microbiología y biotecnología
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BLOQUE IV: ¿CÓMO SON Y CÓMO FUNCIONAN LOS MICROORGANISMOS? COLEGIO ECOS 2º BACHILLERATO MICROBIOLOGÍA Y BIOTECNOLOGÍA 1.- Concepto de microorganismo. 2.- Criterios de clasificación de los microorganismos. 3.- Virus. 3. 1.3. 2.- Composición y estructura. Ciclos de vida: lítico y lisogénico. 4.- Bacterias. 4. 1.4. 2.- Características estructurales. Características funcionales. 5.- Microorganismos eucarióticos. 5. 1.- Principales características 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 investigación e industria. 8.- Biotecnología. MICROBIOLOGÍA Página 1 BLOQUE IV: ¿CÓMO SON Y CÓMO FUNCIONAN LOS MICROORGANISMOS? COLEGIO ECOS 2º BACHILLERATO 1.- Concepto de microorganismos. Con el nombre de microorganismos designamos a un conjunto de organismos vivos que se caracterizan por tener un tamaño pequeño, de modo que, la mayoría de ellos sólo se pueden ver al microscopio óptico y algunos con el electrónico; teniendo una gran sencillez en su estructura y organización destacando, además, la gran heterogeneidad de dichos organismos a la hora de su clasificación. A pesar de su sencillez aparente, su importancia es tanta que ha dado origen a una rama de la Biología dedicada a su estudio, la Microbiología. Los microorganismos celulares se distribuyen en tres reinos: Monera (bacterias), con organización procariota; Protoctistas (protozoos y algas) y Fungi (hongos), con una organización eucariota. Por lo que respecta a los virus, aunque no se consideran verdaderos microorganismos, son objeto de estudio de la Virología en tanto que son agentes patógenos y producen enfermedades. Dentro de las características que presenta un microorganismo celular podemos destacar: El pequeño volumen que ocupa su citoplasma mantiene una gran superficie de contacto con su entorno, facilitando el intercambio de sustancias entre el medio externo y el interno. Al tener pequeño tamaño todos los puntos están relativamente próximos y, por tanto, las reacciones metabólicas suceden a gran velocidad. Como consecuencia de la característica anterior, los microorganismos van a generar abundantes productos de desecho que se eliminaran al exterior alterando el medio en el que viven. Debido a su elevada tasa metabólica, los microorganismos se multiplican con extraordinaria rapidez. 2.- Criterios de clasificación de los microorganismos. Existen diversos criterios de clasificación de microorganismos atendiendo a características tales como la presencia o no de estructura celular (celulares/acelulares), ausencia o presencia de núcleo (organización procariota o eucariota), etc. Organización procariota Organización eucariota Organización acelular MICROORGANISMOS Reino monera (bacterias) Reino protoctista (protozoos, algas) Reino fungi Virus Diversidad de microorganismos. 3.- Virus. Se trata de partículas de un tamaño mucho menor que el de cualquier célula y con una organización mucho más sencilla. No realizan funciones de nutrición ni de relación y, aunque sí MICROBIOLOGÍA Página 2 BLOQUE IV: ¿CÓMO SON Y CÓMO FUNCIONAN LOS MICROORGANISMOS? COLEGIO ECOS 2º BACHILLERATO son capaces de “reproducirse”, sólo pueden hacerlo en el interior de una célula huésped y utilizando las estructuras de la misma: parásitos intracelulares obligados. Son formas acelulares constituidas por un fragmento de un ácido nucleico rodeado de una cubierta proteica, que pueden alternar entre un estado extracelular metabólicamente inerte (virión o partícula vírica) y un estado intracelular activo. En función del hospedador que parasitan, los virus se clasifican en tres grandes grupos: virus bacterianos (bacteriófagos o fagos), virus animales y virus vegetales. Características Ácidos nucleicos Metabolismo Células Contienen ADN y ARN. Realizan metabolismo y crecen. “Reproducción” Se reproducen a partir de todos sus componentes, por división celular. Virus Sólo ADN o sólo ARN. Carecen de metabolismo y no son capaces de crecer. Se reproducen sólo a partir del ácido nucleico, por síntesis y reorganización de sus componentes. Diferencias entre células y virus. 