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

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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

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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

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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

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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.

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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:

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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.

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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)

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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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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

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locomoción -Ciliados (cilios) -Flagelados (flagelos) -Sarcodinos (pseudópodos) -Esporozoos (deslizamiento o flexión), parásitos de animales e inmóviles.

-Dinoflagelados

-Diatomeas

Euglenoides

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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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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

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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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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

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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)

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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)

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LEVADURAS

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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

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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

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Efectos patógenos



Enfermedades infecciosas (gripe, sarampión, etc.) y cáncer



Ninguno ( inertes)

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

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.

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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

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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

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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

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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.

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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

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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.

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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)

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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

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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)

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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.

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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

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Por mutación puntual del gen que codifica para la proteína priónica

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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

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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.

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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.).

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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

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Obtención de plantas y animales transgénicos. Clonación de animales.

Tratamiento microbiológico de aguas residuales Vertidos tóxicos: residuos industriales, pesticidas, pesados. Biodegradación del petróleo

metales

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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

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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

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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

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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.

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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.

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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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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

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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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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

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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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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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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.

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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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