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MICROBIOLOGÍA
FORMAS ACELULARES:
1. VIRUS
Se tratan de formas no celulares con material genético capaces de reproducirse en el interior de células vivas. Es por ello que son parásitos intracelulares obligados, y al no tener un metabolismo propio, utilizan el de la célula parasitada. Generalmente, no pueden reproducirse fuera de células vivas, sin embargo, algunos tienen enzimas capaces de ello. Estructura: ● Cápsida: Es una estructura proteica que rodea el material genético del virión. ● Protómeros: Son subunidades proteicas que forman la cápsida. Están formados por muchas copias de proteínas (una o varias) debido al pequeño tamaño del genoma vírico. ● Capsómeros: Son asociaciones de varios protómeros que forman la cápsida. Composición: Los virus tienen como material genético ADN o ARN (nunca los dos), circulares o lineales, simples o dobles. El material genético puede forman una única molécula, si es ADN, o estar segmentado, si es ARN. La partícula vírica completa se llama virión. Inconvenientes de la evolución retrógradas: ● No se han encontrado formas intermedias entre procariotas y virus. ● Los virus son demasiado diferentes a los procariotas y estos cambios no se pueden explicar. Hipótesis de origen y evolución: ● Primera: Determina que los virus complejos (poxvirus y herpesvirus) eran inicialmente procariotas parásitos de otras células mayores, que se fueron simplificando haciéndose más independientes (evolución retrógrada) ● Segunda: Determina que los virus son ácidos nucleicos que se han separado de sus células. Por mutaciones sucesivas la replicación de estos ácidos nucleicos dejó de ser controlada por la célula a la que pertenecían y se volvieron infecciosos. Debido a sus grandes diferencias entre ellos, pueden tener varios orígenes distintos. Clasificación: ● Con cápsula helicoidal: Las subunidades proteicas tienen forma de hélice, siguiendo a la del ácido nucleico. La longitud depende de la del material genético y la anchura, del tamaño y disposición de proteínas. El interior del virus es hueco. Ejemplo: virus del mosaico del tabaco. ● Con cápsula icosaédrica: Presenta veinte caras triangulares y aspecto globoso, que permite crear una estructura cerrada. Ejemplo: adenovirus. ● Complejos: El ácido nucleico puede estar asociado a proteínas y formar un nucleoide rodeado por una membrana cubierta por una envoltura fibrosa. Ejemplo: poxvirus. Los más complejos son los bacteriófagos (T4) que tienen una cabeza (cápsida) y una cola helicoidal con fibras proteicas en el extremo.
● Con envoltura: Presentan una envoltura formada por una bicapa lipídica con glucoproteínas (glúcidos de la célula parasitada). Algunas de estas proteínas pueden formar espículas responsables de la unión y penetración en la célula huésped. Ejemplo: virus de la gripe. Clasificación según material genético: Tipo I: El ADN de doble cadena se transcribe a ARNm. Adenovirus, herpesvirus, bacteriófago T4. Tipo II: El ADN de cadena simple sintetiza una segunda hebra y se transcribe a ARNm. Bacteriófago M123. Tipo III: El ARN de doble cadena se transcribe a ARNm. Reovirus. Tipo IV: El ARN de cadena simple + actúa directamente como ARNm. Poliovirus, bacteriófago MS. Tipo V: El ARN de cadena simple - se transcribe a ARNm para actuar. Rhabdovirus. Tipo VI: El ARN de cadena simple + sufre una transcripción inversa a ADN que se transcribe a ARNm. Retrovirus (virus del sida). Multiplicación de los virus: Este proceso ocurre cuando el virus infecta a la célula huésped y utiliza su información genética para reproducirse. Los virus pueden sufrir dos ciclos de multiplicación: ● Ciclo lisogénico: El ADN del virus se integra en el ADN de la célula huésped y se transmite junto a él varias generaciones, hasta que el ADN vírico (provirus o profago) se activa y se separa del ADN bacteriano iniciando un ciclo lítico. Destacan los retrovirus que al tener ARN llevan a cabo una transcripción inversa para sintetizar ADN que se transcribe a ARNm. ● Ciclo lítico: El virus infecta a la célula y la acaba destruyendo. Fases:
- Adsorción y fijación del virus a receptores específicos de la membrana celular para empezar la infección.
