Métodos de Trabajo

Esterilización

• Físicas: Calor → Húmedo: Autoclave (más específico).
  → Seco.
• Químicas:
  → Agentes microbicidas (matan microorganismos): bactericidas, fungicidas y viricidas.
  → Agentes estáticos (frenan el crecimiento del microorganismo): bacteriostáticos, fungistáticos y viristáticos.

Se denomina esterilización al proceso por medio del cual se obtiene un producto libre de microorganismos.

Pasteurización

• Forma de controlar microorganismos sin hacer que cierto alimento pierda sus propiedades. Controla la población bacteriana con calor (no más de 60 °C), como la leche, el vino, etc.

Técnicas de Cultivo

• Cepas: población conseguida a partir de una bacteria; necesitamos:
• Un medio → Sólido
  → Líquido: solución acuosa que necesita llevar: fuente de C, fuente de N, fuente de energía.

Para conseguir una cepa pura, Koch utiliza una patata con la cual consigue hacer una extensión de la misma y deja aisladas cepas de bacterias puras.

Observación

Técnicas:
Tinción diferencial: teñirlos a todos distintos;
Tinción específica: se emplean dos colorantes;
Tinción simple: un único colorante.

Ciclo de Crecimiento

Esto ocurre en un cultivo cerrado, donde haya una cantidad de nutrientes determinada que va agotándose. Otro tipo de cultivo sería el continuo, donde se irían añadiendo nuevos recursos a medida que se van acabando.

Clasificación de los Seres Vivos

Reino Moneras: bacterias;
Reino Protoctista: protozoos;
Reino Fungi: hongos;
Acelulares: virus y priones.

Bacterias

Procariontes: Tamaño (0,1-50mm); aislados o grupos; repasan estructura.

Funciones

• Nutrición: fotótrofos, quimiotrofos, autótrofos, heterótrofos, facultativos.
• Reproducción: asexual por bipartición.
• Fenómenos parasexuales:
  → Transformación: capta ADN del medio. No hay contacto entre bacterias.
  → Transducción: vehículo de entrada del ADN. Es un bacteriófago.
  → Conjugación: relación; cambios metabolismo; flagelos; endosporas: la bacteria desarrolla una cubierta frente a cambios en el medio y vive con actividad metabólica mínima hasta que el medio vuelve a ser estable.

Clasificación de las bacterias

Gram -: pared celular (10% Mureína y lipoproteínas);
Gram +: pared celular gruesa de Mureína;
Micoplastos: no tienen pared celular (neumonía atípica);
Arqueobacterias: anaerobias la mayoría. Pared celular sin Mureína.

Protozoos

Organismos móviles cuyos medios de locomoción son variados; incluyendo tanto especies fotosintéticas como heterótrofas. Se reproducen asexualmente por bipartición aunque en ambientes adversos se pueden producir procesos sexuales. Según su movilidad se clasifican en:
Flagelados: con 1 o más flagelos. Son de vida libre o parásitos;
Sacordinos: se mueven por pseudópodos. Libres o parásitos;
Ciliados: con cilios;
Esporozoos: generalmente inmóviles. Parásitos.

Algas Microscópicas

Organismos eucariontes con cloroplastos, por tanto, autótrofos fotosintéticos (clorofila). Se reproducen tanto sexual como asexualmente. Algunos son móviles por poseer flagelos; otros pueden ser fijos. Viven en medios acuáticos o terrestres con mucha humedad. Algunos se asocian simbióticamente con hongos para formar líquenes.
La mayor parte del oxígeno de la atmósfera procede de su fotosíntesis. La mayoría posee pared celular cuyo polímero más corriente es la celulosa o la quitina.

Hongos

Organismos eucariontes y heterótrofos, uni o pluricelulares con reproducción tanto sexual como asexual. Algunos producen esporas sexuales en el gametangio; también pueden producir «esporas asexuales» resistentes a la desecación para permitir colonizar otros medios. Presentan pared celular propia de los hongos. Son descomponedores de la materia orgánica y forman el humus.

Estructura

Todos los hongos, excepto los unicelulares, presentan un cuerpo llamado micelio vegetativo, formado por un sistema de filamentos llamados hifas, cuya función es la absorción de nutrientes. Éstos forman el micelio reproductor, que produce las esporas.

Reproducción

Asexual: levaduras u hongos unicelulares por gemación.
Sexual: tiene lugar mediante la fusión de gametos unicelulares o hifas especializadas.

