La microbiología es la ciencia encargada del estudio de los
microorganismos.
- Concepto de microorganismo.
Microorganismo:
organismos pequeños que no pueden ser observados a simple vista.
- Criterios de clasificación de los microorganismos.
Para poder
comprender la gran diversidad de organismos existentes es preciso agruparlos y
organizar los grupos generales en una estructura jerárquica sin
superposiciones. De eso se encarga la
TAXONOMÍA, que es la ciencia de la clasificación biológica. La taxonomía en su
sentido más amplio se descompone en tres partes independientes pero
interrelacionadas:
•
Clasificación
• Nomenclatura
•
Identificación
La
clasificación es la estructuración de los organismos en grupos o taxones en
función de semejanzas mutuas o del parentesco evolutivo.
La
nomenclatura es la rama de la taxonomía que se ocupa de la asignación de
nombres a grupos taxonómicos de conformidad con normas publicadas.
La
identificación constituye el lado práctico de la taxonomía que consiste en
establecer que un organismo determinado pertenece a un taxón reconocido.
- Virus
Los virus son
organismos acelulares, no presentan estructura ni organización celulares. Están
constituidos por un ácido nucleico (ADN o ARN, nunca ambos) asociado a proteína.
Contienen
información genética propia: dirigen su proceso de replicación y su ácido
nucleico codifica para la síntesis de proteínas vitales, algunas estructurales
y otras necesarias para su multiplicación.
No pueden ser
considerados seres vivos, ya que no llevan a cabo las funciones de nutrición y
de relación pero si son capaces de multiplicarse (reproducirse), para ello
necesitan una célula llamada hospedadora. Son parásitos intracelulares
obligados.
Se clasifican
en virus bacterianos, virus vegetales y virus animales.
3.1. Composición y estructura
La partícula
virión está constituida por un fragmento de ácido nucleico encerrado en una
cápsida. Algunos además, presentan una envoltura membranosa compuesta por una
bicapa lipídica. Hay virus con envoltura y virus desnudos, carecen de
envoltura.
El ácido
nucleico de los virus puede ser ADN o ARN.
La cápsida
está formada por capsómeros, unidades estructurales constituidas por una o
varias subunidades proteicas denominadas protómeros.
Se distinguen
los siguientes tipos de virus según su morfología:
· Virus con simetría helicoidal: Son virus
con forma de varilla en los que los capsómeros se disponen helicoidalmente
alrededor del ácido nucleico.
· Virus con simetría icosaédrica: poseen la
forma de un icosaedro en el cual cada cara (capsómeros) está formada por cinco
o seis subunidades proteicas.
· Virus complejos: son virus con formas y
simetrías diversas, como los virus bacterianos, constituidos por cápsidas con
cabezas icosaédricas y colas con simetría helicoidal y otros con simetría
bilateral.
3.2. Ciclos de vida: lítico y lisogénico.
o
Ciclo
lítico
Se denomina
así porque la célula infectada muere por rotura al liberarse las nuevas copias
virales. Consta de las siguientes fases:
-
Fase de adsorción
o fijación: el virus se une a la célula hospedadora de forma estable. La
unión es específica ya que el virus reconoce complejos moleculares del tipo
proteico, lipoproteico o glucoproteico, presentes en las membranas celulares.
-
Fase de
penetración o inyección: el ácido nucleico viral entra en la célula
mediante una perforación que el virus realiza en la pared bacteriana.
-
Fase de eclipse: en
esta fase no se observan copias del virus en la célula, pero se está
produciendo la síntesis de ARN, necesario para generar las copias de las
proteínas de la cápsida. También se produce la continua formación de ácidos
nucleicos virales y enzimas destructoras del ADN bacteriano.
-
Fase de
ensamblaje: en esta fase se produce la unión de los capsómeros para formar
la cápsida y el empaquetamiento del ácido nucleico viral dentro de ella.
-
Fase de lisis o
ruptura: conlleva la muerte celular. Los viriones salen de la célula,
mediante la rotura enzimática de la pared bacteriana. Estos nuevos virus se
encuentran en situación de infectar una nueva célula.
o
Ciclo
lisógenico
Las dos
primeras fases de este ciclo son iguales a las descritas en el ciclo anterior.
En la fase de eclipse el ácido nucleico viral en forma de ADN bicatenario
recombina con el ADN bacteriano, introduciéndose en éste como un gen más. Esta
forma viral se denomina profago, o virus atenuado, mientras que la célula
infectada se denomina célula lisogénica.