- Penetración del ácido nucleico del virus en la célula y degradación del ADN de la célula.
- Replicación del ácido nucleico del virus utilizando la maquinaria de la célula huésped.
- Transcripción y síntesis de proteínas de la cubierta (capsómeros)
- Ensamblaje de las unidades estructurales y empaquetamiento del ácido nucleico en las cápsidas.
- Lisis de la bacteria y liberación de los virus maduros al exterior.
- PLÁSMIDOS: Son pequeñas moléculas de ADN bicatenario, circulares, que se replican con independencia del cromosoma de la célula o que pueden integrarse en él. Su replicación depende del cromosoma de la célula en la que se encuentran. Se transmiten de generación en generación, y aunque no son imprescindibles para la vida celular pueden aportar genes que aportan propiedades beneficiosas. Puede haber varios tipos o copias de plásmido en una célula.
plasmática. El material genético se encuentra en una sola molécula de ADN circular que no está rodeada de membrana. Su tamaño oscila entre 0,1 y 50 nm. Se adaptan a todos los medios y resisten condiciones extremas de temperaturas, acidez, salinidad. ● Principales formas de las bacterias:
- Cocos: Son esféricas y pueden encontrarse separadas o formando grupos de células independientes. Por ejemplo, diplococos, o cadenas largas (streptococus)
- Bacilos: Forma cilíndrica o de bastón. Pueden estar aisladas o formando largas cadenas
- Vibrios: Tienen forma de hélice muy corta. Si la hélice es más larga y rígida se llaman espirilos y si es larga y flexible, espiroquetas. ● Relación bacteriana: Ante un cambio en el medio, las bacterias pueden producir movimientos a favor o en contra del estímulo, a estos movimientos se les denomina taxias. Las taxias reciben diferentes nombres dependiendo del estímulo que las produce, si el estímulo es químico, quimiotaxias, si es la luz, fototaxias. En condiciones adversas, las bacterias pueden formar unas estructuras llamadas endosporas, muy resistentes al calor, a la desecación,etc. ● Reproducción asexual por bipartición:
- El material genético se duplica, y cada uno de los dos cromosomas queda unido a un punto interno de la membrana.
- La membrana y la pared se alargan, separándose los cromosomas.
- Cuando la célula dobla su tamaño, se producen dos invaginaciones opuestas en la zona que queda entre los cromosomas, hasta que se unen.
- Se forma la pared y las dos células se separan. ● Reproducción parasexual: La evolución y diversidad de las bacterias no solo depende de mutaciones, también hay otros mecanismos de transferencia genética (reproducción parasexual). Se conocen tres mecanismos: conjugación, transformación y transducción.
- Conjugación: hay una transferencia directa entre dos bacterias que establecen contacto físico mediante pilis sexuales. Un ejemplo es la transferencia de plásmidos. Se produce cuando dos bacterias se unen e intercambian el material genético a través de la membrana. En la primera bacteria,el plásmido que lleva el factor de fertilidad F se replica y penetra en la célula receptora. Cuando las bacterias se separan, la receptora llevará su material genético inicial y una copia del plásmido (recombinación genética). En algunos casos, el factor F se une al cromosoma bacteriano y forma el episoma.
- Transformación: En este, una célula receptora capta un fragmento de ADN libre (por la lisis de bacterias) y lo incorpora a su material genético.
- Transducción: En este, se transfiere el ADN a través de un virus. Debido a fallos en el ciclo de un bacteriófago, los genes de la bacteria se introducen en
la cápsida del virus. Cuando este infecta a otra bacteria, el ADN se introduce en ella. ● Clasificación: (según Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology)
- Gram negativas con pared celular: Compleja pared celular, con varias capas. Una de peptidoglucano (mureina) que constituye un 10% de la pared y está rodeada por una membrana externa que contiene un componente tóxico para animales, el lípido A. Entre la membrana plasmática y esta bicapa se encuentra el espacio periplásmico. A este grupo pertenecen bacterias patógenas(causan sifilis…) y las que tienen gran importancia en la naturaleza (bacterias de N 2 ).