3. 1.- Composición, estructura y actividad biológica. En general, los virus se caracterizan por su pequeño diámetro (20-300 nm) y su simplicidad estructural. Cada virión está formada básicamente por un fragmento de ácido nucleico, rodeado por una cubierta proteica o cápsida; y cuyo conjunto recibe el nombre de nucleocápsida (cápsida + ácido nucleico). El genoma vírico puede estar formado por ADN o ARN, pero NUNCA los dos tipos de ácidos nucleicos simultáneamente. Tales moléculas pueden ser mono (una sola hebra) o bicatenarias (dos hebras); pero mientras el ADN vírico puede ser lineal o circular, el ARN es siempre lineal. La cápsida está formada por capsómeros, unidades estructurales constituidas por una o varias subunidades proteicas. Es una cubierta protectora del ácido nucleico. Puede estar desnuda, virus desnudos, o rodeada por una envoltura lipoproteica constituida por una bicapa lipídica, procedente de la membrana plasmática de la célula parasitada, y por proteínas específicas del virus. Estos virus se denominan virus envueltos. Según la morfología de la cápsida, existen varios tipos de viriones: Virus helicoidales: los capsómeros se disponen en forma de hélice alrededor del ácido nucleico. Pueden ser desnudos, virus del mosaico del tabaco, o estar rodeados por una envoltura, virus de la gripe. Virus icosaédricos: la cápsida tiene forma de icosaedro, poliedro regular de 20 caras triangulares, en cuyo interior se apelotona el ácido nucleico. Pueden ser desnudos, virus de la verruga humana, o rodeados por una envoltura, virus del herpes labial. Virus complejos: entre ellos destacan la mayoría de los fagos, que constan de varias partes: MICROBIOLOGÍA Página 3 BLOQUE IV: ¿CÓMO SON Y CÓMO FUNCIONAN LOS MICROORGANISMOS? COLEGIO ECOS 2º BACHILLERATO Fago T2. Cabeza: equivale a una cápsida icosaédrica, en cuyo interior se localiza el ácido nucleico. Se continúa con la cola por medio del collar. Cola: formado por un tubo central hueco, a través del cual pasa el ácido nucleico durante la infección celular, rodeado por una vaina helicoidal que puede contraerse para inyectar el contenido de la cabeza. Placa basal: presenta unos filamentos o fibras caudales, por los que se unen químicamente a la pared celular bacteriana, y unos ganchos o espinas basales que se anclan en dicha pared para unirse mecánicamente a la célula. 3. 2.- Ciclos de vida de los virus: lítico y lisogénico. Los virus utilizan a la célula huésped para su replicación, logrando que esta sintetice todos sus componentes para generar nuevas partículas víricas. Estos componentes deben ser correctamente ensamblados, y los nuevos viriones deben escapar de la célula e infectar otras células. Ciclo lítico. Es el más frecuente y conduce directamente a la destrucción de la célula huésped. Los virus que lo llevan a cabo se denominan virus virulentos. Comprende varias fases: 1. Adsorción o fijación: los viriones contactan fortuitamente con las células y, si éstas son susceptibles – receptores de membrana específicos –, las fibras caudales se unen químicamente a los receptores de la pared bacteriana. Luego el fago clava sus espinas basales en dicha pared. 2. Penetración: la enzima lisozima, de la placa basal del fago, perfora la pared celular y la vaina de la cola se contrae, con lo que el ácido nucleico vírico es inyectado a través del tubo central, que atraviesa la perforación, y entra en el citoplasma celular. La cubierta proteica queda fuera. 