.- Concepto de microorganismo.
2.- Bacterias, virus y priones.
3.- Características generales de los virus. Diferencias y similitudes entre virus y organismos celulares.
4.- Composición y estructura de los virus. Criterios de clasificación de los virus en base a su forma, tipo de ácido nucleico que poseen, posesión de
cubierta/envoltura, y células que parasitan.
Tema 12.- Aplicaciones de los microorganismos. Implicaciones de los microorganismos en biotecnología, salud y medio ambiente.
5.- Concepto de microbiología industrial. Importancia social y económica.
6.- Aplicaciones de las fermentaciones: La fabricación del pan y del yogur como ejemplos de la utilidad de los microorganismos en el proceso de
transformación de alimentos.
7.- Los microorganismos y las enfermedades infecciosas humanas (pie de atleta, salmonelosis, SIDA y enfermedad de Creutzfeldt-Jakob).
ORIENTACIONES 2012
1.- Conocer el concepto de microorganismo y la diversidad de este grupo biológico.
2.- Concepto de bacteria, virus y priones.
3.- Comprender las diferencias entre la fase intracelular del virus y la fase extracelular (virión).
4.- Describir la composición y estructura de los virus. Establecer los criterios de clasificación de los virus en base a su forma, tipo de ácido nucleico que
poseen, posesión de cubierta/envoltura, y células que parasitan.
5.- Conocer de forma concisa qué tipo de microorganismo es el causante de algunas enfermedades infecciosas humanas y las características de la
enfermedad (pie de atleta, salmonelosis, SIDA y enfermedad de Creutzfeldt-Jakob).
6.- Reconocer la importancia de los microorganismos en numerosos procesos industriales (fabricación del pan y del yogur).
Eva Palacios Muñoz
1
TEMAS 11 Y 12. MICROBIOLOGÍA. PAU
Tema 11.- Microorganismos y formas acelulares. 1.- Concepto de microorganismo.
1. CONCEPTO DE MICROORGANISMO. CARACTERÍSTICAS DE LOS 3 REINOS.
Los microorganismos son un extenso grupo de seres vivos que sólo pueden ser vistos mediante microscopio óptico y electrónico.
Pueden existir como formas acelulares y celulares aisladas, libres e independientes. La disminución del tamaño celular, aumenta la relación superficie/
volumen. Las pequeñas dimensiones permiten que las reacciones metabólicas sucedan a gran velocidad, por lo que alteran en muy poco tiempo el medio y se
multiplican rápidamente.
1.1. CLASIFICACIÓN Y CARACTERISTICAS DE LOS 5 REINOS DE SERES VIVOS (nivel básico, de 1º ESO)
DOMINIO
TIPO DE CÉLULA
REINO
NÚMERO DE CÉLULAS
TIPO DE NUTRICIÓN
PROCARIOTA
Procariótica
1. MONERA
Unicelulares
Autótrofa o heterótrofa
(sin núcleo definido)
EUCARIOTA
Eucariótica
2. PROTOCTISTAS
Unicelulares o pluricelulares
Autótrofa o heterótrofa
(con núcleo definido)
3. HONGOS O FUNGI
Heterótrofa
4. METAFITAS O PLANTAS
5. METAZOOS O ANIMALES
Pluricelulares
Autótrofa (fotosíntesis)
Heterótrofa
TEJIDOS
No
Sí
1.2. CARACTERES DE LOS 3 REINOS DE MICROORGANISMOS (2º Bach.)
Existen 5 grupos de microbios o microorganismos, que sólo se relacionan entre sí por el tamaño: bacterias, algas, hongos, protozoos y virus. El árbol
filogenético universal de la vida surge de un antepasado procariota más sencillo (LUCA) y se divide en 3 ramas evolutivas: Bacteria, Eukarya y Archaea
ORGANIZACIÓN
DOMINIO
REINO
GRUPOS
CARACTERES
Celular
Procariota 1.Bacteria
Monera (taxonomía
Eubacterias o
Incluye un conjunto extraordinariamente variado de microorganismos
antigua)
bacterias
unicelulares procariotas.
verdaderas
Son procariotas, unicelulares o formando parejas, tétradas, filamentos o
agrupaciones regulares o irregulares
2.Archaea
Arqueobacterias
Son microorganismos procariotas primitivos adaptados a las condiciones
extremas.
Eucariota
3.Eukarya
1.Protoctista
Protozoos
Son microorganismos
Eucariotas acuáticos unicelulares no
eucariotas que evolucionaron
fotosintéticos (heterótrofos). Carecen
(acuáticos y unicelulares)
hace unos 2.500 millones de
de pared celular y son móviles.
Algas unicelulares años.
Eucariotas acuáticos unicelulares y
microscópicas
fotosintéticos (con clorofila)
2.Fungi (hongos)
Hongos
Eucariotas, heterótrofos (carecen de
microscópicos
clorofila) constituidos por individuos
unicelulares (levaduras), filamentosos
(mohos) y con setas.
Eva Palacios Muñoz
2
TEMAS 11 Y 12. MICROBIOLOGÍA. PAU
Acelular
-
-
Virus
Partículas subvirales
Son formas acelulares, como viroides y priones, parásitos intracelulares
obligados, formados básicamente por ácidos nucleicos y proteínas.
Los viroides están formados por una molécula de ARN y causan
enfermedades en plantas.
Los priones son partículas proteicas responsables de las encefalopatías
espongiformes (como la enfermedad de las “vacas locas”)
Viroides
Priones
1.3. CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS MICROORGANISMOS CELULARES (2º Bach.)
ORGANIZACIÓN
Celular
Procariota
Acelular
REINO
Bacterias
Protoctistas
Hongos
DOMINIO
(línea evolutiva
formada por reinos)
CARACTERÍSTICAS QUE PRESENTAN
Lípidos de membrana
Bacteria
Glicerolípidos. fundamentalmente
Archaea
Eucariota
Eukarya
Lípidos isoprenoides del tipo diéter
de diglicerol
Glicerolípidos, fundamentalmente
-
-
-
ORGANIZACIÓN
Procariotas unicelulares o formando parejas,
tétradas, filamentos o agrupaciones regulares o
irregulares
Pared celular
De peptidoglucano o mureína que
contiene ácido murámico
De seudopeptidoglucano (sin ácido
murámico)
Algunos la presentan; pero no es de
peptidoglucano
-
ARNr
ARNr bacteriano
ARNr arqueobacteriano
ARNr eucariótico
-
OBTENCIÓN DE ENERGÍA (METABOLISMO)
Fotosintéticas
Quimiótrofas
Respiración
Heterótrofas Saprófitas
Respiración o fermentación
Simbióticas
Parásitas
Eucariotas unicelulares, filamentosos o
Quimioorganotrofos
Respiración aerobia
coloniales.
o fermentaciones (Algunos organismos, adaptados a
ambientes anaerobios).
Eucariotas, constituidos por un conjunto de hifas Quimioorganotrofos
Respiración y fermentación
denominado micelio.
descomponedores
Eva Palacios Muñoz
Autótrofas
3
TEMAS 11 Y 12. MICROBIOLOGÍA. PAU
2.- Bacterias, virus y priones.
BACTERIAS, VIRUS Y PRIONES.
DIFERENCIAS Y SIMILITUDES ENTRE VIRUS Y ORGANISMOS CELULARES (nivel básico)
ORGANIZACIÓN
FUNCIONES VITALES
¿TIENEN VIDA?
Virus
Acelular (no son células sino
Sólo hacen reproducción si están
No, no son seres vivos y
macromoléculas) y de tamaño
dentro de una célula viva. No se
pueden permanecer latentes
muy inferior al de las bacterias nutren, ni se relacionan
(viriones)
independientemente.
Organismos
Celular (membrana,
Hacen las 3: nutrición, relación y
Sí, son seres vivos
célulares
citoplasma y material genético) reproducción
MODO DE VIDA
Parásitos obligados
intracelulares
CLASIFICACIÓN
Forman un grupo
aparte
Todos los tipos: vida
libre, saprófitas,
parásitas, simbiontes
En los 5 reinos de
los seres vivos
BACTERIAS: CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL REINO MONERAS (BACTERIAS)
(1º Bach.)
