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Bloque Temático I. INTRODUCCIÓN
CUESTIONES de REFLEXIÓN
- Analiza y compara a los cuatro científicos: Redi, Spallanzani, Needham y Pasteur. Sitúa cronológicamente a los cuatro y describe brevemente el experimento de cada uno de ellos y como fueron rebatiendo las objeciones que sus retractores imponían en relación con la teoría de la generación espontánea.
En esta pregunta voy a realizar un análisis de los cuatro científicos nombrados, explicando cronológicamente las ideas en las que les tocó vivir, así como los descubrimientos y experimentos que llevaron a cabo.
El concepto de generación espontanea existía desde los tiempos bíblicos, cuya idea básica puede entenderse de manera simple: Cuando un alimento se pudre aparecen ciertos microorganismos como bacterias o gusanos. La generación espontanea afirmaba que a partir de la materia inerte se podía formar vida compleja animal y vegetal.
- Francesco Redi: fue el primero, un renombrado médico y naturalista del siglo XVII. Se le considera el fundador de la helmintología (estudio de los gusanos). Redi dudaba del pensamiento de esa época por lo que demostró que los insectos no nacen por generación espontánea gracias a su experimento. Colocó cuatro vasos cerrados herméticamente en los que puso respectivamente diferentes pedazos de animales como serpiente, pescado o buey, mientras que preparó otros cuatro idénticos y los dejó abiertos. Tras un tiempo las moscas atraídas por los vasos abiertos con alimentos entraron y pusieron huevos, por lo que se originaron larvas. Esto no ocurrió en los recipientes cerrados, por lo que Redi concluyó que las larvas se originaban de las moscas que las producían y no generación espontánea. Mucha gente criticó el experimento de Redi, por lo que éste lo repitió obteniendo el mismo resultado, sólo que en vez de cerrarlos herméticamente los cubrió con gasa. A pesar de los positivos resultados, debido a los problemas que le estaba causando de cara a la sociedad, Redi se vio obligado a admitir que en ciertas ocasiones si que había generación espontánea.
- Needham: Biólogo inglés del siglo XVIII que expuso la teoría de que para que destruir los organismos existentes habría que utilizar caldo de carne hervido y colocarlo en un recipiente indebidamente cerrado. Expuso que el aire era esencial para la vida.
- Spallanzani: Fue un naturalista italiano del siglo XVIII coetáneo a Needham aunque refutó algunos de sus resultados. Demostró que no existe la generación espontánea ya que afirmó que los caldos del experimento de Needham no generaban microorganismos mientras estuvieran esterilizados, sellados y cerrados
- Pasteur: Es un químico francés que perteneció al siglo XIX, fue un gran adversario de la generación espontánea. Tras sus descubrimientos sobre la fermentación, demostró que había células en suspensión por todo el aire y que se depositan sobre todos los objetos creciendo si existen condiciones favorables. Pasteur pensó que si, sus suposiciones eran correctas, entonces no debería estropearse un alimento bien tratado o esterilizado, es decir, que los organismos contaminantes debían de ser destruidos. - En 1864 Pasteur superó esta objeción construyendo un matraz con forma de cuello de cisne.
- Aunque los postulados de Koch son de una gran importancia para demostrar la relación causal entre un microorganismo y una enfermedad, no siempre es posible aplicarlos en enfermedades humanas. Analiza y expone dos ejemplos donde se puede dar esta situación.
En su trabajo inicial Koch estudió el carbunco, que es una enfermedad del ganado que en ocasiones afecta al hombre. Está causada por Bacillus anthracis. Koch creó la teoría microbiana de la enfermedad gracias a sus cuatro postulados:
- El microorganismo debe de estar presente en cada caso de enfermedad, aunque ausente en los sanos.
- Hay que aislar y desarrollar el cultivo
- Hay que poder inocular el microorganismo en otro animal y debe desarrollar la misma enfermedad.
- (^) El mismo microorganismo debe aislarse de nuevo a partir del huésped enfermo. Los postulados no podrían aplicarse si dicha enfermedad:
- Era exclusiva de la raza humana.
- No había experimentador animal.