- Gram positivas con pared celular: Tienen una pared más gruesa que las gram negativas y está compuesta por un 90% de peptidoglucano. El espacio periplásmico es muy pequeño. Algunas son patógenas(causan tuberculosi…) , otras de uso industrial(las de la leche) y otras para fabricación de antibióticos.
- Eubacterias sin pared celular: Carecen de pared y no pueden sintetizar el precursor del peptidoglucano. Presentan tinción* Gram negativa. Este grupo lo constituyen los Mollicutes o micoplasmas. *La tinción de Gram es una tinción diferencial (acción de teñir) que consiste en exponer a las bacterias a la acción de dos colorantes: el cristal de violeta y la safranina. Cuando se lava con alcohol, las Gram positivas aparecen de color azul púrpura y las Gram negativas de color rosado. →Bacterias (arqueobacterias): Se encuentran en ambientes extremos (acuáticos o terrestres) anaeróbicos, con altas temperaturas o hipersalinos. Son bastante heterogéneas. Pueden ser Gram positivas o Gram negativas y vivir de forma independiente o en grupos. Se reproducen de manera asexual (gemación, bipartición, fragmentación…). Generalmente son anaerobias estrictas, aunque las hay facultativas o aerobias. Presentan pared celular pero no de mureína, las Gram negativas tienen una capa externa de proteínas o glucoproteínas. La membrana plasmática contiene diéteres o tetraéteres (forma una monocapa en vez de bicapa- soporta altas temperaturas-) de glicerol. 2.REINO PROTOCTISTA Los protozoos son un grupo de organismos con algunas características en común: son eucariotas, unicelulares, incoloros, sin pared celular y generalmente móviles. Viven en ambientes húmedos. Se alimentan por pinocitosis y fagocitosis. Algunas especies, generalmente las parásitas, generan quistes para resistir a las condiciones ambientales más hostiles. -Tienen una membrana plasmática que los rodea, formando un caparazón duro, calizo o silíceo, o bien una envoltura de quitina. -Su forma y tamaño es variable, aunque suelen ser microscópicos.
Son unicelulares y se agrupan formando colonias. Son microscópicas pero presentan un cuerpo vegetativo (talo) que las hace visibles. Pueden ser de vida libre (plactónicas) o vivir fijas al sustrato (bentónicas). La pared celular se encuentra reforzada con CaCo 3 (calcáreas o coralinas), con quitina o de sílice (diatomeas). Algunas se reproducen sexualmente o asexualmente (bipartición, fragmentación, esporulación).
- HONGOS Son eucariotas heterótrofos unicelulares o pluricelulares que no forman auténticos tejidos (talófitos). Aquellos pluricelulares son filamentosos y forman las hifas que en conjunto dan lugar al micelio. Tienen una reproducción sexual(conjugación) o asexual (esporulación). Son saprófitos ( organismos descomponedores de mat.orgánica), parásitos o simbiontes (simbiosis con algas-líquenes- o con raíces de plantas-micorrizas-). Su pared celular es de quitina y viven en medios terrestres, aunque los hay marinos y de agua dulce. Los unicelulares son las levaduras que realizan fermentaciones (para industria o antibióticos). ● Tipos: - Zigomicetos: Producen esporas asexuales (conidios) o sexuales (zigosporas). Son saprófitos o parásitos. Pertenecen a este grupo los mohos. - Ascomicetos: Sus hifas son tabicadas y producen esporas asexuales (conidios) o sexuales (ascosporas-se encuentran en el asca-). Pueden ser unicelulares (levaduras para industria), parásitos o simbiontes. - Basidiomicetos: Sus hifas son tabicadas y producen esporas sexuales (basidiomicetos-se encuentran en el basidio-) Pueden ser parásitos(tizones) o simbiontes(setas). - Deuteromicetos: Sus hifas son tabicadas y producen esporas asexuales (conidios). Son saprófitos (Penicilium) o parásitos (Candida) - Líquenes (micoficóticos): Son ascomicetos o basidiomicetos que viven en simbiosis con algas (el organismo fotosintético aporta los productos de la fotosíntesis y el hongo el agua y sales minerales
- MICROORGANISMOS Y ENFERMEDADES LOS MICROORGANISMOS COMO AGENTES INFECCIOSOS: Los organismos más evolucionados forman ambientes idóneos para el desarrollo de microorganismos con gran cantidad de nutrientes. Están en contacto con miles de microorganismos los cuales tienen una actividad beneficiosa para ellos o no les causan un perjuicio (microbiota normal). Algunos son parásitos y producen enfermedades, denominandose patógenos. Los organismos patogenos destruyen las células, directamente o a través de la producción de toxinas, sustancias microbianas que causan efectos dañinos en el hospedador. No todos los agentes infecciosos causan el mismo daño en el organismo que invaden.