CARACTERES
BACTERIAS
Nº de células
Unicelulares
Tipo de célula
Procariota
Sin núcleo definido (ADN desnudo)
Sin orgánulos celulares
Con ultraestructura simple: pared bacteriana, membrana celular, citoplasma, cápsula , fimbrias, pili sexuales y
flagelos
Pared celular
Sí, compleja
Pigmentos
No, las fotosintéticas presentan bacterioclorofila
(Clorofila)
Morfología
Muy variada
Cocos, bacilos, espirilos, vibrios, espiroquetas, con apéndices y filamentosas. Agrupaciones en parejas, tétradas,
regulares o irregulares
Obtención de
Muy variada
Autótrofas
Fotosintéticas
energía (nutrición)
Quimiosintéticas o quimiótrofas
Heterótrofas
Fotosintéticas
Quimiosintéticas: saprófitas, simbióticas y parásitas
Necesidad de O2
Muy variada
Aerobias
Necesitan oxígeno del aire para vivir
Anaerobias
Estrictas
Sólo viven en ausencia de oxígeno
Facultativas
Pueden vivir con o sin oxígeno
Reproducción
Asexual
Bipartición y gemación
Fenómenos
Transformación
Transferencia de fragmentos de ADN
Sin intervención de virus
parasexuales:
libre,
con
o
sin
contacto
Transducción
Mediante virus
transferencia de
ADN
Conjugación
Transferencia de plásmidos conjugativos
mediante contacto y pili
Hábitat
Muy variados
Forma de vida
De vida libre, simbióticas o parásitas
Eva Palacios Muñoz
4
TEMAS 11 Y 12. MICROBIOLOGÍA. PAU
Importancia
ecológica y
patológica
Ejemplos
Son descomponedores y transformadores que cierran los ciclos biogeoquímicos.
Algunas producen antibióticos. Algunas causan enfermedades, como la tuberculosis y la lepra.
Son imprescindibles en biotecnología.
Escherichia coli, bacilo de la tuberculosis, etc.
BACTERIAS: CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL REINO MONERAS (II) (2º BACH)
Clasificación según: Eubacterias
Gram+
Se diferencian por la
pared celular,
composición y
(son más
metabolismo y
estructura de la pared
vulnerables)
celular
hábitat
Gram(son más
resistentes)
Archeobacterias
Son intermedias
entre las bacterias
y los eucariotas
PARED CELULAR DE LAS EUBACTERIAS
COMPONENTES
GRAM +
Capa de mureína
Gruesa
Ácidos teicoicos
+
Membrana externa
Lipopolisacáridos
-
Peptidoglucano < 90% de pared, forma una red que da varias capas
superpuestas. Carecen de membrana externa (son más vulnerables)
Por fuera: proteínas, polisacáridos y derivados de ácidos teicoicos
Peptidoglucano = 10% de pared, forma una red que da una sola
capa delgada comprendida entre 2 membranas: m. interna y
m.externa con Lipopolisacárido LPS (son + resistentes). Se une a
proteínas del periplasma
Se cree que son descendientes directos de los primeros organismos existentes en la Tierra,
pues viven en condiciones ambientales extremadas parecidas a las que debieron existir
entonces.
Sus membranas están formadas por lípidos isoprenoides y sus paredes celulares carecen de
mureína.
GRAM Fina
+
+
3. TIPOS DE BACTERIAS SEGÚN SU FILOGENIA U ORIGEN EVOLUTIVO (ESTUDIO DE LOS ARN RIBOSÓMICOS)
DOMINIO BACTERIA
DOMINIO ARCHAEA
(EUBACTERIAS)
(ARQUEOBACTERIAS)
Semejanzas
Unicelulares, procariotas, con estructura similar.
Diferencias
ARN ribosómico
Secuencia de nucleótidos distinta.
Pared celular
Peptidoglicano
Excepto los micoplasmas
Seudopéptidoglicano
Con otro ácido, en lugar del Nque carecen de pared
acetilmurámico (NAM).

Con
ácidos
grasos

Sin
ácidos
grasos
Lípidos de
membrana
 Ésteres de la glicerina
 Con cadenas hidrofóbicas derivadas del isopreno, que se unen a
la glicerina por enlace éter (-C- O –C-).
(-CO-O-C).
Genoma
Una molécula de ADN circular
Una molécula de ADN circular más pequeña.
Eva Palacios Muñoz
5
TEMAS 11 Y 12. MICROBIOLOGÍA. PAU
Origen
Tienen el mismo
origen que las
Arqueobacterias
Hábitats
Muy variados
Pero se separaron
pronto como otra línea
evolutiva distinta
Son intermedias entre las
bacterias y los eucariotas
Extremados:
Halófilas
Termoacidófilas
Se cree que son descendientes directos
de los primeros organismos existentes
en la Tierra, pues viven en condiciones
ambientales parecidas a las que
debieron existir entonces.
Medios hipersalinos
Tª extremadas o medios muy ácidos
Metanógenas
Metabolismo
Muy variado
Nº de reinos
12 linajes o grupos
bacterianos:
Eva Palacios Muñoz
Foto y quimiotrofas,
autótrofas y
heterótrofas.
Cianobacterias,
bacterias purpúreas y
verdes, bacterias Gram
+, etc.
Producen CH4 en anaerobiosis:
(estómago de rumiantes)
Adaptado a las condiciones extremas.
Respiración aerobia o anaerobia.
Muchas especies son autótrofas.
3 reinos.
6
TEMAS 11 Y 12. MICROBIOLOGÍA. PAU
5. TIPOS DE EUBACTERIAS SEGÚN EL MANUAL DE BERGEY
METABOLISMO Y EJEMPLOS
REQUERIMIENTO DE
OXÍGENO
Fotosintéticas con bacterioclorofila Anaerobias
y un sólo fotosistema (PSI)
asociado al sistema membranoso
(purpúreas) o en clorosomas
(verdes)
Cianobacterias Fotosintéticas con ficocianina y
Aerobias
clorofila a (algunas con
ficoeritrina).Fotosíntesis oxigénica,
como los eucariotas, con PSI y
PSII.
Algunas filamentosas fijan N2
atmosférico mediante heterocistos
(células incoloras mayores llenas
de N2)
Bacterias
Quimioautótrofas que oxidan
amonio a nitrito (Nitrosomonas) y
nitrificantes
nitrito a nitrato (Nitrobacter)
Azotobacter y Rhizobium
Bacterias
Aerobias
fijadoras de
nitrógeno
Espiroquetas
(IMPORTANTE)
ORGANIZACIÓN
ESTRUCTURA
PARED
CELULAR
CITOPLASMA
Bacterias
purpúreas y
verdes
Bacterias del
ácido láctico
Micoplasmas
Fermentativas (producen láctico)
Streptococcus y Lactobacillus
Mycoplasma neumoniae
(neumonía atípica)
Eva Palacios Muñoz
OTRAS
CARACTERÍSTICAS
ECOLOGÍA
HÁBITAT
-Sulfurosas (SH2)
-No sulfurosas
(moléculas orgánicas)
Células aisladas
o en colonias
filamentosas
(capa gelatinosa
externa)
Como las Gram
– (membrana
externa y una
fina pared de
peptidoglucanos)
Centroplasma
(ADN) y
cromoplasma
(sáculos de
pigmentos,
posibles
precursores de
tilacoides y
carboxisomas)
Cerrando el ciclo del
N para favorecer a
plantas
Simbiosis con
leguminosas
Gram -
Delgadas, largas
y ligeramente
onduladas
Anaerobias
facultativas
-Movilidad por
“reptación”
-Reproducción
asexual por
bipartición.
Hábitats muy
variados
(acuáticos)
Simbióticas con
hongos
(líquenes).
Algunas son
tóxicas y otras,
alimentos.
Suelo,
sedimentos
marinos
Algunas patógenas
Acuáticas,...
en animales y hombre
(Treponema pallidum)
Gram +
Colonias con
aspecto de
“huevo frito” en
agar.
Carecen de
pared celular
Con esteroles en
la membrana
plasmática
La mayoría son
parásitos obligados
de plantas, ser
humano y otros
animales,
produciendo
enfermedades
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TEMAS 11 Y 12. MICROBIOLOGÍA. PAU
1. CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL DOMINIO EUKARYA: LOS REINOS PROTOCTISTAS Y HONGOS. (1º Bach.)
REINO
PROTOCTISTAS
HONGOS
PROTOZOOS
ALGAS
Tipo de
Eucariótica animal
Eucariótica vegetal
Eucariota “vegetal”
célula
Pared celular No
Sí, de celulosa
Sí, de quitina
Pigmentos
No
Clorofila a
Clorofila b y c
No
(Clorofila)
(todas)
carotenoides,
ficobilinas
Nº de células Unicelulares
Unicelulares, pluricelulares
Unicelulares o filamentosos
filamentosos o coloniales
¿Tienen
No
No, talo
Sí, talo fúngico
Micelio vegetativo (formado por hifas o
Micelio?