- Que no se pudiese cultivar el agente. Un ejemplo de enfermedad donde no se puede demostrar la relación causal entre microorganismo y enfermedad podría ser el ejemplo de la enfermedad de la Lepra, una enfermedad muy infecciosa de nula transmisibilidad, en la que su agente, el Mycobacterium leprae no puede cultivarse. Otro ejemplo sobre enfermedad que no lo cumple es el virus del VIH debido a razones parecidas.
CUESTIONES de REFLEXIÓN
Bloque Temático II. MORFOLOGÍA Y ESTRUCTURA
En un grupo de micoplasmas, la membrana contiene esteroles que parecen ser los responsables de la estabilidad, mientras que en otros grupos los carotenoides u otros compuestos están relacionados con la estabilidad de la membrana.
La importancia de la pared celular en la protección bacteriana frente a la lisis osmótica, se ha demostrado al tratarlas con penicilina. Debido a que la penicilina inhibe la síntesis de peptidoglicano. Si se incuban bacterias Gram positivas en una solución isotónica con penicilina, estas bacterias se convierten en protoplastos, es decir, en células que carecen de pared celular. Mientras que las bacterias Gram negativas conservan la membrana externa después del tratamiento con penicilina y se denominan esferoplastos debido a que conservan segmentos de su pared celular. Los protoplastos y esferoplastos son osmóticamente sensibles. Si se transfieren a una solución diluida se lisarán debido a la entrada descontrolada de agua
- ¿Por qué se denomina endospora bacteriana a la espora de Bacillus? Compárala con otras formas de resistencia bacteriana. A menudo se observan áreas incoloras en bacterias tratadas con cristal violeta y otros colorantes. ¿A qué crees que se debe?
Algunas especies del dominio Bacteria producen intracelularmente unas estructuras especiales llamadas endosporas durante un proceso denominado esporulación. Són células diferenciadas, resistentes al calor, a radiación y a agentes tóxicos. Durante la formación de la endospora, una célula vegetativa se convierte en una estructura inerte y termoresistente. Las células no esporulan cuando están en crecimiento, sino cuando éste cesa. Un ejemplo típico de una celula que forma endosporas en la Bacillus, ella es capaz de cesar el crecimiento vegetativo y comenzar la esporulación cuando un nutriente carbonado o nitrogenado llega a ser un factor limitante. Existen otros tipos de resistencias bacterianas. Se conoce como resistencia natural a los mecanismos permanentes determinados genéticamente, no correlacionables con el incremento de dosis del antibiótico. Un ejemplo de esto es la resistencia de la Pseudomonas aeruginosa. a las bencilpenicilinas y al trimetoprin sulfametoxazol; bacilos gram negativos aeróbicos a clindamicina. La resistencia adquirida aparece por cambios puntuales en el DNA (mutación) o por la adquisición de éste (plásmidos, trasposones, integrones).
- ¿Cómo determinarías si el ensamblaje del flagelo es un proceso que ocurre desde el interior (síntesis de proteínas en el citoplasma, migración a través de membrana y pared hasta el punto de inserción) o por el contrario se produce la secreción y ensamblaje desde el exterior?
El ensamblaje del flagelo a la membrana es un proceso lineal y secuencial. Más de 40 genes y alrededor de 50 proteínas están implicados en su síntesis; la expresión de cada uno de ellos conlleva un gran gasto energético (por lo que solo se sintetizan proteínas flagelares en caso de necesidad).
Su formación comienza con la síntesis e inserción del anillo SM en la membrana celular. Aunque se desconoce el mecanismo exacto de ensamblaje. Luego, se sintetizan más proteínas que formarán la superficie de anclaje y el gancho. Lo último en formarse es el filamento flagelar (tuvo de 3nm); por donde ascenderán las proteínas (flagelina) que se sinteticen en el citoplasma de la célula, y ascenderá por él hacia el extremo, donde se encuentra la proteína “cap”, que ayuda a las proteínas que van llegando a distribuirse para formar la nueva porción del filamento. Por esto, se puede afirmar que las proteínas que forman el flagelo se sintetizan en el interior celular, en el citoplasma y se desplazan internamente hasta el lugar de formación del flagelo.
- Discútase la siguiente frase “La diferencia más obvia entre las células eucariotas y procariotas es el uso que le dan a las membranas”. ¿Qué funciones generales desempeñan las membranas eucariotas y procariotas?