3. Multiplicación: en el caso del ciclo de los fagos se llama fase de eclipse, dado que el virus no es observable en el interior de la bacteria. El genoma vírico se apodera del metabolismo celular y se sintetizan proteínas especificadas por los genes víricos, utilizando todos los recursos de la célula hospedadora: materias primas, nucleótidos, aminoácidos, ATP, ribosomas, etc. MICROBIOLOGÍA Página 4 BLOQUE IV: ¿CÓMO SON Y CÓMO FUNCIONAN LOS MICROORGANISMOS? COLEGIO ECOS 2º BACHILLERATO En esta etapa ocurren dos fenómenos principales: síntesis de proteínas del virus: proteínas de replicación del ADN o ARN, proteínas estructurales de la cápsida y proteínas que intervienen en los procesos de maduración y liberación de los futuros virus. Se produce en el citoplasma celular; y replicación del ácido nucleico viral: puede suceder en el núcleo o en el citoplasma de la célula hospedadora. 4. Ensamblaje: las proteínas que forman la cubierta se reorganizan, el ácido nucleico penetra en la cabeza, junto con las enzimas que pueda llevar el virus y se constituyen los nuevos viriones. A partir de esta etapa el virus es observable por medio de microscopía electrónica. 5. Liberación: tiene lugar por rotura o lisis de la célula, debida a la acción de determinadas enzimas, liberándose nuevos fagos para repetir el ciclo. Ciclo lítico de un bacteriófago. Ciclo lisogénico. Hay casos en los que, tras la penetración, el material genético vírico (ha de ser ADN) se incorpora al ADN celular y se duplica al mismo tiempo que éste, pudiendo transmitirse a las células hijas durante varias generaciones. Estos virus, que permanecen en estado latente, reciben el nombre de profagos, fagos atenuados o virus atemperados y la célula portadora, denominada bacteria lisogénica o célula lisogénica, es resistente a una nueva infección por ese virus. Ciertos estímulos externos (rayos X, rayos ultravioleta, etc) pueden provocar la inducción o activación del profago, el cual se separa del cromosoma celular y lleva a cabo un ciclo lítico. 4. Bacterias. Pertenecen al grupo de organización celular procariota: células pequeñas y sencillas, caracterizadas por la ausencia de núcleo definido. Son un grupo heterogéneo y numerosísimo, que se suelen presentar de forma aislada o formando agrupaciones. Su tamaño oscila entre 1 y 10 µm. Están adaptadas para vivir en cualquier ambiente. Según su forma pueden ser: cocos, bacterias redondeadas que pueden presentarse aisladas o en grupos; bacilos, alargadas y rectas; espirilos, largas y onduladas y vibrios, con forma de coma. MICROBIOLOGÍA Página 5 BLOQUE IV: ¿CÓMO SON Y CÓMO FUNCIONAN LOS MICROORGANISMOS? COLEGIO ECOS 2º BACHILLERATO Morfología bacteriana. 4. 1.- Características estructurales. Estructuralmente, las células procariotas típicas, presentan: Cápsula: aparece en la mayoría de las bacterias en la parte más externa. Tiene un grosor entre 100 y 400 Å, con un aspecto viscoso y está compuesta por una gran cantidad de polisacáridos diferentes. Protege a la bacteria de la desecación, del ataque de los anticuerpos y de la fagocitosis por los leucocitos, lo que aumenta la virulencia de las bacterias encapsuladas. Pared bacteriana: es una cubierta rígida exterior a la membrana citoplasmática e interior a la cápsula bacteriana. Mantiene la forma de la célula e impide que estalle por absorción de agua, ya que el medio externo es hipotónico respecto al contenido celular. No presenta celulosa en su composición, sino que posee un componente característico denominado peptidoglicano o mureína de naturaleza glucoproteica. A parte de esto, la pared puede llevar otros componentes que nos permiten diferenciar dos tipos bacterianos: bacterias Gram + positivas (G ) y bacterias Gram negativas (G ). MICROBIOLOGÍA Página 6 BLOQUE IV: ¿CÓMO SON Y CÓMO FUNCIONAN LOS MICROORGANISMOS? COLEGIO ECOS 2º BACHILLERATO En las bacterias gram positivas el peptidoglicano representa el 90% de la pared bacteriana y origina una red que forma varias capas superpuestas y que por la parte externa enlaza con proteínas, polisacáridos y ácidos teicoicos. En las bacterias gram negativas el peptidoglicano constituye sólo un 10% y forma una red que se dispone en una sola capa delgada comprendida entre dos membranas, una interna (la citoplasmática) y otra externa, a la que se une covalentemente mediante un conjunto de proteínas. Membrana plasmática: envoltura lipoproteica de unos 8 nm de