La virulencia indica el grado de patogeneidad de un parásito, su capacidad de causar una enfermedad. TIPOS DE TOXINAS: Exotoxinas: Son proteínas solubles que el organismo patógeno libera al medio cuando se produce su crecimiento. Son muy tóxicas e incluso mortales. Pueden producir el daño lejos del lugar de infección. Según el tejido al que afectan y el modo de actuación; ● Enterotoxinas: Actúa sobre la mucosa intestinal, provocando diarreas ● Neurotoxinas: Afectan al tejido nervioso impidiendo la transmisión del impulso, y en un segundo plano al intestino delgado ● Citotoxinas: Actúan sobre distintos tejidos, matando las células por ataque enzimático Endotoxinas: Son lipopolisacáridos de la membrana externa de la pared de bacterias Gram negativas, que en ocasiones son tóxicos para la célula huésped Suelen estar unidas a la célula y solo se liberan en grandes cantidades cuando la bacteria se lisa. Son poco tóxicas y raramente mortales. A partir de los trabajos de Robert Koch se empezó a hablar de la auténtica teoría microbiana de la enfermedad infecciosa. Estos trabajos se resumen en cuatro postulados: ● Primero: El microorganismo patógeno debe estar siempre en los individuos que padecen la enfermedad y no estar presente en los sanos ● Segundo: El microorganismo debe aislarse del huésped enfermo y cultivarse en cultivo puro fuera de su cuerpo ● Tercero: La enfermedad debe reproducirse cuando se introduce el cultivo en un huésped sano ● Cuarto: El microorganismo debe ser aislado de nuevo a partir del hospedador infectado y cultivado el el laboratorio, después de lo cual debe de ser el mismo que el organismo original ENFERMEDAD INFECCIOSA: Se produce cuando los agentes patógenos llegan al huésped, se pegan y colonizan los tejidos por los que tienen afinidad El desarrollo de una enfermedad infecciosa depende de tres factores que no se mantienen constantes: virulencia del microorganismo, resistencia del hospedador ( defensas del individuo) y número de parásitos en contacto con el huésped Cuanto mayor es el número de agentes patógenos mayor es la probabilidad de desarrollar una enfermedad, lo mismo ocurre si la resistencia del organismo parasitado es pequeña y el microorganismo es muy virulento, o ambas cosas, hasta un número reducido de patógenos pueden producir una enfermedad Cuando las defensas de un huésped están debilitadas (huésped comprometido), elementos de su propia microbiota o microorganismos externos que habitualmente son inofensivos pueden transformarse en patógenos y causarle enfermedades. Estos se denominan microorganismos oportunistas.