constituido por:
filamentos)
Obtención de Heterótrofos
Pinocitosis y
Fotoautótrofas y
Heterótrofos con Absorción
de nutrientes
disueltos
en el medio
Micelio reproductor
(produce
esporas)
energía
con digestión
fagocitosis
quimioheterótrofas
digestión externa
(nutrición)
interna
Reproducción Asexual
Escisión
Asexual
Asexual
Gemación, esporas
binaria
Alternante
(división
múltiple)
Sexual
Conjugación
Sexual
Sexual
Fusión de gametos o de gametangios
en
Esporas
Ascosporas, basidiosporas,
condiciones
sexuales
zigospora, oospora
adversas
(quistes)
Acuáticos
Hábitat
Agua dulce o salada
Todos, sobre
Suelo o materia en descomposición
todo terrestres
 Saprófitos (viven en materia orgánica en
Forma de
De vida libre,
De vida libre (Fitoplancton)
descomposición).
vida
parásitos y
Simbióticas con hongos (líquenes)
 Algunos son parásitos de plantas o animales.
simbióticos
 Otros viven en simbiosis con algas o cianobacterias
(líquenes) o con plantas (micorrizas)
Importancia
Consumidores primarios y
Productores principales de materia Saprófitos (descomposición de la materia orgánica muerta).
ecológica y
secundarios.
orgánica y O2, debido a la
Contaminan habitualmente los laboratorios y hospitales
patológica
fotosíntesis oxigénica
(Aspergillus, etc.) produciendo infecciones (micosis)
Parásitos productores de
enfermedades (Trypanosoma:
hospitalarias y muertes.
enfermedad del sueño ,
Producción de antibióticos (penicilina, etc.) causante de la
Plasmodium: malaria)
muerte de bacterias.
Paramecium
Gelidium
Penicillium, moho que segrega el antibiótico penicilina
Ejemplos
Clasificación
Según mecanismos de
Según morfología, etc.
- Mohos (filamentosos, con micelio formados por hifas)
Eva Palacios Muñoz
8
TEMAS 11 Y 12. MICROBIOLOGÍA. PAU
locomoción
-Ciliados (cilios)
-Flagelados (flagelos)
-Sarcodinos (pseudópodos)
-Esporozoos (deslizamiento o
flexión), parásitos de animales e
inmóviles.
-Dinoflagelados
-Diatomeas
Euglenoides
Eva Palacios Muñoz
Con 2 flagelos,
membrana o pared
de celulosa.
Biolumniscentes.
“Mareas rojas”
Neurotoxinas
Pared de sílice con
2 valvas. Tierra de
diatomeas o trípoli
Sin cubierta rígida.
2 flagelos. Quistes
de resistencia
sequía
- Levaduras (unicelulares, cilíndricas u ovales, que se
reproducen por gemación)
- Setas (forman cuerpos fructíferos)
Según las esporas y las hifas:
 Zigomicetos (zigosporas), hifas no tabicadas. Ej. mohos
 Ascomicetos (ascosporas), hifas tabicadas. Ej. levaduras
 Basidiomicetos (basidiosporas), hifas tabicadas. Ej.
setas
 Deuteromicetos (sin esporas), hifas tabicadas. Ej.
Penicillium
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TEMAS 11 Y 12. MICROBIOLOGÍA. PAU
1. CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS MICROORGANISMOS EUCARIOTAS: PROTOCTISTAS (unicelulares y acuáticos)
REINO
PROTOCTISTAS
HONGOS
PROTOZOOS
ALGAS
MOHOS
Tipo de célula
Eucariótica animal
Eucariótica vegetal
Eucariótica
Eucariótica
Pared celular
No
Sí, de Celulosa
Sí, de Quitina
Sí, de Quitina
Pigmentos
No
Salvo algunos
Clorofila a
No
No
(Clorofila)
fitoflagelados
Nº de células
Unicelulares
Unicelulares
Pluricelulares,
Unicelulares
filamentosos con hifas
filamentosos o coloniales
Sí, con micelio
Micelio
No
No
No
Obtención de
QuimioRespiración
Fotoautótrofas y
Heterótrofos
Quimioenergía
organotrofos aerobia
quimioheterótrofas Respiración
heterótrofos
(nutrición)
Fermentaciones
(algunos, en
anaerobiosis)
Reproducción
Asexual
Escisión binaria
Sexual
En condiciones
adversas
Asexual
Alternante
Sexual
Hábitat
Acuáticos
Acuáticos
Forma de vida
De vida libre,
parásitos y
simbióticos
De vida libre
Importancia
ecológica y
patológica
Consumidores primarios y
secundarios
Ejemplos
Clasificación
Paramecium
Según mecanismos de
locomoción
Eva Palacios Muñoz
Asexual
Agua dulce o
mar
Fitoplancton
Simbióticas
Con hongos
(líquenes)
Productores de materia orgánica
y O2, debido a la fotosíntesis
oxigénica
Gelidium
Según pigmentos fotosintéticos,
etc.
Conidiosporas
formadas en
conidios
Muy abundantes:
sobre pan, queso, frutas.
Saprófitos Contaminando
laboratorios,
alimentos
Asexual
Alternante
(algunas)
Y TIPOS DE HONGOS
** LEVADURAS
Salvo algunas ocasiones
Respiración
Fermentación: obtención del
alcohol etílico de bebidas
alcohólicas (vino, cerveza) o del
pan
Por gemación
Con ascosporas
( n) producidas por meiosis
esporogénica
Medios muy azucarados: frutas, flores, corteza
de árboles
En simbiosis
Con animales
Algunas
parásitas
Micosis
Animales y hombre
(micosis)
Saprófitos
(descomponedores de la
materia orgánica muerta).
Producción de antibióticos
(penicilina, etc.) causante de
la muerte de bacterias.
Penicillium
Candida
Tipo de esporas y de hifas
Tipo de esporas y de hifas
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TEMAS 11 Y 12. MICROBIOLOGÍA. PAU
EJEMPLOS REPRESENTATIVOS DE LOS MICROORGANISMOS (IMPORTANTE)
IMPORTANCIA
MONERA
Ecológica
Productores de
materia orgánica
Fotolitotrofos
(fotosintéticos)
Cianobacterias
Quimiolitotrofos
Thiobacillus y
otros
Fijadores de N2
Bacterias:
Rhizobium y
Azotobacter
Consumidores primarios y secundarios
Descomponedores Quimiorganotrofos
Simbióticos
Grupo heterogéneo
de microorganismos
procariotas
autótrofos, fototrofos
y oxigénicos.
Oxidadores del azufre
de fuentes termales
submarinas, que
sostienen
ecosistemas
independientes de la
luz solar.
REINO
PROTOCTISTA
ALGAS
PROTOZOOS
Algas
---
HONGOS
Protozoos
Muchas bacterias
Hongos (mohos)
Líquenes y micorrizas
Líquenes
Escherichia coli
Bacterias del aparato
digestivo
Rhizobium
Raíces de
leguminosas
Patológica
Parásitos causantes de enfermedades
Productores de antibióticos
Económica Industria
alimenticia
Medio ambiente
Eva Palacios Muñoz
Fermentadores
Control
contaminación
Micobacterias:
Mycobacterium
Bacterias
actinomicetos:
Streptomyces
Bacterias de ácido
láctico:
Lactobacillus
Pseudomonas
Tuberculosis y
Lepra
Estreptomicina,...
Queso, yogur
Plasmodium
(malaria)
Levaduras
(Candida)
Candidiasis
Penicillium
Penicilina
Levaduras
Saccharomyces
Cerveza, vino
y pan
Eliminación de
plaguicidas y vertidos
de hidrocarburos
(petróleo)
11
TEMAS 11 Y 12. MICROBIOLOGÍA. PAU
2. IMPORTANCIA DE LOS MICROORGANISMOS EUCARIOTAS: PROTOCTISTAS Y TIPOS DE HONGOS (sin terminar)
REINO PROTOCTISTAS
REINO HONGOS
PROTOZOOS
ALGAS
MOHOS
Importancia
Consumidores primarios Productores de materia
Saprófitos (descomposición de la
ecológica
y secundarios.
orgánica y O2, debido a la materia orgánica muerta).
fotosíntesis oxigénica.
Producción de antibióticos (penicilina,
etc.) causante de la muerte de
bacterias.
Importancia
- Contaminan habitualmente los
laboratorios y hospitales (Aspergillus,
patológica
- causantes de
etc.) produciendo infecciones
enfermedades
hospitalarias y muertes.
- productores de
- Producción de antibióticos
medicamentos
(Penicillium segrega penicilina)
Importancia
económica
Trypanosoma
Ejemplo
gambiensis (enfermedad
del sueño)
Eva Palacios Muñoz
LEVADURAS
12
TEMAS 11 Y 12. MICROBIOLOGÍA. PAU
CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS VIRUS Y OTRAS PARTÍCULAS INFECCIOSAS ACELULARES (I):
Agentes infecciosos de estructura muy simple. Parásitos intracelulares obligados: para replicarse dependen de la maquinaria metabólica de la célula
hospedadora
VIRUS
PRIONES
Definición
Partículas microscópicas muy sencillas sin metabolismo, ni relación. Sólo pueden
Proteínas que sólo infectan animales y hombres
reproducirse dentro de una célula.