En este estado
el profago puede mantenerse durante un tiempo indeterminado, pudiendo incluso,
reproducirse la célula, generando nuevas células hijas lisogénicas. El profago
se mantendrá latente hasta producirse un cambio en el medio ambiente celular
que provoque un cambio celular, por ejemplo, por variaciones bruscas de
temperatura, o desecación, o disminución en la concentración de oxígeno. Este
cambio induce a la liberación del profago, transformándose en un virus activo
que continúa el ciclo de infección hasta producir la muerte celular y la
liberación de nuevos virus.
- Bacterias
Las bacterias
son células muy sencillas; carecen de núcleo y tampoco presentan orgánulos en
el citoplasma. Se las denomina Procariotas. Son organismos unicelulares y se
encuentran en todos los ecosistemas.
4.1. Características estructurales:
Las bacterias
son un numeroso grupo de seres vivos, con características muy diversas.
Las formas que
presentan las bacterias pueden ser:
Las bacterias pueden presentarse
como individuos sueltos, o formando colonias, llamadas cocos. Se pueden
encontrar colonias de diplococos (bacterias redondeadas, de dos en dos), estreptococos
(cordones de bacterias redondeadas), estafilococos (masas laminares de
bacterias redondeadas).
Estructura bacteriana:
- Cápsula bacteriana: esta cápsula es capaz de retener agua, con lo que actúa como reservorio de agua. También sirve de sustrato para los desplazamientos de las células que la poseen, pues éstas no disponen de flagelos. Sirve además como matriz adherente entre las bacterias, sin llegar a formar una auténtica colonia. Impide la acción fagocítica de otras células dificultando el reconocimiento de la bacteria, por lo que también cumple una función defensiva.
- Pared bacteriana: estructura rígida y resistente que aparece en la mayoría de las células bacterianas. La función de la pared bacteriana consiste en impedir el estallido de la célula por la entrada masiva de agua.
- Membrana plasmática: envoltura que rodea al citoplasma. Está formada por una bicapa lipídica está atravesada por gran cantidad con las distintas actividades celulares. En la membrana aparecen grandes repliegues, denominados mesosomas. Estos mesosomas realizan varias funciones, tales como servir de anclaje para el ADN bacteriano, intervenir en la división celular, etc.
- Citoplasma: Es el espacio que se encuentra dentro de la membrana plasmática.
Algunas
bacterias presentan flagelos. Estos flagelos atraviesan la pared celular y
permiten el desplazamiento de la bacteria. También pueden encontrarse Pili.
4.2. Características funcionales:
4.2.1. Reproducción
http://recursostic.educacion.es/ciencias/biosfera/web/alumno/2bachillerato/micro/contenidos6.htm
http://recursostic.educacion.es/ciencias/biosfera/web/alumno/2bachillerato/micro/contenidos6.htm
4.2.2. Tipos de nutrición
Según la fuente de carbono que utilizan, los seres vivos se dividen en autótrofos, cuya principal fuente de carbono es el CO2, y heterótrofos cuando su fuente de carbono es materia orgánica.
Por otra parte, según la fuente de energía , los seres vivos pueden ser fototrofos, cuya principal fuente de energía es la luz, y los organismos quimiotrofos, cuya fuente de energía es un compuesto químico que se oxida.
Según la fuente de carbono que utilizan, los seres vivos se dividen en autótrofos, cuya principal fuente de carbono es el CO2, y heterótrofos cuando su fuente de carbono es materia orgánica.
Por otra parte, según la fuente de energía , los seres vivos pueden ser fototrofos, cuya principal fuente de energía es la luz, y los organismos quimiotrofos, cuya fuente de energía es un compuesto químico que se oxida.
Atendiendo
a las anteriores categorías, entre las bacterias podemos encontrar las
siguientes formas, como puede apreciarse en el esquema:
- Las bacterias quimioheterótrofas, utilizan un compuesto químico como fuente de carbono , y a su vez, este mismo compuesto es la fuente de energía. La mayor parte de las bacterias cultivadas en laboratorios y las bacterias patógenas de este grupo.
- Las bacterias quimioautótrofas, utilizan compuestos inorgánicos reducidos como fuente de energía y el CO2 como fuente de carbono.
- Las bacterias fotoautótrofas, utilizan la luz como fuente de energía y el CO2 como fuente de carbono. Bacterias purpureas.
- Las bacterias fotoheterótrofas, utilizan la luz como fuente de energía y biomoléculas como fuente de carbono.
- Microorganismos eucarióticos.
5.1. Principales características de algas,
hongos y protozoos.
Algas: son organismos autótrofos y fotolitotrofos que dependen del agua. Realizan fotosíntesis oxigénica. Forman parte del fitoplancton y se pueden encontrar sobre cualquier superficie húmeda. También forman asociaciones simbióticas con los hongos (liquenes). Todos poseen pigmentos. Pueden ser unicelulares o pluricelulares.