espesor y que mantiene la integridad celular y resulta una barrera altamente selectiva. No presenta esteroles como el colesterol, pero sus lípidos son ésteres de glicerol y ácidos grasos, principalmente. Presenta unas complejas invaginaciones o mesosomas, que representan un gran aumento de superficie y que pueden contener sistemas enzimáticos que les permiten realizar funciones como el intercambio de sustancias con el medio externo, la respiración celular, la fotosíntesis, la asimilación del nitrógeno, duplicación del ADN, sujeción del cromosoma bacteriano, etc. Citoplasma: matriz líquida compuesta fundamentalmente por agua (70%) y proteínas, en la que tiene lugar la mayor parte de las reacciones vitales para la célula. Es muy semejante al de las células eucariotas, pero carece de la mayor parte de los orgánulos característicos de las mismas. Destacan los ribosomas 70S y unos gránulos de reserva denominados inclusiones, constituidos por diferentes sustancias de reserva (polisacáridos o lípidos). Material genético: representado por el llamado cromosoma bacteriano, está constituido por una sola molécula de ADN bicatenario, circular y fuertemente plegada, débilmente asociada a un grupo de proteínas. Dicho cromosoma se localiza en una región denominada nucleoide, en contacto directo con el citoplasma, y suele estar unido a los mesosomas. Por otra parte, muchas bacterias presentan pequeños anillos de ADN circular doble, independientes del cromosoma y capaces de duplicarse, denominados plásmidos. Portan información adicional, como la resistencia a antibióticos, la capacidad de unirse a otras bacterias a través de pelos conjugativos, etc. Apéndices bacterianos: flagelos: filamentos muy largos y finos, que proporcionan movilidad a las bacterias que los poseen, y están constituidos por una proteína denominada flagelina. Suelen ser poco numerosos; pelos y fimbrias: estructuras tubulares y huecas, compuestas por una molécula de naturaleza proteica llamada fimbrina. Las fimbrias, que son cortas y numerosas, se usan para adherirse a los sustratos, mientras que los pilis, más largos y muy escasos, los emplean en los procesos de intercambio de ADN. 1.- Cápsula bacteriana, 2.- Pared celular, 3.- Membrana plasmática, 4.- ADN, 5.Plásmido, 6.- Ribosomas, 7.- Flagelo y 8.- Fimbrias. MICROBIOLOGÍA Página 7 BLOQUE IV: ¿CÓMO SON Y CÓMO FUNCIONAN LOS MICROORGANISMOS? COLEGIO ECOS 2º BACHILLERATO 4. 2.- Características funcionales. 4. 2. 1.- Reproducción. En cuanto a su reproducción, las bacterias se dividen asexualmente por bipartición y, en algunos casos, por gemación. La reproducción sexual no existe; produciéndose, sin embargo, fenómenos parasexuales, en los que se transfieren fragmentos de material genético de una bacteria donadora a una bacteria receptora. Existen tres tipos posibles: 1. Transformación: la célula receptora capta del medio ADN libre procedente de otra célula, sin que exista contacto entre ambas. Normalmente, la célula incorpora una pequeña cantidad de genes 2. Transducción: transferencia de ADN de una bacteria a otra mediante un bacteriófago portador, que actúa como vector. Pueden transmitirse plásmidos enteros y porciones cromosómicas. 3. Conjugación: transferencia de ADN de una célula donante a otra receptora mediante contacto físico (pili o pelos sexuales) entre ambas. Una bacteria es dadora si tiene el factor F (pequeño fragmento de ADN o plásmido), el cual se + puede encontrar libre en el citoplasma: bacterias F , o integrado en el cromosoma + bacteriano: bacterias Hfr (alta frecuencia de recombinación). Las bacterias F y Hfr pueden interconvertirse incorporando o liberando el factor F a su genoma. Las bacterias receptoras carecen de ese factor F y se conocen como bacterias F . Las bacterias se unen a través de los pili de la bacteria dadora y puede haber dos tipos + de intercambio: por un lado, las bacterias F solamente transfieren una copia del + factor F y la bacteria receptora pasa a ser F ; por otro lado, las bacterias Hfr como tienen el factor F integrado en su cromosoma, al transferir a la receptora el factor F, éste arrastra consigo una parte variable del cromosoma bacteriano que previamente se ha duplicado, de tal modo que la célula receptora, al incorporar genes de otra bacteria, tiene un genoma distinto. MICROBIOLOGÍA Página 8 BLOQUE IV: ¿CÓMO SON Y CÓMO FUNCIONAN LOS MICROORGANISMOS? COLEGIO ECOS 2º BACHILLERATO 4. 