Nucleoproteínas Nucleocápsida
Glucoproteínas
Estructura
Acido nucleico
ADN o
Algunos tienen un tamaño 100
semejantes a proteínas veces menor que los virus más
ARN
celulares normales
pequeños.
Cápsida proteica Icosaédrica
(isoformas).
Helicoidal
Modo de
acción
Ciclo lítico
(virus virulentos)
Bicapa lipídica
Mata a la célula
Fijación, Penetración, Eclipse
Ensamblaje y Lisis
Ciclo lisogénico
No mata a la célula,
(virus atenuados o introduce su genoma
atemperados)
Origen
Compleja
Del hospedador
Envoltura
(algunos como rabia,
hepatitis, gripe,
viruela, SIDA)
Glucoproteínas
Provirus o
profagos (forma
integrada)
Célula lisogénica
Perdieron su complejidad y
conservaron información para su
replicación
2. Genes de las células
hospedadoras
Evolucionaron replicándose
independientemente de ellas
3. Otros virus
Por cambios genéticos de otro virus o
transferencia a otros hospedadores
(SIDA).
Virus bacteriófagos o fagos
Virus vegetales
Virus animales
Eva Palacios Muñoz
Pero son capaces de
autorreplicarse en las células.
Reconocimiento y
penetración
1. Restos evolutivos de
microorganismos parásitos
celulares muy sencillos
Hospedador Bacterias
Vegetales
Animales...
Carecen de ácido
nucleico
Posiblemente modifican Es decir, activan algún gen del
esta proteína celular
ADN celular para que codifique
normal o los genes que la proteína del prión.
la originan
La mayoría son proteínas de membrana de las
neuronas
Hombre.
Animales: vacas, ovejas
13
TEMAS 11 Y 12. MICROBIOLOGÍA. PAU
Efectos
patógenos

Enfermedades infecciosas (gripe,
sarampión, etc.) y cáncer

Ninguno ( inertes)
Eva Palacios Muñoz

En fase intracelular (virus)

En fase extracelular (viriones)
Enfermedades (infecciosas y hereditarias) degenerativas
del SN, de desarrollo lento:
 Enfermedad de Creutzfeldt- Jacob del hombre.
 E. de vacas locas (encefalopatía bovina espongiforme
o EEB).
 Prurito lumbar de ovejas.
Resisten a tratamientos físicos y químicos.
14
TEMAS 11 Y 12. MICROBIOLOGÍA. PAU
PARTÍCULAS INFECCIOSAS ACELULARES (II):
Agentes infecciosos de estructura muy simple.
Parásitos intracelulares obligados: para replicarse dependen de la maquinaria metabólica de la célula hospedadora
VIRUS
PRIONES
Definición
Partículas microscópicas muy sencillas (nucleoproteínas)
Proteínas que sólo infectan animales y hombres
sin metabolismo, ni relación. Sólo pueden reproducirse dentro de una
célula.
Proteínas semejantes a
Estructura
Nucleoproteínas Nucleocápsida Acido nucleico ADN o
Algunos tienen un tamaño 100
proteínas celulares normales
veces menor que los virus más
ARN
(isoformas).
pequeños.
Cápsida
Icosaédrica
proteica
Helicoidal
Compleja
Modo de
acción
Ciclo lítico
Ciclo lisogénico
Envoltura
Bicapa lipídica Del hospedador
(algunos como
rabia, hepatitis, Glucoproteínas Reconocimiento y
gripe, viruela,
penetración
SIDA)
Mata a la célula Fijación, Penetración, Eclipse
Ensamblaje y Lisis
No mata a la
célula,
introduce su
genoma
Virus
atenuados o
profagos
Origen
Virus vegetales
Animales...
Virus animales
Eva Palacios Muñoz
Posiblemente modifican esta
proteína celular normal o los
genes que la originan
Activan algún gen del ADN celular
para que codifique la proteína del
prión.
Célula lisogénica
- Restos de microorganismos parásitos celulares muy sencillos
- Genes de las células hospedadoras
- Otros virus
Hospedador Bacterias
Virus bacteriófagos o fagos
Vegetales
Carecen de ácido nucleico;
pero se autorreplican en las células.
La mayoría son proteínas de membrana de las neuronas
Hombre.
Animales: vacas, ovejas
15
TEMAS 11 Y 12. MICROBIOLOGÍA. PAU
Efectos
patógenos
Enfermedades infecciosas (gripe,
sarampión, etc.) y cáncer
- En fase intracelular (virus)
Ninguno ( inertes)
- En fase extracelular (viriones)
Enfermedades infecciosas y hereditarias degenerativas del SN, de
desarrollo lento:
- Enfermedad de Creutzfeldt- Jacob del hombre.
- E. de vacas locas
(encefalopatía bovina espongiforme).
- Prurito lumbar de ovejas.
Resisten a tratamientos físicos y químicos.
CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS VIRUS. DIFERENCIAS Y SIMILITUDES ENTRE VIRUS Y ORGANISMOS CELULARES.
Virus: Partículas microscópicas muy sencillas sin metabolismo, ni relación. Sólo pueden reproducirse dentro de una célula.
FASE
Intracelular (virus)
Extracelular (viriones)
EFECTOS PATÓGENOS
Enfermedades infecciosas (gripe, sarampión,
etc.)
y cáncer
Ninguno
( inertes)
DIFERENCIAS Y SIMILITUDES ENTRE VIRUS Y ORGANISMOS CELULARES (Repetida, nivel básico)
ORGANIZACIÓN
FUNCIONES VITALES
¿TIENEN VIDA?
Virus
Acelular (no son células sino
Sólo hacen reproducción si están
No, no son seres vivos y
macromoléculas) y de tamaño
dentro de una célula viva. No se
pueden permanecer
muy inferior al de las bacterias nutren, ni se relacionan
latentes (viriones)
independientemente.
Organismos
Celular (membrana,
Hacen las 3: nutrición, relación y
Sí, son seres vivos
célulares
citoplasma y material genético) reproducción
UTILIDAD DE LOS VIRUS
ESTUDIOS DE BIOLOGÍA
MEDICINA
MOLECULAR
Transcripción y traducción
Utilización de bacteriófagos
de enzimas
específicos para matar bacterias
patógenas
Estructura de rutas
Fabricación de vacunas
metabólicas
Eva Palacios Muñoz
ECOLOGÍA
Como insecticidas
ecológicos, que
no alteren el
medio
MODO DE VIDA
Parásitos obligados
intracelulares
CLASIFICACIÓN
Forman un grupo
aparte
Todos los tipos: vida
libre, saprófitas,
parásitas, simbiontes
En los 5 reinos de
los seres vivos
BIOTECNOLOGÍA
Introducción de genes en virus, que se
usarán como vectores para transformar
bacterias y prepararlas para que
produzcan la proteína deseada.
EVOLUCIÓN
Ciertos virus podrían desempeñar
un papel importante en la
evolución, como vectores de
transmisión de genes a todas las
células del planeta.
16
TEMAS 11 Y 12. MICROBIOLOGÍA. PAU
COMPOSICIÓN Y ESTRUCTURA DE LOS VIRUS. CRITERIOS DE CLASIFICACIÓN (II):
Forma, tipo de ácido nucleico que poseen, posesión de envoltura y células que parasitan.
ESTRUCTURA DE LOS VIRUS: Son Nucleoproteínas
PARTES
DEFINICIÓN
CONSTITUIDA POR/ …
Nucleocápsida Conjunto formado Acido
ADN o
por el ácido
nucleico
nucleico y la
cápsida
ARN
Cápsida
proteica
Estructura
proteica que
rodea al
A.N.
TIPOS DE VIRUS
Con 1 molécula o varias
(genoma fragmentado)
Circulares o lineales
Monocatenarios (mc) o
bicatenarios (bc)
Pueden ser de cadena
positiva (+)
(= polaridad que ARNm)
o negativa (-)
Los bicatenarios tienen las 2
polaridades a la vez (+/-)
Una o varias
cadenas
polipeptídicas
asociadas
Helicoidales
(sólo 1 tipo de proteínas)
Icosaédricos
(3 proteínas distintas)
Complejos
Capsómeros:
unidades
morfológicas
de la cápsida.
Envoltura
Membrana que
envuelve a la
nucleocápsida de
virus envueltos
No existe en virus
Eva Palacios Muñoz
Bicapa
lipídica
Glucopro
teínas
Procede de la célula
hospedadora
Proteínas codificadas por
genoma vírico
Envueltos
mc
bc
ESTRUCTURA
Circular
Desnudo
Envuelto
Lineal
Desnudo
Envuelto
Lineal +
Desnudo
Desnudo
EJEMPLO
PAPILOMA HUMANO
VIRUELA
ADENOVIRUS HUM.