Hongos: Son heterótrofos unicelulares o pluricelulares siempre sin clorofila. Se reproducen tanto sexualmente como asexualmente, presentando alternancia de generaciones. Tienen una pared celular rígida compuesta por polisacáridos (quitina, glucanos etc.). Viven en ambientes muy diversos, aunque la mayoría son terrestres y son muy importantes en la mineralización de la materia orgánica. Pueden vivir en simbiosis con algas dando los líquenes y también pueden asociarse a células de las raíces de metafitas formando las micorrizas.
Protozoos: Organismos microscópicos unicelulares de vida libre que viven en agua dulce o salada. Pueden ser simbiontes, parásitos o comensales.
Algas: son organismos autótrofos y fotolitotrofos que dependen del agua. Realizan fotosíntesis oxigénica. Forman parte del fitoplancton y se pueden encontrar sobre cualquier superficie húmeda. También forman asociaciones simbióticas con los hongos (liquenes). Todos poseen pigmentos. Pueden ser unicelulares o pluricelulares.
Hongos: Son heterótrofos unicelulares o pluricelulares siempre sin clorofila. Se reproducen tanto sexualmente como asexualmente, presentando alternancia de generaciones. Tienen una pared celular rígida compuesta por polisacáridos (quitina, glucanos etc.). Viven en ambientes muy diversos, aunque la mayoría son terrestres y son muy importantes en la mineralización de la materia orgánica. Pueden vivir en simbiosis con algas dando los líquenes y también pueden asociarse a células de las raíces de metafitas formando las micorrizas.
Protozoos: Organismos microscópicos unicelulares de vida libre que viven en agua dulce o salada. Pueden ser simbiontes, parásitos o comensales.
- Relaciones entre los microorganismos y la especie humana.
Aunque hay muchos
microorganismo que resultan totalmente inocuos al ser humano, muchos de
ellos han estado, están y estarán íntimamente relacionados con la
especie humana, bien sea por establecer alguna relación beneficiosa o
perjudicial.
6.1. Beneficiosas.
La mayoría de los microorganismos o son inocuos o son beneficiosos para el hombre en función de su aprovechamiento económico en agricultura, ganadería, industria, etc.
Son beneficiosos los microorganismos que constituyen nuestra flora bacteriana normal que forma una barrera defensiva frente a microorganismos patógenos. Cabe destacar la flora intestinal, cuyo deterioro provoca enfermedades debidas a la colonización del intestino por microbios patógenos, la flora vaginal constituida por microbios que crean un ambiente ácido que impide la colonización de patógenos y cuando se altera provoca la aparición de vaginitis.
De interés en agricultura son las bacterias del género Rhizobium viven en simbiosis con las raíces de leguminosas formando nódulos y fijando el nitrógeno atmosférico disminuyendo notablemente la necesidad de abonar.
La mayoría de los microorganismos o son inocuos o son beneficiosos para el hombre en función de su aprovechamiento económico en agricultura, ganadería, industria, etc.
Son beneficiosos los microorganismos que constituyen nuestra flora bacteriana normal que forma una barrera defensiva frente a microorganismos patógenos. Cabe destacar la flora intestinal, cuyo deterioro provoca enfermedades debidas a la colonización del intestino por microbios patógenos, la flora vaginal constituida por microbios que crean un ambiente ácido que impide la colonización de patógenos y cuando se altera provoca la aparición de vaginitis.
De interés en agricultura son las bacterias del género Rhizobium viven en simbiosis con las raíces de leguminosas formando nódulos y fijando el nitrógeno atmosférico disminuyendo notablemente la necesidad de abonar.
6.2. Perjudiciales: enfermedades producidas por
microorganismos en la especie humana, animales y plantas.
Los organismos perjudiciales son los parásitos, que provocan enfermedades en el hombre, los animales y las plantas recibiendo el nombre de microorganismos patógenos. Las enfermedades provocadas por los microorganismos se denominan enfermedades infecciosas.
La aparición de la enfermedad depende tanto de la patogenicidad o virulencia del microbio como de la susceptibilidad del organismo. La patogenicidad es la capacidad del parásito para producir la enfermedad en el hospedador.
Para que se desarrolle la enfermedad es necesario que el microorganismo infecte con éxito, infección que se realiza de la siguiente manera:
1º. Se produce la entrada del organismo a través de cualquier vía (piel o mucosa), o a través de una herida, picaduras, etc.
2º. El microorganismo debe multiplicarse provocando una infección superficial.