2. 2.- Tipos de nutrición. Las bacterias van a realizar la quimiosíntesis como proceso metabólico para obtener energía, es decir, para nutrirse. Es un proceso por el cual la materia inorgánica es transformada en materia orgánica, utilizando para ello energía libre procedente de reacciones químicas exergónicas. Los únicos organismos quimiosintéticos, en sentido estricto, son las bacterias quimiolitótrofas, pero también pueden considerarse como tales los organismos fijadores de N2. Las bacterias quimiolitótrofas son capaces de oxidar ciertos compuestos inorgánicos en ausencia de luz y con la energía liberada obtener ATP y poder reductor (NADH); que se emplearán para reducir el CO2, los nitritos y los sulfatos a sustancias orgánicas. Se trata, pues, de bacterias autótrofas. Según qué compuestos inorgánicos oxiden, hay varios tipos de bacterias quimiolitótrofas: a) Bacterias nitrificantes: obtienen la energía necesaria para la quimiosíntesis de la oxidación del amoníaco a nitrato, proceso que se realiza en dos fases: nitrosificación (oxidación del amoníaco a nitrito, por bacterias del género Nitrosomonas) y nitrificación (oxidación del nitrito a nitrato, por bacterias del género Nitrobacter). El nitrato resultante será absorbido por los vegetales. b) Sulfobacterias: utilizan como sustrato azufre o compuestos reducidos de azufre. El resultado es la producción de sulfatos, que son absorbidos por los vegetales. c) Ferrobacterias: provocan la oxidación del hierro ferroso (Fe ) a hierro férrico +3 (Fe ). d) Bacterias quimiosintéticas del hidrógeno: son capaces de utilizar H2 como fuente de energía. Además, hay especies capaces de utilizar compuestos orgánicos como fuente de carbono, por lo que serían organismos autótrofos facultativos. +2 A parte de las bacterias que llevan a cabo un metabolismo quimiosintético, existen bacterias fotolitótrofas que captan la energía lumínica y pueden llevar a cabo un proceso fotosintético anoxigénico (sulfobacterias verdes y púrpuras) u oxigénico (cianobacterias). Dentro de la función de nutrición, tanto las bacterias quimiolitótrofas como las fotolitótrofas, pertenecen al grupo de las procariotas autótrofas; pero existe también procariotas heterótrofos que ingieren materia orgánica extrayendo de ella parte de su energía química, por lo que se denominan también quimioorganótrofos, como bacterias saprofíticas, parásitas y simbióticas. 5.- Microorganismos eucarióticos. 5. 1.- Principales características de algas, hongos y protozoos. Las algas. Las algas son organismos eucariotas talofitas, es decir, sin tejidos conductores, con nutrición autótrofa y con cloroplastos en su citoplasma. MICROBIOLOGÍA Página 9 BLOQUE IV: ¿CÓMO SON Y CÓMO FUNCIONAN LOS MICROORGANISMOS? COLEGIO ECOS 2º BACHILLERATO Realizan una fotosíntesis oxigénica, aunque presentan notables diferencias con plantas y cianobacterias. La mayoría de las algas son microscópicas, existiendo individuos unicelulares y coloniales. Pueden tener gran diversidad de pigmentos fotosintéticos (clorofila a, b, c, d y e, carotenos, xantofilas y ficobilinas) que confieren el color característico de cada tipo de alga. Algunas son móviles mediante flagelos y otras son sésiles. Presentan una pared celular de composición variable. Tienen una pared celulósica, aunque con una mayor o menor cantidad de otros polisacáridos, como pectina, xilanos, mananos, etc. También pueden presentar quitina y depósitos de carbonato cálcico y sílice. Las algas viven en medios acuáticos o en medios terrestres húmedos. Algunas forman asociaciones simbióticas con un hongo (liquen). Las algas