HERPESVIRUS
PARVOVIRUS
ROTAVIRUS
mc
+
Desnudo
RINOVIRUS(RESFRIADO)
Envuelto
RUBÉOLA
RETROVIRUS (SIDA)
GRIPE
RABIA
TMV (virus del mosaico de
tabaco)
Rinovirus (resfriado)
bc
-
Envuelto
Cilíndrica, con la cápsida
rodeando al ácido nucleico
Poliédrica, esférica.
Icosaédricos: con 20 caras
triangulares
Nucleoide
Poxvirus (viruela)
Membrana
Cuerpos elípticos o
laterales.
Envoltura externa
Cabeza poliédrica (A.N.)
Fagos o virus de bacterias
Cola helicoidal (envainada o
no)
Collar
Placa basal con fibras y
ganchos o espículas.
Virus de la rabia, hepatitis,
gripe, viruela, SIDA
Forman las espículas, que
sobresalen de la envoltura y
son antígenos.
17
TEMAS 11 Y 12. MICROBIOLOGÍA. PAU
desnudos
Proteína
matricial
o
proteína
M
Da estabilidad
Desnudos
Enzimas de
virus
Polimerasas (de ARNm),
transcriptasa inversa,
neuraminidasas y lisozima
COMPOSICIÓN Y ESTRUCTURA DE LOS VIRUS. CRITERIOS DE CLASIFICACIÓN (I):
Forma, tipo de ácido nucleico que poseen, posesión de envoltura y células que parasitan.
CRITERIOS DE CLASIFICACIÓN
TIPOS
TIPOS DE VIRUS
Forma
Cilíndrica
Helicoidales
Poliédricos
Complejos
Envoltura
Con envoltura
Envueltos
Sin envoltura
Desnudos
Hospedador
Bacterias
Virus bacteriófagos o fagos
Vegetales
Virus vegetales
Animales...
Virus animales
Tipo de ácido nucleico
ADN
De ADN
- bicatenarios (bc)
- Circulares
- una molécula
monocatenarios
(mc)
lineales
- genoma fragmentado
ARN
De ARN
CLASIFICACIÓN DE LOS VIRUS (III)
ACIDO NUCLEICO
TIPO DE CÁPSIDE
ADN
Helicoidal
Poliédrica
ARN
Helicoidal
Poliédrica
ADN o ARN
Mixta (cabeza poliédrica, cola
helicoidal)
Eva Palacios Muñoz
ENVOLTURA
Desnudo
Con envoltura
Desnudo
Con envoltura
Desnudo
Con envoltura
Desnudo
Con envoltura
Desnudo
- polaridad +
- polaridad -
ENFERMEDAD QUE
PRODUCE
Infecciones en perros
Viruela
Infecciones en amígdalas
Herpes labial
Mosaico del tabaco
Paperas, rubéola, gripes
Poliomielitis
Bacteriófagos
18
TEMAS 11 Y 12. MICROBIOLOGÍA. PAU
OTRA CLASIFICACIÓN DE LOS VIRUS
TIPO
CARACTERÍSTICAS
Adenovirus
Coronavirus
Filovirus
Hepadhavirus
HERPESVIRUS
ORTOMIXOVIRUS
Su genoma es ARNmc- fragmentado. Es esférico,
con envoltura en la que sobresalen espículas
formadas por 2 tipos de proteínas (hemaglutininas
y neuraminidasas).
Papovavirus
Picornavirus
RETROVIRUS
Son virus ARNmc+, que poseen 2 copias idénticas
del genoma, un enzima especial, la transcriptasa
inversa, que realiza la retrotranscripción.
Rhabdovirus
Togavirus
NOMBRE DEL VIRUS
Corona
Ëbola
Hepatitis B
Virus de Ebstein-Barr
Herpes simplex
Herpes humano B
Varicela zoster
Influenza tipos A, B y C
ENFERMEDAD QUE PRODUCE
Resfriado común
Fiebre hemorrágica
Hepatitis, cáncer de hígado
Mononucleosis infecciosa (enfermedad del beso)
Herpes labial
Sarcoma de Kaposi
Varicela
Gripe
Infección de la parte superior del
tracto respiratorio
Virus del papiloma
humano
Hepatitis A
Poliovirus
VIH
Verrugas, cáncer del cuello del útero
Rabia
Rubéola
Rabia
Rubéola
Hepatitis infecciosa
Poliomielitis
SIDA
Síndrome de inmunodeficiencia
adquirida
CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES DEL VIRUS DEL SIDA: VIH o Virus de la Inmunodeficiencia Humana
Nucleocápsida Acido nucleico (ARN)
2 hebras de ARN, ligadas a una molécula de una enzima (transcriptasa inversa)
Cápsida proteica (P24)
Troncocónica, hueca y formada por la proteína P24. Dentro hay enzimas (integrasa, proteasa y
ribonucleasa)
Envoltura
Capa continua interna de proteínas
esférica
(P17)
Bicapa lipídica externa
Allí se incrustan proteínas (GP41) o
(del hospedador)
Se proyectan fuera de ella (GP120)
Eva Palacios Muñoz
19
TEMAS 11 Y 12. MICROBIOLOGÍA. PAU
LA REPRODUCCIÓN DE LOS VIRUS:
EL CICLO VÍRICO Y SUS FASES (ADSORCIÓN, PENETRACIÓN, ECLIPSE/ REPLICACIÓN, ENSAMBLAJE Y LIBERACIÓN).
Todas las materias primas necesarias (nucleótidos, aminoácidos, lípidos y glúcidos) proceden de la célula infectada
TIPO DE VIRUS SEGÚN SU CICLO
TIPO DE CICLO
DIFERENCIAS
EJEMPLOS
BIOLÓGICO
VÍRICO
¿MATA A LA CEL.?
¿CÓMO TERMINA?
Virus virulentos
Ciclo lítico
Sí
Con la liberación de partículas
víricas
Virus
Provirus o profagos (forma
Ciclo lisogénico
No
Introduce su genoma en el ADN
Bacteriófagos (son los
atenuados o
integrada de bacteriófagos)
de la célula hospedadora y
mejor conocidos)
atemperados
permanece en estado latente.
Eva Palacios Muñoz
20
TEMAS 11 Y 12. MICROBIOLOGÍA. PAU
PRIONES: CARACTERÍSTICAS GENERALES Y MODO DE ACCIÓN (I):
Agentes infecciosos de estructura muy simple. Parásitos intracelulares obligados: para replicarse dependen de la maquinaria metabólica de la célula
hospedadora. Son proteínas (glucoproteínas) que presentan 2 estructuras tridimensionales, con la misma secuencia de aminoácidos.Producen enfermedades
infecciosas, hereditarias, degenerativas del SN, de desarrollo lento
TIPOS DE CÉLULAS
Normales
Infectadas
Proteína Priónica (PrP)
Normal.o celular:
PrPc
Patológica o Scrapie: PrPsc
Estructura 2aria. que predomina
Hélice α (algunas láminas β)
Láminas β
MODO DE ACCIÓN
Posiblemente modifican esta
Cambio de conformación
proteína celular normal
(de hélice α a láminas β)
produciendo un efecto en
cascada
HOSPEDADORES
Animales
Humanos
ENFERMEDADES
PRIÓNICAS
Scrapie o prurito lumbar de
ovejas.
E. de vacas locas
(encefalopatía bovina
espongiforme o EEB).
El kuru
Enfermedad de CreutzfeldtJacob
CONSECUENCIAS
Insolubilidad, resistencia parcial a altas Tª, digestión por
proteasas
CONSECUENCIAS
Forman placas amiloides
(apilamientos sobre axones
neuronales)
SÍNTOMAS / ORIGEN
SÍNTOMA DE LA ENFERMEDAD
Degeneración neuronal de la encefalopatía
espongiforme (EE)
VÍA DE CONTAGIO
EXPLICACIÓN
La acumulación de placas
amiloides en los axones
neuronales produce la muerte
celular y, por ello, oquedades en
el tejido cerebral (E.E.)
Por transmisión de la EEB a
humanos (contagio)
Por ingestión
de
Carne
contaminada
Por consumo de harinas
cárnicas elaboradas con
restos de ovejas, pero a
bajas temperaturas (no
eliminaban priones)
Derivados
(cremas)
Material quirúrgico contaminado
Herencia
Eva Palacios Muñoz
Por mutación puntual del gen
que codifica para la proteína
priónica
21
TEMAS 11 Y 12. MICROBIOLOGÍA. PAU
Tema 12.- Aplicaciones de los microorganismos. Implicaciones de los microorganismos en biotecnología, salud y medio ambiente.