3º. El microorganismo debe salir para transmitirse a otros individuos. La transmisión puede ser por contacto directo, o indirecto.
Ejemplos de enfermedades infecciosas son:
-Víricas: gripe, resfriado común, SIDA, etc.
-Bacterianas: cólera, salmonelosis, diftería, etc.
-Protozoos: Malaria, enfermedad del sueño, etc.
-Hongos: candidiasis, pie de atleta.
Los organismos perjudiciales son los parásitos, que provocan enfermedades en el hombre, los animales y las plantas recibiendo el nombre de microorganismos patógenos. Las enfermedades provocadas por los microorganismos se denominan enfermedades infecciosas.
La aparición de la enfermedad depende tanto de la patogenicidad o virulencia del microbio como de la susceptibilidad del organismo. La patogenicidad es la capacidad del parásito para producir la enfermedad en el hospedador.
Para que se desarrolle la enfermedad es necesario que el microorganismo infecte con éxito, infección que se realiza de la siguiente manera:
1º. Se produce la entrada del organismo a través de cualquier vía (piel o mucosa), o a través de una herida, picaduras, etc.
2º. El microorganismo debe multiplicarse provocando una infección superficial.
3º. El microorganismo debe salir para transmitirse a otros individuos. La transmisión puede ser por contacto directo, o indirecto.
Ejemplos de enfermedades infecciosas son:
-Víricas: gripe, resfriado común, SIDA, etc.
-Bacterianas: cólera, salmonelosis, diftería, etc.
-Protozoos: Malaria, enfermedad del sueño, etc.
-Hongos: candidiasis, pie de atleta.
- Importancia de los microorganismos en investigación e industria.
El uso industrial de microorganismos está ampliamente extendido en áreas muy diversas como:
-Industria alimentaria: los microorganismos que intervienen en las fermentaciones que conducen a la obtención de ciertos productos alimenticios tales como el pan, la cerveza y el vino.
-Industria farmacéutica: destacan los productos de antibiótios como el moho.
-En minería se usan microorganismos que solubilizan y eliminan metales.
-En la obtención de energía destacan las bacterias productoras de metano que se usan para obtener este gas combustible a partir de la biomasa tanto de basuras orgánicas como de restos vegetales.
-En la conservación del medio ambiente se usan para la biorremediación.
-Actualmente se usan bastante en biotecnología.
-Industria alimentaria: los microorganismos que intervienen en las fermentaciones que conducen a la obtención de ciertos productos alimenticios tales como el pan, la cerveza y el vino.
-Industria farmacéutica: destacan los productos de antibiótios como el moho.
-En minería se usan microorganismos que solubilizan y eliminan metales.
-En la obtención de energía destacan las bacterias productoras de metano que se usan para obtener este gas combustible a partir de la biomasa tanto de basuras orgánicas como de restos vegetales.
-En la conservación del medio ambiente se usan para la biorremediación.
-Actualmente se usan bastante en biotecnología.
- Biotecnología: concepto y aplicaciones.
La
biotecnología se define como un conjunto de procesos industriales en los que se
cultivan microorganismos a gran escala para conseguir productos comerciales
útiles para el ser humano. Estos procesos industriales se basan, en la
potenciación de las reacciones metabólicas que los microorganismos empleados
son capaces de llevar a cabo de forma natural para conseguir un rendimiento
mayor.
Aplicaciones
de la biotecnología:
- Aplicaciones terapéuticas: productos farmacéuticos como antibióticos y vacunas, hormonas y terapias gémicas.
- Diagnósticos: para la salud humana, para agricultura y ganadería, ensayos para calidad de alimentos, ensayos para calidad ambiental.
-Alimentación: mejora de procesos tradicionales de obtención de alimentos y bebidas.
- Nuevos alimentos y bebidas.
- Nutracéuticos: alimentos con perfiles determinados de nutrientes, y para la mejora de la salud.
- Aditivos alimentarios.
-Medios ambiente: tratamiento de residuos urbanos, agrícolas e industriales, producción de energía a partir de biomasa.
- Aplicaciones terapéuticas: productos farmacéuticos como antibióticos y vacunas, hormonas y terapias gémicas.
- Diagnósticos: para la salud humana, para agricultura y ganadería, ensayos para calidad de alimentos, ensayos para calidad ambiental.
-Alimentación: mejora de procesos tradicionales de obtención de alimentos y bebidas.
- Nuevos alimentos y bebidas.
- Nutracéuticos: alimentos con perfiles determinados de nutrientes, y para la mejora de la salud.
- Aditivos alimentarios.
-Medios ambiente: tratamiento de residuos urbanos, agrícolas e industriales, producción de energía a partir de biomasa.
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