Membrana Procariota : tiene numerosas funciones, pues en ella hay asociadas muchas proteínas diferentes y es intermediaria en la comunicación entre la célula y el exterior celular. Lleva a cabo muchos procesos metabólicos complejos, algunos de los cuales se reflejan a continuación.
- Barrera osmótica (que mantiene constante el medio interno), impidiendo el paso libre de sales y de compuestos orgánicos polares.
- Es el límite metabólicamente activo de la célula: establece la frontera entre la célula y el medio externo, impidiendo la pérdida de metabolitos y macromoléculas del citoplasma.
- Permite selectivamente el intercambio de sustancias entre el exterior y el interior (y viceversa).
- Interviene en procesos bioenergéticos (fotosíntesis, respiración).
- Participa en la biosíntesis de componentes de membrana, de pared y de cápsulas.
- En la secreción de proteínas.
- Mantiene el equilibrio entre el interior y el exterior (pH, concentración de sales, etc.), delimita la célula y le da forma.
b) Su metabolismo es aerobio extricto. c) Como no puede obtener poder reductor de manera directa, utiliza la cadena de transporte de electrones, pero de manera inversa (transporte inverso de electrones). Su fuente de carbono es el CO2. d) Medios con sales minerales que contengan nitritos o amoníaco y bicarbontato (fuente de carbono).
-Chromatuim:
a) Es una bacteria fotolitoautótrofa.
b) Realiza la fotosíntesis anoxigénica. c) Obtienen el carbono y generan el potencial reductor mediante la fijación del dióxido de carbono en el ciclo de Calvin; utilizando el flujo inverso de electrones, un proceso que requiere energía; parte del gradiente electroquímico creado durante la respiración se emplea en hacer que electrones viajen por la cadena transportadora de electrones (o una parte de ella) en sentido inverso, para poder reducir el NAD+.
d) Medios con sales minerales que contengan nitritos o amoníaco y bicarbontato (fuente de carbono).
- Se cultivan dos matraces inoculados con Escherichia coli en cultivo discontínuo en el mismo medio (glucosa y aminoácidos al 2%, sin nitrato) a la misma temperatura (37ºC). El cultivo 1 está bien aireado mientras que el cultivo 2 es anóxico. Al cabo de 24 horas se hace la siguiente observación experimental:
Cultivo 1 presenta una gran densidad celular, valorada mediante análisis de turbidez en un espectrofotómetro y la concentración de glucosa se ha valorado mediante un kit comercial y los niveles se han reducido al 1,2 %
Cultivo 2 presenta una baja densidad celular, valorada igualmente en un espectrofotómetro y la concentración de glucosa se ha reducido drásticamente alcanzando un valor de 0,2%
A partir de esta descripción define que tipo de catabolismo de la glucosa se está realizando en cada caso y describe lo que está ocurriendo y cómo justificas la baja densidad celular y el alto consumo de glucosa en el segundo caso
En ambos casos se produce glucolisis, pero como en el primer caso hay O2, el ácido pirúvico (antes glucosa) se degrada en su totalidad, produciendo energía (38 ATP) y CO2. En el segundo casi hay baja densidad celular y poca glucosa porque para poder crecer, las células han tenido que gastar más moléculas de glucosa, cosa que han hecho más rápidamente porque, al no haber mucho O2 en el medio, no han continuado con el proceso como las del cultivo 1.
- ¿Cómo podrías aislar un microorganismo que utiliza compuestos de azufre como fuente de electrones? ¿Cómo podría saberse que tipo de proceso está teniendo lugar mediante un análisis de las moléculas presentes en el medio de cultivo?
Se emplea un medio lactato-sulfato que contenga hierro ferroso en ausencia de oxígeno. Utilizamos como agente reductor el ascorbato, consiguiendo una baja Eo’.
Cuando las bacterias comienzan a crecer se combinan con el hierro ferroso obteniéndose sulfuro ferroso (insoluble y negro). Se reduce el sulfato y el hierro se une detoxificando el sulfuro, lo que permite un mejor crecimiento de las bacterias. Se aíslan las colonias en un tuvo recubierto con agar (tubo rodante). Aquí las bacterias crecen formando colonias negras que se pueden recoger para crear cultivos puros.
Se pueden conocer los procesos que se están llevando a cabo por las moléculas que haya presentes en el medio, pues serán los reactivos y productos obtenidos de las diferentes reacciones que se estén produciendo en ese cultivo.