Tipos de hongos

Filamentosos o moho: formados por hifas que se entrecruzan formando el micelio; algunos dan lugar a hifas aéreas que producirán esporas asexuales llamadas conidios.
Setas: hongos filamentosos que forman micelios llamados setas.
Levaduras: unicelulares y se reproducen asexualmente. Algunas tienen alternancia de generaciones (ciclo diplohaplonte); se combina asexual y sexual.
Hongos mucosos.

Virus

Medawar, médico y fisiólogo. Premio Nobel 1960. Dijo: «El virus es un fragmento de malas noticias envuelto en proteínas».

Se forma de: Ácido nucleico + Cápsida.

Parásitos obligados: Fase extracelular inerte y fase intracelular móvil.
Tamaño de 0,02 y 0,3 μm (E. Coli)

Clasificación de los virus

Según el huésped pueden ser: bacteriófagos, virus animales o virus vegetales.
Según el material genético pueden ser: monocatenarios o bicatenarios:
ADN: adenovirus;
ARN: Retrovirus.

Estructura y composición de los virus

Virus simetría helicoidal;
Virus simetría icosaédrica;
Virus complejos.

Ciclo vital de los virus

Ciclo lítico

El virus se introduce y empieza a actuar y reproducirse. La célula hospedadora muere.

1. Entrada del virus en la célula hospedadora: Virus envueltos: en este caso, entra la propia cápside dentro de la célula y, una vez dentro, se produce la descomposición.
2. Replicación y síntesis de los componentes vitales: Si el virus contiene ARN, la replicación se produce en el citoplasma; si tiene ADN, en el núcleo.
3. Los bacteriófagos, da igual si tienen ADN o ARN. Se replican en el citoplasma, ya que las células procariotas no poseen núcleo. Con la información del ADN o ARN ya replicado, se transcribe para dar un ARNm que va a los ribosomas de la célula y éstos sintetizan las proteínas que componen los capsómeros de la cápside de los virus.
4. Maduración: Consiste en el ensamble de la cápside y el ácido nucleico del virus. En el caso de la gripe, al tener el genoma fraccionado, a la hora del ensamblaje, puede dar distintos virus.
5. Liberación: Existen dos formas: Lisis de la célula hospedadora: se rompe y los virus salen; Gemación: poco a poco, se forma una protuberancia y van saliendo, como los virus envueltos. Al salir, queda envuelto por parte de la membrana celular de naturaleza lipoproteica.

Retrovirus

Luc Montagnier: Síntomas de la inmunodeficiencia adquirida:
Deficiencia inmunitaria ya que ataca a los linfocitos y macrófagos;
Tumores como linfomas o el Síndrome de Karposi;
Síndrome de adelgazamiento por pérdida de apetito y de músculo y grasa;
Infecta a las células de la microglía que emiten señales que matan las neuronas: por ello se puede producir demencia.

Ciclo lisogénico (bacterias) o infección latente (animales)

Los virus inactivos quedan latentes dentro de la célula. El ADN del virus se une al cromosoma bacteriano; entonces, la bacteria, al replicarse, replicará el ADN vírico y las dos bacterias que surjan llevarán ese ADN.

Virus animales y vegetales

Infecciones persistentes: no suelen existir en bacterias. Entran por endocitosis y salen por lisis, virus envueltos.
Infecciones latentes: se produce un retraso entre la infección y la aparición de los síntomas.
Cáncer: oncogenes; virus que llevan genes que producen el cáncer.
Infección lítica: igual que el ciclo lítico.

Exclusivo vegetales

Efectos: Mateados, mosaicos, alteraciones en brotes o en el desarrollo de la planta. Ej.: mosaico del tabaco.

Partículas subvirales

Viroides

Plantas. ARN sin cápside, sin genes (no codifica para proteínas); para replicarse dependen del metabolismo del huésped.

Priones

Encefalopatías subagudas espongiformes transmisibles (TSEs); proteínas anómalas muy parecidas a las nuestras.
Prurito lumbar o tembladera ovina;
Encefalopatía espongiforme bovina o enfermedad de las vacas locas;
Enfermedad de Creutzfeldt-Jakob.
Siempre están relacionadas con el sistema nervioso central.

Microorganismos como agentes productores de enfermedades infecciosas

El primer microbiólogo que estudió estas enfermedades fue Koch, descubridor del bacilo de Koch (de la tuberculosis). «Postulado de Koch» (estudiando el ántrax).

Patogeneidad microbiana

Patogeneidad: capacidad de un microorganismo para producir una enfermedad.
Cepas virulentas (producen enfermedad);
Cepas no virulentas (inocuas; no producen enfermedad).

Pueden actuar de dos maneras:
Reproduciéndose en tejidos;
Liberando toxinas — toxigeneidad.