microscópicas tienen reproducción asexual, mediante división celular y reproducción sexual, mediante gametos móviles. Es bastante común la alternancia de generaciones. Los hongos. Los hongos son un grupo amplio y diverso de organismos celulares eucariotas y heterótrofos, ya que carecen de clorofila, con digestión externa, que incluye organismos unicelulares o levaduras, organismos filamentosos o mohos y organismos que forman cuerpos fructíferos carnosos denominados setas. Presentan paredes celulares rígidas compuestas por quitina, fundamentalmente, y glucanos, mananos, galactanos y quitosán. En los hongos pluricelulares las células se disponen linealmente, produciéndose unos filamentos o hifas. El entramado de hifas se conoce con el nombre de micelio. Su reproducción asexual suele ser por gemación en hongos unicelulares y por esporas en los pluricelulares. La reproducción sexual tiene lugar mediante la fusión de gametos unicelulares o hifas especializadas, originando esporas sexuales. Presentan también alternancia de generaciones. Hay hongos en cualquier lugar donde existan otras formas de vida. La mayoría ocupan hábitats terrestres, existiendo hongos acuáticos. Pueden ser saprófitos, viven sobre materia orgánica en descomposición, parásitos, viven a expensas de otros seres vivos produciéndoles graves enfermedades, o simbióticos, viviendo íntimamente unidos a otros seres vivos, beneficiándose los dos de ésta unión. Algunos tienen gran importancia económica como responsables de muchas fermentaciones y de la producción de gran cantidad de antibióticos. Los protozoos. Son microorganismos formados por una sola célula eucariota, con nutrición heterótrofa. Se caracterizan porque carecen de pared celular y de color y por ser móviles. Se encuentran en el agua dulce y salada, en el suelo, en la corteza de los árboles, en la materia orgánica en descomposición y, muchos de ellos son parásitos para los animales e incluso para el hombre al que causan graves enfermedades. La forma de estos organismos es muy variada, y algunos presentan formaciones esqueléticas, en forma de caparazones o tecas. Suelen presentar una mayor complejidad que las células de organismos pluricelulares. MICROBIOLOGÍA Página 10 BLOQUE IV: ¿CÓMO SON Y CÓMO FUNCIONAN LOS MICROORGANISMOS? COLEGIO ECOS 2º BACHILLERATO Se alimentan a partir de otros organismos o macromoléculas orgánicas que toman en disolución por pinocitosis o en estado sólido por fagocitosis. Se reproducen asexualmente por división binaria o por gemación, aunque también se puede dar reproducción sexual mediante fusión de los núcleos, asociada o no a la fusión del citoplasma celular. Algunos protozoos se rodean en alguna etapa de su ciclo vital de una cápsula polisacárida, formando un quiste que los protege de las temperaturas externas, de las sustancias tóxicas y de la desecación. Algunos protozoos presentan quistes de resistencia o esporas, formas de resistencia más pequeñas que el individuo vegetativo y rodeadas de una envoltura característica. El tipo de locomoción es una de las características que se utilizan para su clasificación. Los que se mueven utilizando cilios se llaman ciliados; los que utilizan flagelos, flagelados; y los que se mueven por movimiento ameboide mediante pseudópodos, sarcodinos. Existen un cuarto grupo, generalmente parásitos de animales y, por lo tanto inmóviles, los esporozoos. 6.- Relaciones entre los microorganismos y la especie humana. 6. 1.