5.- Concepto de microbiología industrial. Importancia social y económica.
6.- Aplicaciones de las fermentaciones: La fabricación del pan y del yogur como ejemplos de la utilidad de los microorganismos en el proceso de
transformación de alimentos.
7.- Los microorganismos y las enfermedades infecciosas humanas (pie de atleta, salmonelosis, SIDA y enfermedad de Creutzfeldt-Jakob).
ORIENTACIONES 2011-12
6.- Reconocer la importancia de los microorganismos en numerosos procesos industriales (fabricación del pan y del yogur).
1. MICROBIOLOGÍA INDUSTRIAL O BIOTECNOLOGÍA MICROBIANA:
Procesos industriales que utilizan los microorganismos como base para la obtención de productos.
Cultivo de microorganismos a gran escala para realizar importantes transformaciones químicas y obtener productos comerciales mediante procesos de
fermentación.
Las fermentaciones industriales son cualquiera de los procesos microbianos, sean bioquímicamente o no, una fermentación, que permiten el cultivo de
microorganismos y la obtención de productos (antibióticos, vino y queso). La mayoría de las fermentaciones industriales se realizan en un recipiente
denominado fermentador o biorreactor. El microorganismo implicado es el agente de la fermentación.
Existen 3 grupos de microorganismos de interés industrial: actinomicetos y otras bacterias no fotosintéticas, mohos y levaduras.
2. ASPECTOS BÁSICOS DE LOS MÉTODOS Y TÉCNICAS MICROBIOLÓGICAS (II) (Sólo conceptos principales)
CONCEPTOS
DEFINICION
COMPONENTES
FUNCIÓN
Medios de
Preparado, para el crecimiento de
Agua y los nutrientes
Crecimiento de microorganismos formando colonias
cultivo
microorganismos, que contiene agua y los
necesarios.
nutrientes necesarios. Pueden ser líquidos o
Placas de Petri (cajas de vidrio
semisólidos (si se les añade agentes
circulares con tapadera) o
solidificantes como el agar)
tubos de ensayo
Agente de la
Es el microorganismo implicado
fermentación.
Fermentaciones Procesos microbianos, sean bioquímicamente o
Obtención de productos interesantes para el
industriales
no, una fermentación, que permiten el cultivo de
hombre (antibióticos, vino y queso).
microorganismos y la obtención de productos.
Fermentador o
Depósitos, de capacidad variable, que contienen Impulsor
Mezclar el medio de cultivo con los
biorreactor
un medio de cultivo líquido, donde se producirá
microorganismos industriales.
(sistema de palas interno)
la mayoría de las fermentaciones industriales
Conductos
Añadir el medio de cultivo y los microorganismos.
(fermentación o respiración aerobia) que rendirá Válvulas
Salida de los gases indeseables que se produzcan.
un producto.
Grifería
Extraer, periódicamente, el producto de
fermentación.
Cubierta externa de
Contrarrestar el calor que se libera en toda
enfriamiento
degradacion orgánica.
Eva Palacios Muñoz
22
TEMAS 11 Y 12. MICROBIOLOGÍA. PAU
Fermentadores
de Frings
Esterilización
Ingeniería
genética
Recipiente de madera, parcialmente relleno de
virutas de madera o serrín, inoculadas con
bacterias del ácido láctico.
Eliminación de todos los microorganismos de un Mediante calor, generalmente
medio de cultivo, material o utensilios de
laboratorio...
- Manipulación de genes de unas células a otras,
con la finalidad de obtener moléculas importantes
en Medicina o en el metabolismo humano.
- Procedimientos complejos que permiten aislar,
modificar y expresar el material genético.
Eva Palacios Muñoz
Eliminar posibles microorganismos no deseados o
contaminantes antes de realizar un cultivo



Obtener moléculas importantes en Medicina o
en el metabolismo humano.
Aislar, modificar y expresar el material genético.
Utiliza seres vivos modificados para producir
compuestos (insulina humana, etc.).
23
TEMAS 11 Y 12. MICROBIOLOGÍA. PAU
3. COMPARACIÓN ENTRE BIOTECNOLOGÍA TRADICIONAL Y BIOTECNOLOGÍA ACTUAL
BIOTECNOLOGÍA TRADICIONAL
BIOTECNOLOGÍA ACTUAL
Consiste en
Procesos industriales de crecimiento y cultivo de microorganismos a Aplicación industrial de la ingeniería genética
gran escala, usando técnicas clásicas de cultivo y de mejora genética Utilizar seres vivos modificados para producir compuestos como
(mutación, selección), para obtener productos comerciales.
insulina humana, etc.
Microorganismos Tal y como existen en la naturaleza
Microorganismos
Genéticamente estables y aptos para
empleados
nuevos,
alterados manipulación genética.
genéticamente
(OGM) Cultivables durante mucho tiempo
mediante métodos de Que crezcan rápidamente a gran escala
ingeniería genética
en medios de cultivo líquidos.
Objetivos
Transformación de algunas moléculas en otras más útiles (antibióticos, Obtener determinadas sustancias útiles (algunas hormonas, etc.)
vacunas, etc.).
que no producen de forma natural.
Procedimientos
Fermentaciones alcohólica, láctica o butírica (algunas ya utilizadas en Ingeniería genética:
biotecnológicos
civilizaciones muy antiguas).
Procedimientos complejos que permiten aislar, modificar y expresar
Es importante controlar las características físico- químicas del proceso el material genético.
para aumentar el rendimiento.
Ej. Secuenciación del ADN (Proyecto Genoma Humano).
Aplicaciones en Alimentaria
Fabricar pan, vino, cerveza, queso y leches Fermentaciones microbianas.
industrias
fermentadas.
Farmaceútica
Obtener
Difteria,
viruela,
sarampión, Obtener vacunas.
vacunas
poliomielitis, tosferina, tétanos y Diagnóstico clínico.
meningitis
Terapia génica.
Antibióticos
Penicilina
G,
cefalosporinas,
estreptomicina,
cloranfenicol,
tetraciclina
Nuevos
Moléculas bioactivas.
fármacos
Agropecuaria
Biotecnología
ambiental
Obtener
proteína Proteína
unicelular:
microbiana
para (células de levadura de
piensos
cerveza)
Insecticidas biológicos.
Eliminación de la Eliminación de residuos humanos
contaminación
(biorremediación)
Producción
microbiana
de
compuestos
biodegradables
Control de plagas Insecticidas biológicos (bioinsecticida Bt: proteína
producida por la bacteria Bacillus thurigiensis))
de insectos
Eva Palacios Muñoz
Obtención de plantas y animales transgénicos.
Clonación de animales.
Tratamiento microbiológico de aguas residuales
Vertidos tóxicos: residuos industriales, pesticidas,
pesados.
Biodegradación del petróleo
metales
24
TEMAS 11 Y 12. MICROBIOLOGÍA. PAU
4. APLICACIONES DE LA BIOTECNOLOGÍA TRADICIONAL (II) (RESUMEN MÁS COMPLETO)
CAMPO DE APLICACIÓN
PRODUCTO OBTENIDO
MICROORGANISMO UTILIZADO
 Bacterias del acético y láctico.
En industrias
Alimentaria
Pan, vino, cerveza, queso y leches fermentadas.
 Levaduras.
Farmaceútica
Vacunas
Difteria, viruela,
Bacterias o virus causantes de esas enfermedades
sarampión,
poliomielitis, tosferina,
tétanos y meningitis.
Hongo Penicillium chrysogenum
Antibióticos
Penicilina G
Hongo Cephalosporium
Cefalosporinas
Bacterias Streptomyces.
Estreptomicina,
Bacterias gram + del suelo,
cloranfenicol,
pertenecientes al grupo de
eritromicina y
ascomicetos
tetraciclina.
Nuevos fármacos
Moléculas bioactivas
 Células de levadura de cerveza (S. cerevisiae)
Agropecuaria
Proteína microbiana
Proteína unicelular
para piensos
 Algas, como Spirulina sp.
Bacterias Pseudomonas
En el medio
Control de la
Eliminación de residuos Compuestos
Los usan como fuente de
ambiente
contaminación
humanos
xenobióticos
carbono
(Biotecnología
(plaguicidas, etc.)
ambiental)
Basura
Compostaje
Tratamiento microbiano
fermentativo que elimina
muchos residuos de los
vertederos
Aguas residuales
Depuración de aguas
Tratamientos físicoresiduales
químicos y microbianos.
Bacterias Pseudomonas y Nocardia.