Patógenos oportunistas: aprovechan situaciones como una bajada de defensas para actuar. Ej.: E. Coli provocan la infección.

Tipos de toxinas

Exotoxinas (Gram +: proteínas): termolábiles (se destruyen con altas temperaturas);
Enterotoxinas: mucosa gastrointestinal — E. Coli, bacteria colérica;
Citotoxina: matan células — toxina diftérica;
Neurotoxinas: bloquean sinapsis — toxina botulínica y tetánica;
Endotoxinas (Gram -: lipopolisacáridos): resistentes al calor — diarrea, vómitos, fiebre…

Vectores y reservorios

Vehículo y de donde el vector coge el bacilo patógeno o el agente infeccioso, respectivamente.
Bacilo peste → Vector (pulgas) → Reservorio (ratas);
Virus fiebre amarilla → Vector (mosquito) → Reservorio (hombre, mono);
Virus rabia → Vector (perro, murciélago)

Zoonosis

Enfermedades propias de los animales que pasan ocasionalmente al hombre. Ej.: rabia.

Vías de transmisión de los microbios

Vía oral-fecal: diarreas, cólera;
Vía respiratoria: neumonía, tosferina;
Contacto directo: sífilis, sida, tifus, tétanos.

Otros ejemplos de enfermedades

Virus: rabia, sarampión, gripe, hepatitis, sida…;
Bacterias: meningitis, tétanos, faringitis, tuberculosis…;
Protoctistas: paludismo o malaria;
Hongos: dermatomicosis, coccidioidomicosis, candidiasis.

Epidemiología

Epidemia: duración pasajera; se propaga rápidamente dentro de un país afectando en poco tiempo a un gran número de individuos.
Endemias: aparecen en zonas geográficas determinadas de forma estable, en épocas fijas, favorecidos por factores locales: cólera y lepra en la India.
Pandemia: epidemias que se extienden rápidamente por muchos países (sida, gripe aviar).

Incidencia: número de casos en un momento determinado.
Prevalencia: porcentaje de enfermos en un tiempo determinado.

Biotecnología

Aplicación de procedimientos científicos y técnicos a la transformación de ciertas materias por agentes biológicos para producir bienes y servicios.

Aplicaciones

Medicina

• Fabricación de productos farmacéuticos
• Terapia génica
• Producción de vacunas
• Utilización de animales transgénicos
• Producción de antibióticos
• Fármacos de diseño
• Producción microbiana de enzimas

Vacunas

Preventiva. Consiste en insertar el patógeno atenuado para prevenir la enfermedad.

Vacuna recombinante

Consiste en insertar partes del patógeno que produce la respuesta.

Antibióticos

Ataca a las bacterias.

Cefalosporinas: producidas por hongos. Para alérgicos a la penicilina.
Antibióticos producidos por los Actinomicetos (Gram+): para tuberculosis, ojos y tifus o alérgicos a la penicilina.

Producción microbiana de enzimas y hormonas

Enzimas

Proteasas bacterianas: bioactivos — detergentes;
Renina: enzima que interviene en la digestión de la leche;
Dihidrofolato reductasa (lactobacillus casei): cáncer.

Hormonas

Somatotropina: hormona del crecimiento;
Eritropoyetina: EPO. Hormona que interviene en la fabricación de glóbulos rojos.

Agricultura

• Plantas resistentes a: herbicidas, insectos, infecciones bacterianas y víricas.
• Mejoras del producto: Sustancias de interés obtenidas de plantas transgénicas: interferón y anticuerpos animales (planticuerpos).
• Otras mejoras: producción de biofertilizantes, producción de insectos biológicos, producción de proteínas microbianas.

Ganadería

Siempre se ha utilizado, por ejemplo, vacas que produzcan mucha leche.

Biotecnología aplicada a la industria alimentaria

Fermentación alcohólica

Pan, vino y cerveza.

C₆H₁₂O₆ 2 CH₃-CH₂OH + 2 CO₂ + 2ATP

Fermentación láctica

Yogur, cuajada y kéfir.

C₆H₁₂O₆ 2 CH₃-COOH + 2ATP

Biotecnología y medioambiente

1. Biodegradación: papel, pintura, hidrocarburo, hormigón. Degradación de residuos.
2. Degradación del petróleo.
3. Degradación de aguas residuales.
4. Biorremediación: eliminación de sustancias contaminantes.
5. Fitorremediación: son las plantas las que degradan los residuos.
6. Ingeniería genética: genes para eliminar: pesticidas, deshechos tóxicos y clorobencenos.
   Pseudomonas y Alcaligenes.