→Vías de transmisión: ● Por contacto directo: Se tiene que producir una interacción entre la fuente infecciosa y el individuo sano. Cuando es contacto de persona a persona, este se puede realizar a través del beso, por contacto sexual, lesiones en el cuerpo,etc. Cuando se ponen en contacto los fluidos de las dos personas, estos se mezclan y si uno está infectado, los microorganismos pasan al que está sano. Así ocurre con muchas enfermedades de transmisión sexual (gonorrea, sida, herpes,etc). ● Por vía aérea: Los microorganismos viajan en gotitas de agua o en el polvo, aunque puedan llegar lejos, la mayoría no sobreviven en la atmósfera. Por lo que la transmisión más efectiva se produce a corta distancia, al hablar, toser o estornudar. Así se transmiten el catarro, la gripe, la varicela, neumonía,etc. ● Por vehículo: Se denomina vehículo a cualquier líquido, alimento, material, u objeto. En el agua o alimentos contaminados, el microorganismo puede reproducirse, y se pueden difundir enfermedades, como el cólera, la salmonelosis, la hepatitis A, además provocan diarreas y vómitos. ● Por vectores: Se denomina vector a todo organismo vivo capaz de transmitir un patógeno, como piojos, pulgas, garrapatas, etc. En el caso del ser humano, no se habla de vector, sino de portador. Con enfermedades como la peste, el tifus, la enfermedad de Lyme,etc. →Infección permanente (virus): Las nuevas partículas virales se van liberando a medida que van siendo ensambladas sin producir la destrucción de la célula infectada, así puede seguir produciendo nuevas partículas. La salida se da en un mecanismo inverso al de entrada. Los virus sin envoltura lipoproteica abren, mediante enzimas, un hueco temporal en la membrana o bien salen por exocitosis. Los que tienen envoltura lipoproteica se liberan por gemación, arrastrando un fragmento de membrana que formará su nueva envoltura. →Algunas enfermedades infecciosas:
- SIDA: causado por el VIH
- Gripe: causada por la infección vírica
- Hepatitis infecciosa: causada por el virus de la hepatitis A.
- Tuberculosis: producido por la bacteria Mycobacterium tuberculosis.
- Cólera: ocasionado por la bacteria Vibrio cholerae.
- Infecciones genitales: por presencia del hongo Clamydia trachomatis.
- Plaudismo: por el protozoo Plasmodium.
→ SÍNDROME DE LA INMUNODEFICIENCIA ADQUIRIDA
El sida es una enfermedad causada por el retrovirus VIH-1 (en algunos casos por el VIH-2) que infecta a células del sistema inmunitario y provoca que estas pierdan sus funciones inmunitarias y que aparezcan infecciones oportunistas. El virus se contagia por la mezcla de líquidos corporales infectados (semen, sangre y secreciones vaginales) con los de la persona sana. Las formas más frecuentes de transmisión son por contacto sexual, agujas, lactancia natural… ETAPAS DE INFECCIÓN ● Fase inicial o aguda: El VIH penetra en el individuo, después se esparce hasta alcanzar los tejidos linfoides. El individuo infectado presenta cuadro gripal. Al poco tiempo del contagio , se detectan antígenos VIH y sucesivamente van apareciendo los anticuerpos anti-VIH, los cuales no destruyen el virus, pero hacen posible que se detecte la infección; cuando esto ocurre, se dice que el individuo es es seropositivo. ● Fase crónica : Tiene una duración de varios años. En ella persiste la proliferación viral aunque a bajo nivel. Suele ser anti somática. ● Fase final: Etapa que se corresponde propiamente con el sida. Se caracteriza por el aumento de la replicación del VIH que deteriora el sistema inmunológico. Aparecen graves infecciones, ciertas neoplasias y alteraciones neurológicas que terminan por producir la muerte del paciente.
→ MALARIA
CICLO DE VIDA DE LA MALARIA
→ BOTULISMO
El botulismo es una intoxicación, debida a la ingesta de la toxina producida por la bacteria Clostridium botulinum, cuyas formas vegetativas se desarrolla a partir de las esporas no eliminadas por el procedimiento de conservación. La toxina afecta a la sinapsis de las neuronas motoras, paralizando y dejando flácido los músculos, lo que ocasiona debilidad muscular, vómitos, dificultad para hablar, tragar, visión borrosa e incluso la muerte por la insuficiencia respiratoria o cardiaca. No obstante, esta toxina se inactiva si se la mantiene a más de 80º durante 10 minutos. PREVENCIÓN DE LAS INFECCIONES Si se impide el transporte de microorganismos del huésped a otra célula, se evitará el contagio y, por tanto, la enfermedad infecciosa. Entre estas medidas se pueden citar el control del crecimiento de patógenos en alimentos o utensilios, evitar el contacto directo o la cercanía con reservorios de microorganismos. Si es inevitable el posible contacto, se pueden dar estas situaciones: ● Que no se haya producido la enfermedad, pero que la probabilidad de que esta se desarrolle sea alta, en cuyo caso se pueden adoptar medidas preventivas o profilácticas. ● Que la enfermedad se haya producido y se requieren métodos curativos.