Hidrocarburos
(vertidos de petróleo)
Bacteria Alcaligenes
Producción microbiana Bioplásticos
Almacena sus reservas de
eutrophus
de compuestos
C como PHA (poli- betabiodegradables
hidroxialcanos o polihidroxialcanoatos)
Bacteria Bacillus
Control de plagas Insecticidas biológicos Bioinsecticidas
Bioinsecticida Bt: proteína
thurigiensis.
de insectos
producida por la bacteria
Eva Palacios Muñoz
25
TEMAS 11 Y 12. MICROBIOLOGÍA. PAU
5. APLICACIONES DE LOS MICROORGANISMOS EN INDUSTRIA ALIMENTARIA: TRANSFORMACIÓN DE ALIMENTOS:
APLICACIONES DE LAS FERMENTACIONES: Ej. LA FABRICACIÓN DEL PAN Y EL YOGUR
BIOTECNOLOGÍA TRADICIONAL: Conjunto de procesos industriales en los que se cultivan microooganismos a gran escala, para obtener productos
comerciales.
BACTERIAS DEL ÁCIDO LÁCTICO
LEVADURAS
FABRICACIÓN DEL QUESO Y
YOGOURT
Bacterias lácticas (Lactobacillus
Microorganismos
bulgaricus y Lactococcus)
utilizados
Tipo de fermentación Láctica: degradan lactosa a ácido
láctico
Sustratos
de Leche y suero de la leche
fermentación
(medio de cultivo)
Productos obtenidos Queso, yogourt, cuajada, etc.
Lactatos de Fe, Ca y Na usados en
Medicina e industrias de plásticos.
FABRICACIÓN DE VINO Y CERVEZA
FABRICACIÓN DEL PAN
Saccharomyces ellipsoideus (vino)
Saccharomyces cerevisiae (pan)
Saccharomyces cerevisiae (cerveza)
Alcohólica: degradación de la glucosa a etanol, CO2 y ATP.
Glucosa (azúcar de uva y granos de semilla de Glucosa (azúcares de la harina de
cebada o malta respectivamente).
trigo).
Pan, vino, cerveza, bebidas destiladas, etanol (disolvente orgánico para industria química).
USOS INDUSTRIALES DE BACTERIAS DEL ÁCIDO LÁCTICO: FABRICACIÓN DEL QUESO
ETAPAS
AGENTE
DETALLES
1. Transformación de leche
Se añaden bacterias lácticas
Variación en el pH que produce la coagulación de las proteínas de la leche.
Streptococcus cremoris o S. lactis a la
en cuajada
También se produce un suero sobrante.
leche.
Se añade la enzima renina o cuajo (a
Proteína, producida actualmente por microorganismos mediante ingeniería
veces)
genética, que coagula proteínas y cuaja la leche.
La cuajada se prensa y envuelve en una tela seca.
Extractos de cardo marinero (a veces)
2. Maduración del queso
Enzimas de levaduras
Quesos blandos Hidrólisis parcial de grasas e
y hongos Penicillium
Hidrólisis de algunas proteínas que originan aminoácidos libres.
Bacterias lácticas
Quesos duros
Eva Palacios Muñoz
26
TEMAS 11 Y 12. MICROBIOLOGÍA. PAU
APLICACIONES DE LOS MICROORGANISMOS EN INDUSTRIA ALIMENTARIA
USOS INDUSTRIALES DE LEVADURAS: FABRICACIÓN DE VINO Y CERVEZA Y DEL PAN
Importancia de levaduras
Son los microorganismos más usados en los procesos industriales
Utilidad
Fabricación de alcohol y bebidas alcohólicas (vino, cerveza y licores) y el pan.
Fuente de alimento, de vitaminas y factores de crecimiento.
Técnicas de ingeniería
Han ido seleccionando y mejorando las cepas de levaduras utilizadas
genética
Cultivo
En grandes fermentadores aireados, en un medio que contiene compuestos residuales de la purificación del azúcar de caña
y remolacha.
PRODUCCIÓN DE VINO: producto obtenido por fermentación alcohólica de zumos de frutas (uvas) u otros materiales ricos en azúcar.
ETAPAS
RECIPIENTE
DETALLES
1. Prensado de la uva
Prensa
1. Trituración de uvas y obtención
del mosto (zumo rico en glucosa y
fructosa)
2. Esterilización y adición de las cepas
Cuba de fermentación
2. Transformación del mosto por
Los microorganismos de la piel de la uva
deseadas
3. Fermentación del mosto
Inoculación de la cepa de levadura deseada
Saccharomyces cerevisiae o
Saccharomyces ellipsoideus
4. Fermentación maloláctica
Tanque de
3. Fermentación alcohólica y
A Tª < 29º C, para el vino tinto
sedimentación
fermentación maloláctica
5. Eliminación del sedimento
4. Trasiego o separación del vino y El sedimento contiene la levadura y un
el sedimento
precipitado orgánico.
5. Envejecimiento
Cubas de
5. Almacenamiento para
envejecimiento o
envejecimiento
barricas
Eva Palacios Muñoz
27
TEMAS 11 Y 12. MICROBIOLOGÍA. PAU
PRODUCCIÓN DE CERVEZA: Producto obtenido por fermentación alcohólica de cereales (cebada).
MALTEADO
MOLIDO E HIDRÓLISIS
ADICIÓN DE
HERVIDO
LÚPULO
Obtener malta a partir de Molido de la malta y liberación de las Para impedir el Se hierve la mezcla
las semillas de cebada amilasas (enzimas hidrolíticas del desarrollo de para desnaturalizar las
(humedecer,
dejar almidón que lo degradan hasta bacterias y dar amilasas e impedir su
germinar y secar )
glucosa) producidas por germinación el
sabor acción
de las semillas.
amargo.
ADICIÓN DE
LEVADURAS
Saccharomyces
cerevisiae
producirán
la
fermentación de la
glucosa
PRODUCCIÓN DE PAN: Producto obtenido por fermentación alcohólica de cereales.
ADICIÓN DE LEVADURAS
HIDRÓLISIS
FERMENTACIÓN
cerevisiae
Se mezcla harina de cereales y Las enzimas amilasas de la harina Saccharomyces
agua, sal, azúcar y una pequeña (activadas por el agua) convierten el producirá la fermentación de la
cantidad de levadura
almidón, de los granos de cereal, en glucosa, rindiendo alcohol etílico y
maltosa y glucosa.
CO2.
Eva Palacios Muñoz
MADURACIÓN
Se separa la
levadura,
se
deja madurar,
se
filtra
y
pasteuriza.
COCCIÓN
Eliminación del alcohol de la
masa y destrucción de las
células de levadura.
28
TEMAS 11 Y 12. MICROBIOLOGÍA. PAU
8. LOS MICROORGANISMOS Y LAS ENFERMEDADES INFECCIOSAS HUMANAS (I)
1. PATOGENEIDAD MICROBIANA: CONCEPTO DE PARASITISMO Y PATOGENEIDAD: Los parásitos son patógenos y los patógenos son parásitos
CONCEPTO
DEFINICIÓN
PARASITISMO
Tipo de relación intra o interespecífica en la que un ser se beneficia
La relación que se establece es (+ -)
(parásito) y otro se perjudica (hospedador).
PARÁSITOS
Son microorganismos que se desarrollan sobre otros seres vivos.
El parásito suele ser más pequeño y, aunque su
finalidad es la “explotación”, acaba produciendo la
enfermedad y muerte, más o menos lenta, del
hospedador
PATOGENEIDAD
Capacidad, que presentan algunos microorganismos invasores
A veces, se debe a toxinas o enzimas extracelulares
(patógenos), de producir una enfermedad infecciosa.
VIRULENCIA
Grado de patogeneidad
Grado en que un microorganismo
Depende de los
Poder invasor o
patógeno es capaz de producir una
mecanismos que usan
invasividad
enfermedad.
para hacer daño
Toxigenicidad
PATÓGENO
Parásito que origina una enfermedad.
Virus, algunas bacterias, hongos y protozoos.
Cualquier microorganismo capaz de causar enfermedades
infecciosas.
Cepas Virulentas
Con capacidad de invasión
Son poblaciones de
Causan enfermedades
microorganismos que
producción de toxinas
No virulentas o inocuas
No causan enfermedades
2. LA INFECCIÓN MICROBIANA
INFECCIÓN: Crecimiento de los microorganismos en el seno de los tejidos del hospedador.
Resultado de la interacción de dos elementos: microorganismo invasor y organismo invadido.
Receptividad: predisposición favorable que presenta el organismo, necesaria para ser invadido por un patógeno.
FASES DE LA INFECCIÓN MICROBIANA
1. Entrada en otro organismo a través de heridas o membranas mucosas (que tapizan los tractos digestivo, respiratorio y reproductor).