- Beneficiosas. Los microorganismos intervienen directa o indirectamente en la vida de los seres vivos ejerciendo un importante papel. Entre los beneficios que el ser humano obtiene de los microorganismos podemos destacar: Presencia de las bacterias en los ciclos biogeoquímicos, permitiendo el reciclaje de los nutrientes. Por ejemplo las bacterias del género Rhizobium que permiten a las leguminosas fijar el nitrógeno. En el sector sanitario se usan para la obtención de medicamentos y vacunas empleados para mantener la salud. Por ejemplo el hongo Penicillium notatum del que se obtiene la penicilina. En la industria se emplean para producir uno o varios productos específicos, bien directamente o bien mediante transformaciones bioquímicas, y con gran rendimiento. Por ejemplo las bacterias del género Lactobacillus presentes en los derivados lácteos. En la agricultura y la ganadería se emplean para la mejora de especies. MICROBIOLOGÍA Página 11 BLOQUE IV: ¿CÓMO SON Y CÓMO FUNCIONAN LOS MICROORGANISMOS? COLEGIO ECOS 2º BACHILLERATO Respecto al campo del medio ambiente se emplean para llevar a cabo la biodegradación del petróleo, plaguicidas, depuración de aguas, etc. Por ejemplo, cianobacterias y algas verdes. La biotecnología emplea microorganismos pues son una fuente barata para la obtención de productos precisos. Por ejemplo Escherichia coli se usa en la producción de insulina. 6. 2.- Perjudiciales: enfermedades producidas por microorganismos en la especie humana, animales y plantas. Los microorganismos pueden afectar a la salud humana de forma negativa (originan enfermedades infecciosas) o positiva (especies inocuas que viven simbiontes como sucede con la flora intestinal). Entre las principales enfermedades que padece el hombre por acción de los microorganismos, destacamos: Tuberculosis, producida por la bacteria Mycobacterium tuberculosis. Gripe, causada por infección vírica (virus influenza humana). Cólera, ocasionado por la bacteria Vibrio cholerae. Hepatitis infecciosa, producida por el virus de la hepatitis A. Infecciones genitales por la presencia del hongo Clamydia trachomatis. SIDA causado por el VIH. Paludismo producido por el protozoo Plasmodium. Etc. 7.- Biotecnología. 7.1.- Concepto de biotecnología. Aplicación de procedimientos genéticos para crear nuevos organismos capaces de sintetizar productos específicos de alto valor comercial. La Biotecnología va a depender de la Ingeniería Genética: ciencia que se ocupa de la manipulación de genes y de sus productos. 7.2.- Microorganismos utilizados en biotecnología. Los microorganismos que sintetizan productos útiles para los humanos son unos pocos centenares de especies. Existen cuatro grupos de microorganismos de interés industrial: bacterias unicelulares, bacterias filamentosas, levaduras y mohos. Los productos de interés comercial se encuadran en cuatro categorías principales: MICROBIOLOGÍA Página 12 BLOQUE IV: ¿CÓMO SON Y CÓMO FUNCIONAN LOS MICROORGANISMOS? COLEGIO ECOS 2º BACHILLERATO Células microbianas. Macromoléculas: enzimas y polisacáridos. Productos de metabolismo primario: etanol, ácido acético (vinagre), acetona, butanol, aminoácidos, vitaminas, CO2, etc. Productos de metabolismo secundarios: antibióticos, toxinas,.... 7.3.- Principales técnicas empleadas en biotecnología. Los métodos de trabajo empleados en Ingeniería genética son también conocidos como técnicas del ADN recombinante. Estas técnicas consisten en tomar fragmentos de ADN de distintos organismos y unirlos “in vitro”, proceso denominado como recombinación in vitro, llamándose ADN recombinante el así formado. Este ADN es introducido y colocado en otras células, en las cuales se logra la expresión de los genes contenidos en ese fragmento manipulado e insertado. La expresión de esos genes será siempre una proteína. Otras muchas técnicas abarca este campo, siendo los principales trabajos realizados en esta ciencia los siguientes, principalmente: Obtención de fragmentos de ADN de tamaño tal que puedan ser estudiados y manipulados. Obtención de gran cantidad de estos fragmentos de ADN (PCR) o clonación génica. Identificación de determinados fragmentos de ADN que tengan interés científico o industrial. Determinación de la secuencia de nucleótidos de fragmentos de ADN. MICROBIOLOGÍA Página 13 BLOQUE IV: ¿CÓMO SON Y CÓMO FUNCIONAN LOS MICROORGANISMOS? COLEGIO ECOS 2º BACHILLERATO PREGUNTAS A TENER EN CUENTA MICROBIOLOGÍA Página 14 BLOQUE IV: ¿CÓMO SON Y CÓMO FUNCIONAN LOS MICROORGANISMOS? MICROBIOLOGÍA COLEGIO ECOS 2º BACHILLERATO Página 15