MEDIDAS PREVENTIVAS
Las medidas preventivas son tratamientos diseñados para proteger al individuo de un futuro ataque de un patógeno. Una medida es la vacuna. La vacuna es una preparación de microorganismos muertos o debilitados, o de toxinas inactivas que se administran al individuo para que haya una respuesta inmunitaria. MÉTODOS CURATIVOS Los agentes quimioterapéuticos antimicrobianos son sustancias que se pueden introducir en el indivíduo que interfiere en la proliferación de microorganismos a concentraciones que son toleradas por el huésped. Tipos: ● Sulfamidas: Son moléculas análogas a las sustancias que las bacterias necesitan y que no pueden sintetizar. Son tan parecidas que las sustituyen en los procesos metabólicos, pero sin realizar la misma función. ● Quinolonas: Son fármacos sintéticos de amplio espectro que inhiben procesos en los que intervienen el ADN de bacterias. ● Antibióticos: Son sustancias producidas por ciertas bacterias y hongos para matar o inhibir el crecimiento de otros. ● Antimicóticos: Son sustancias que curan enfermedades producidas por los hongos. Tienen muchos efectos secundarios, ya que la estructura y el metabolismo de los hongos son más parecidos a los de los animales, por lo que las sustancias tóxicas para ellos, lo son también para el hospedador. ● Antivíricos: Tienen el problema de ser tóxicos para el hospedador, debido a que los virus utilizan la maquinaria metabólica del individuo al que invade. Por tanto, cualquier sustancia que interfiera al virus, afecta al metabolismo celular. Botulismo como método curativo: La botulina es una toxina que ayuda a tratar la migrañas y espasmos oculares, y también puede ayudar a reducir el dolor facial intenso en las personas con neuralgia trigeminal. MÉTODOS PARA MEDIR LA SENSIBILIDAD BACTERIANA La prueba más conocida para medir la sensibilidad bacteriana es la utilización de unos discos de papel perforados con el agente antimicrobiano que se quiere probar. Estos discos se colocan en una placa Petri que contiene la bacteria de la que se quiere medir su sensibilidad. Este preparado se introduce en una estufa de cultivo y, comienza a producirse el crecimiento de la bacteria y por otro lado la difusión del antimicrobiano. A medida que la distancia del antibiótico al disco es mayor, su concentración es más pequeña, y no puede inhibir el crecimiento de la bacteria formando un halo de inhibición. El diámetro de este halo es proporcional a la potencia del antibiótico. MICROORGANISMOS Y LA RESISTENCIA A LOS FÁRMACOS Los microorganismo que se hacen resistentes a un fármaco (en el caso de las bacterias) se debe a genes de su cromosoma o a plásmidos R.
TÉCNICAS DE LA INGENIERÍA GENÉTICA
● Obtención de fragmentos de ADN
- El ADN con el gen de interés y el ADN del plásmido se cortan utilizando ls mismas enzimas de restricción.
- Ambos fragmentos se unen por la acción de ADN ligasas.
- El ADN recombinante se introduce en la bacteria (célula receptora)
- La bacteria se reproduce dando lugar a células hija que presentan el gen de interés. ● PCR
- FASE (94º): El ADN bicatenario se calienta por encima de los 90º para conseguir la separación de las hebras.
- FASE (50º): Se disminuye la Tª hasta los 50º en presencia de los cebadores que se unen a los extremos complementarios de cada hebra.
- FASE (72º): La temperatura llega los 72º y el ADN-polimerasa sintetiza sobre cada hebra su complementaria.
- La temperatura asciende hasta 94º, el ADN-polimerasa deja de actuar y el ciclo se inicia de nuevo. ● Secuenciación del genoma
- El genoma se fragmenta mediante enzimas de restricción.
- Los fragmentos se rompen mediante ultrasonidos o exonucleasas dando lugar a fragmentos de 250-500 nucleótidos.