2. Mantenimiento y multiplicación en los tejidos del hospedador.
3. Período de incubación: período de tiempo en que aún no aparecen los síntomas de la enfermedad……
FASES
CONCEPTO
MECANISMO
EJEMPLO
Adherencia
Unión específica del microorganismo a las células del hospedador
Intervienen macromoléculas de Ej. Cubiertas de virus y bacterias
la superficie del microbio
Intervienen fimbrias
Bacterias
Invasión
Penetración de los microorganismos a través de los epitelios
(roturas)
Crecimiento
Multiplicación Aumento (exponencial) en el nº de células de una
microbiano
población de microorganismos
Eva Palacios Muñoz
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TEMAS 11 Y 12. MICROBIOLOGÍA. PAU
Infección
Patogeneidad
Los microorganismos permanecen en el foco de
infección
Generalizada Los microorganismos se extienden por los vasos
o sistémica
sanguíneos hasta diferentes órganos
Capacidad de causar enfermedad
FASES
Entrada
DEFINICIÓN
Penetración de los
microorganismos a través de los
epitelios (roturas)
Colonización y
multiplicación
Diseminación: distribución de los
microorganismos por las zonas
más adecuadas para su desarrollo
Establecimiento
de la virulencia
Transmisión
Bacteria Staphyllococcus en espinillas
y forúnculos
Localizada
Grado en que un microorganismo
patógeno es capaz de producir
una enfermedad.
Salida del microorganismo para
transmitirse a otros individuos.
TIPOS
Vías de entrada: Piel y mucosas
intactas.
Picadura de un artrópodo.
Herida o mordedura de un
animal.
Aire, agua, alimentos,
transfusiones e instrumental
médico.
Infecciones superficiales
Infecciones generalizada o
sistémica
Transmisión directa
T. indirecta
Eva Palacios Muñoz
EJEMPLO
Los microorganismos permanecen en
el foco de infección
Los microorganismos se extienden
por los vasos sanguíneos hasta
diferentes órganos
Bacteria Staphyllococcus en
espinillas y forúnculos
Por contacto
Por transmisión vertical
Por inoculación
Objeto infectado, aire, agua,
alimentos
Vector
Por saliva, sangre o semen
Por la placenta
Transfusiones, etc.
Animal infectado
intermediario
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TEMAS 11 Y 12. MICROBIOLOGÍA. PAU
10. FACTORES DE LA PATOGENEIDAD MICROBIANA O FACTORES DE VIRULENCIA (NO CON DETALLES)
VIRULENCIA: Grado en que un microorganismo patógeno es capaz de producir una enfermedad.
La virulencia de los patógenos se debe, generalmente, a
su capacidad para reproducirse en los tejidos del hospedador, a su poder invasor o a su facilidad para colonizar superficies (piel o mucosas).
La patogeneidad y la virulencia pueden ir ligadas a la toxicogeneidad.
TOXICOGENEIDAD: Capacidad de muchos microorganismos para producir unas sustancias llamadas toxinas
CONCEPTO
TIPOS
EFECTOS
Toxinas
Son proteínas o lipopolisacáridos que causan Exotoxinas
Lesionan o destruyen las
daños concretos en el hospedador
infectadas.
Endotoxinas
Interfieren en su metabolismo
TIPOS DE TOXINAS: CARACTERÍSTICAS DE LAS ENDO Y EXOTOXINAS
CARACTERÍSTICAS
EXOTOXINAS
Liberación o no
Se liberan al medio extracelular
Microorganismo productor
Naturaleza química
Bacterias Gram + y Gram Proteínas
¿Resisten el calor?
Efectos en el hospedador
Efectos
inmunológicos:
¿Inducen la formación de
anticuerpos?
Toxicidad
Tipos y ejemplos
No, se desnaturalizan
Específicos sobre tejidos
Sí
Alta, hasta en dosis muy pequeña
Enterotoxinas Toxoinfecciones
alimentarias
Citotoxinas
Neurotoxinas
Eva Palacios Muñoz
Interfieren en la
transmisión
de
impulsos
nerviosos
Producidas
por
Salmonella
Toxina colérica
T. diftérica
T. botulínica y tetánica
células
ENDOTOXINAS
No se liberan al medio (sólo cuando se lisa la
bacteria)
Bacterias Gram Lipopolisacáridos, de las El lípido A y
paredes celulares, formados el polisacárido O
por
Sí, son resistentes al calor (termoestables)
Generales, produciendo fiebre y shock
No
Baja
Lipopolisacáridos de las
membranas
bacterianas
Gram-
Brucella (brucelosis)
Bordetella
pertussis
(tos ferina)
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TEMAS 11 Y 12. MICROBIOLOGÍA. PAU
11. LOS MICROORGANISMOS Y LAS ENFERMEDADES INFECCIOSAS HUMANAS
ENFERMEDADES
INFECCIOSAS
HUMANAS
Pie de atleta o
tiña podal
Salmonelosis
(toxoinfecciones
alimentarias
producidas
por
enterotoxinas)
SIDA
Enfermedad
de
Creutzfeldt-Jacob
AGENTE PATÓGENO
SÍNTOMAS
VÍA DE CONTAGIO
Hongo
Tiña
Bacteria
Salmonella sp.
Dolor repentino de cabeza, escalofríos,
vómitos, diarrea y fiebre.
Personas portadoras o animales
de sangre caliente (gallinas,..):
ingestión
de
productos
elaborados con huevos crudos.
Virus
VIH-1 y VIH-2
Nerviosos, digestivos e infecciones muy
características
(Generalmente se necesita una
lesión en la piel)
Sanguínea
Relaciones sexuales
Materno-fetal
- Por transmisión de la EEB a
humanos por ingestión de
carne contaminada o derivados
- Material quirúrgico contaminado
Prión
TRATAMIENTO
Fungicidas
La acumulación de placas amiloides en
los axones neuronales produce la muerte
celular y, por ello, oquedades en el tejido
cerebral (encefalopatía espongiforme o
E.E.)
AZT
12. CARACTERÍSTICAS DE LA ENFERMEDAD SIDA (Síndrome de Inmuno Deficiencia Adquirida):
Enfermedad que ha provocado gran alarma social por sus efectos y su rápido incremento: > 42 millones de casos y mortalidad = 50%.
Causa: El agente etiológico es el virus (VIH) que ataca a las células del sistema inmunológico (linfocitos T colaboradores o linfocitos T4, células dendríticas y
macrófagos)
CARACTERÍSTICAS DEL VIRUS DEL SIDA: VIH o Virus de la Inmunodeficiencia Humana
Pertenece a los RETROVIRUS : Son virus ARNmc+, que poseen 2 copias idénticas del genoma, un enzima especial, la transcriptasa inversa, que realiza la
retrotranscripción.
INMUNODEFICIENCIA: Incapacidad del sistema inmunitario de atajar las infecciones microbianas (el enfermo queda indefenso ante infecciones microbianas y
puede aumentar la incidencia de algunos cánceres).
INMUNODEFICIENCIA ADQUIRIDA: Se adquiere a lo largo de la vida, después del nacimiento. Ej. Invasión de algunos microorganismos patógenos, como el
virus del SIDA
Eva Palacios Muñoz
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TEMAS 11 Y 12. MICROBIOLOGÍA. PAU
PERSONAS DE RIESGO: Homosexuales. Heroinómanos. Transfundidos. Personas relacionadas sexualmente con enfermos de SIDA. Hijos de madres
afectadas
FASES Y SÍNTOMAS DEL SIDA
FASES
DURACIÓN
SÍNTOMAS
(Nerviosos, digestivos e infecciones muy
características)
Incubación
Infección aguda
1-6 semanas
Fase
asintomática
(se sienten bien,
pero son
seropositivas)
Hasta 10 años
Puede haber síntomas menores persistentes
(diarreas, etc.)
Fase sintomática
(aparición de
infecciones
microbianas y
ciertos tumores)
3 años
después
mueren el 95%
Encefalopatía por
VIH
Caquexia por VIH
Tuberculosis,
herpes,…
Sarcoma de Kaposi,
linfomas.
Eva Palacios Muñoz
No
Parecidos a los de la gripe o ninguno.
Nervioso
Digestivo
Infecciones
oportunistas
(Cáncer de piel
maligno)
RESPUESTA INMUNITARIA
CONSECUENCIAS
Comienza a producir anticuerpos
anti-VIH contra el virus
Intensa Los linfocitos B
producen anticuerpos
específicos contra
antígenos del virus
Los linfocitos T
citotóxicos destruyen
algunas células
infectadas
El aparato inmunitario está muy
deteriorado.
El tratamiento con AZT detiene la
reproducción viral y disminuye
las infecciones
Son portadoras de anticuerpos
anti-VIH o seropositivas.
Va disminuyendo su proporción de
linfocitos T4
El virus se va replicando
lentamente durante meses o años
Cuando el nº de lifocitos T4
desciende por debajo de un nº
crítico, aparecen los síntomas de
la enfermedad y aumenta el nº de
virus. Alternancia de etapas de
mejora y de recaída y muerte del
95%
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