- Cada fragmento corto de amplifica mediante vectores y se purifica.
- Se secuencian todos los fragmentos cortos en un secuenciador.
- Se solapan las secuencias en procesadores informáticos hasta obtener el genoma completo. ● Clonación
- Se toma una célula mamaria de la primera madre y se cultiva.
- De la segunda madre se extrae un óvulo al que se le elimina el núcleo.
- Se fusiona la célula mamaria (1ª) y el óvulo (2ª) y se desarrolla el embrión in vitro.
- Este se implanta en una 3ª madre receptora que pare a una nuevo organismo. →APLICACIONES EN LA INDUSTRIA:
- Industria alimentaria: ● Edulcorantes: Fructosa, aspartamo.; aditivos alimentarios como el ácido málico o potenciadores del sabor como el glutamato sódico ● Microproteinas alimentarias: Pueden ser de origen microbiano como el polvo de espirulina sacado de la cianobacteria Spirulina, la levadura seca utilizada como complemento de la dieta o proteínas de las algas, para la nutrición ● Otros productos alimenticios producidos mediante fermentaciones:
- El vino se obtiene a partir de mosto o zumo de las uvas a través de levaduras (Saccharomyces elipsoideus
- El queso, a partir de la leche entera
- Yogur
- Pan
- Cerveza ● Fabricación del vino:
- Condiciones:
- El mosto debe tener un contenido mínimo de azúcar entre el 10-25 %
- Pueden dejarse que sean los microorganismos que crecen en la piel de las uvas lo que fermenten el mosto o tratarlo con dióxido de azufre e inocular posteriormente, cepas de microorganismos seleccionadas.
- El proceso transcurre en dos fases, una inicial (aerobia) y una segunda (anaerobia) y tiene que producirse a menos de 29,4 ºC para que no mate las levaduras
- Este proceso dura entre 7 y 11 días. Después ocurre la aclaración (eliminación de turbidez) y a la estabilización ( por un filtrado o aporte de sustancias que precipitan las partículas en suspensión), para dar un vino joven. Ese vino se puede someter a un proceso de envejecimiento durante años (solera)
- Procesos complementarios:
- El vino blanco se obtiene de la fermentación del mosto ( de uvas blancas o negras pero sin piel) el tinto; de la fermentación conjunta de vino y hollejo de una uva negra ( donde están los pigmentos que dan color a la uva y son extraídos por el alcohol producido en el proceso)
- Añadiendo una cantidad extra de azúcar y llevando a cabo una segunda fermentación a presión, retiene CO2 que provoca las burbujas, dando lugar a los vinos espumosos.
- Las bebidas destiladas se obtienen a partir de la concentración de alcohol producido en la fermentación por medio de un paso adicional de destilación ● Fabricación del yogur: El microorganismo empleado son las bacterias del ácido láctico; streptococcus termophillus, lactobacillus bulgacirus, lactobacillus acidophilus y lactococcus La materia prima de inicio es la leche El proceso de fabricación es el siguiente:
- Son necesarias temperaturas de 40 ºC. Durante la fermentación se produce ácido láctico, causante del sabor, y acetaldehído, que da un aroma poco agradable pero se le echa aromatizantes. La acidez producida por el ácido láctico actúa como un conservante que protege el producto de la degradación por parte de otros microorganismos. ● Fabricación del pan: Es el proceso donde los microorganismos consumen los azúcares de la harina para producir gas carbónico, alcohol y ácidos grasos. Si podeis escanear la fermentación del pan que no me va el escaner, gracias
Al usarla se introduce en agua y se muele la cebada malteada, liberando las amilasas y se produce la hidrólisis total del almidón. 2- Obtención del mosto de la cerveza. La mezcla obtenida anteriormente se mezcla y se añaden las flores de lúpulo, dando el sabor amargo característico y protege a la cerveza del crecimiento de bacterias. La mezcla se cuece para mantener la hidrólisis y se vuelve a filtrar. 3- Adición de la levadura a la mezcla rica en glucosa. El proceso dura 5-10 días y se da a una temperatura entre 8-12 ºC y un pH ácido (4-5) 4- Para finalizar, se prepara la levadura y se deja madurar la cerveza un tiempo. La turbidez causada por proteínas se elimina mediante proteasas generalmente la papaína, causada por bacterias. El resultado se filtra y esteriliza para evitar la alteración de la cerveza por adición de levaduras o bacterias
- Las cervezas ligth llevan un tratamiento adicional con levaduras para disminuir la cantidad de hidratos de carbono ( dextrinas), transformándolo en alcohol.
- Industria química: ● Distintos productos básicos. Plásticos, disolventes, resinas, barnices o fibras ● Detergentes bioactivos. Llevan aditivos, enzimas, como proteasas, lipasas que vienen de bacterias basófilas o termófilas que quitan manchas
- Industria energética: A través de la biotecnología, se obtienen biocombustibles: ● Bioalcoholes: A partir de biomasa y con hongos del género Saccharomyces se puede obtener alcoholes, como etanol ● Biogás o gas natural: Los depósitos de gas natural han sido originados por la degradación a través de bacterias metanogénicas de restos orgánicos acumulados durante miles de años. La biotransformación de residuos urbanos, agrícolas o industriales dan lugar a una mezcla de gases que pueden usarse como fuente de energía ● Bioaceites: Mediante cultivos de plantas ricas en aceites vegetales, como girasol, soja la colza o la palma se producen bioaceites utilizables como combustibles en motores diésel
- En la minería: La extracción de minerales por bioprocesado mediante distintos organismos es una de las aplicaciones de mayor importancia económica de la biotecnología. A través de esto se produce el 25% del cobre mundial. →APLICACIONES EN LA AGRICULTURA Y GANADERÍA Las nuevas técnicas de ingeniería genética han permitido crear organismos modificados genéticamente(OMG). El término transgénico se aplica tanto a los organismos que son modificados como los que deriven de ellos. En la ganadería:
La mejora genética de animales ha permitido aumentar el rendimiento y producción de carne, leche y otros productos, así como especies resistentes a enfermedades, y la utilización de animales transgénicos para la producción de vacunas y fármacos. En la agricultura: La mejora genética de plantas mediante la inserción o inactivación de genes ha permitido obtener vegetales resistentes a plagas o herbicidas, con frutos más grandes, con retraso en la maduración, o con mayor valor nutritivo. →Los alimentos transgénicos: Actualmente hay plantas transgénicas como la soja, el maíz o la colza, y un aditivo procedente de un OMG, que pueden ser comercializados. Existe una gran controversia en cuanto a los beneficios y perjuicios de estos alimentos. Hay que destacar la posible pérdida de la biodiversidad, el desarrollo de alergias o la generación de resistencia a antibióticos. →APLICACIONES EN MEDICINA: Obtención de fármacos: Se pueden obtener fármacos utilizando fermentadores y microorganismos modificados genéticamente a los que se ha introducido un gen de interés (de esta forma se sintetiza la insulina), o mediante animales transgénicos a los que se les ha incorporado un gen de la proteína terapéutica que necesitan. Generación de modelos animales: La clonación de animales con una elevada tasa de reproducción y una genética similar a la humana, pueden servir de modelo para estudiar enfermedades cardiovasculares, el cáncer o envejecimiento. Trasplante de órganos: La biotecnología permite obtener órganos para trasplantes procedentes de animales manipulados genéticamente para no producir un rechazo. Sin embargo, hay un aspecto más innovador, y es, la extracción de células madre de embriones humanos obtenidos de la clonación de células del propio enfermo, evitando así cualquier problema de rechazo. Medicina forense: La principal aplicación en este campo es el estudio de la huella genética. La prueba se basa en que los seres humanos somos un 99,9% genéticamente idénticos, pero ese 0,1% de ADN diferente, se encuentra en regiones concretas y utiliza como marcador genético. La identificación de estas regiones permite utilizarlas como huella genética individual para la identificación de restos humanos o en pruebas de maternidad, parentesco, etc. Terapias génicas: La terapia génica es el tratamiento de una enfermedad con base genética mediante la introducción de genes en el organismo. La técnica se lleva a cabo introduciendo genes correctos, para corregir el efecto producido por genes defectuosos.
