TEMA 10. MICROBIOLOGÍA. 1. CONCEPTO: Son seres vivos y estructuras biológicas que no podemos ver a simple vista porque su tamaño no llega a las dimensiones.

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1 TEMA 10. MICROBIOLOGÍA

2 1. CONCEPTO: Son seres vivos y estructuras biológicas que no podemos ver a simple vista porque su tamaño no llega a las dimensiones que nuestra capacidad visual es capaz de detectar (inferiores a 0,2 nm), por lo que solo pueden visualizarse con el microscopio. La ciencia que estudia los microorganismos es la microbiología. Son organismos dotados de individualidad, que a diferencia de las plantas y los animales, tienen una organización biológica elemental. En su mayoría son unicelulares, aunque en algunos casos se trate de organismos cenóticos compuestos por células multinucleadas, o incluso multicelulares(colonias). 2. CRITERIOS DE CLASIFICACIÓN: El concepto de microorganismo carece de cualquier implicación taxonómica o filogenética, dado que engloba organismos unicelulares no relacionados entre si, tanto procariotas (bacterias), como eucariotas (protozoos, una parte de las algas y los hongos), e incluso entidades biológicas de tamaño ultramicroscópico, como los virus, viroides y priones, formas acelulares, que no se incluyen en los reinos, ni son seres inertes. Hay una serie de criterios para su clasificación (presencia o no de estructura celular, tipo de organización,etc…): - Sin estructura celular: formas acelulares: virus, viroides y priones. - Con estructura celular: formas celulares: a) Procariota: bacterias. b) Eucariota: + Nutrición autótrofa y fotosintéticos: algas. + Nutrición heterótrofa: protozoos y hongos.

3 GRUPOS: -Virus, viroides y priones: No son células, sino estructuras celulares muy sencillas. Son parásitos intracelulares obligados. Sólo se ven a microscopio electrónico. -Bacterias: Reino Monera. Organización celular procariota, la mayoría con pared celular de mureína. Nutrición autótrofa y heterótrofa. -Algas: Reino protoctista. Organización celular eucariota. Con cloroplastos y pared celular. Nutrición autótrofa. -Protozoos: Reino protoctista. Organización celular eucariota. Sin pared celular. Nutrición heterótrofa. -Hongos: Reino Fungi. Organización celular eucariota. Con pared celular. Nutrición heterótrofa.

4 3. VIRUS, VIROIDES Y PRIONES Características comunes: - Tamaño menor a una célula. - No realizan funciones de nutrición y relación. - Sólo se reproducen en el interior de una célula usando sus estructuras. Tipos: a) Virus: formas acelulares microscópicas constituidas por un ácido nucleico (ADN o ARN), rodeado de una estructura proteica. b) Viroides: Son moléculas pequeñas (formadas por unos cientos de nucleótidos) de ARN monocatenario circular desnudo (sin cápsula proteica) que provocan infecciones en plantas superiores. Descubiertos por Deiner, se transmiten por insectos o material agrícola contaminado. b) Priones: Son agentes infecciosos constituidos por proteínas anómalas que producen alteraciones degenerativas en el sistema nervioso central, encefalopatías espongiformes (aparecen en el cerebro oquedades). Ejemplo: el mal de las vacas locas. Su origen es doble: - Hereditarias: proceden de una mutación que produce proteínas anómalas, se altera algún aa, se altera la estructura de la proteína, se hace patógena. - Infección: se multiplican sin ácidos nucleicos, cuando una priónica contacta con una normal, induce cambios en su estructura y la transforman en patógena y así sucesivamente hasta que alcanza niveles altos y alcanza el cerebro.

5 VIRUS: 3.1 COMPOSICIÓN Y ESTRUCTURA Son formas acelulares microscópicas con las siguientes características: - Carecen de organización celular, se encuentran en la frontera de la vida. - Carecen de metabolismo propio. - No se relacionan. - Pueden tener ADN o ARN, nunca los 2 juntos. - Todos producen enfermedades. - Se reproducen dentro de la célula huésped, se reproducen modificando el código genético de la célula huésped. - Parásitos intracelulares obligados, de bacterias, células animales y vegetales. Componentes: Está compuesto de: 1. El ácido nucleico, es de un solo tipo, ADN o ARN, pudiendo ambos ser monocatenarios o bicatenarios, según estén formados por una o dos cadenas. Necesario para su multiplicación. 2. Las enzimas, que contiene el virus son escasas. Le sirven para entrar o salir de la célula parasitada (lisozima y neuraminidasa) o para replicar o transcribir su ácido nucleico (polimerasas y transcriptasas). 3. La cápsida es la cubierta proteica que protege al ácido nucleico. Es una estructura simétrica formada por la repetición de proteínas globulares conocidas como capsómeros. Se sintetiza con la información de los genes virales. Determinan la forma del virus. Hay tres tipos de cápsidas:

6 Icosaédrica Aspecto globoso. Un icosaedro regular es la mejor manera de formar una carcasa cerrada a partir de subunidades idénticas. El número mínimo requerido de capsómeros idénticos es doce. Infectan células animales. Un ejemplo es el virus de la polio, herpex labial.

7 Helicoidal Las cápsides helicoidales se componen de un único tipo de capsómero apilado alrededor de un eje central para formar una estructura helicoidal que puede tener una cavidad central o un tubo hueco. Infectan células vegetales. El conocido virus del mosaico del tabaco es un ejemplo.

8 Complejos: Resulta de combinar los dos anteriores. Infecta bacterias (bacteriófagos). Hay tres partes: - Cabeza: cápsida icosaédrica en cuyo interior está el ácido nucleico. - Cola: tubo hueco por donde pasa el ácido nucleico en la infección. - Placa basal: con fibras caudales, se unen a la pared celular bacteriana y espinas basales que clavan en la pared para unirse a la célula.

9 4. Envolturas membranosas. En los virus envueltos, la nucleocápsida (ácido nucleico más cápsida) está cubierta por una membrana, que es un fragmento de la célula en la que se reprodujo el virus, de la que pueden sobresalir proteínas o espículas, del virus. Está implicada en el reconocimiento entre el virus y la célula hospedadora. El virus de la gripe, la viruela y el VIH utilizan esta estrategia. La mayoría de virus envueltos dependen de la envoltura para infectar.

10 3.2 FISIOLOGÍA. CICLOS BIOLÓGICOS DE UN VIRUS: LÍTICO Y LISOGÉNICO En el estado de virión "solamente" esperan encontrar una célula hospedadora donde obtener la materia y energía necesarias para realizar su único objetivo, la producción de nuevas partículas víricas. Cuando un virus se pone en contacto con una célula que presenta receptores de membrana específicos para él, se fija a su superficie e introduce su ácido nucleico dentro de ésta. A partir de aquí pueden ocurrir dos cosas: CICLO LÍTICO Cuando el virus entra en la célula hospedadora, utiliza la maquinaria enzimática de la célula y genera nuevas partículas víricas; si el virus es ADN, se duplica, se transcribe y traduce originando proteínas de la cápsida que se ensamblan, dan nuevos virus que salen de la célula. Si es ARN, pasa a ADN por la transcriptasa inversa. Ciclo vital de un bacteriófago: - Fase de adsorción o fijación : se fija por las fibras caudales y después clava las espinas basales en la pared bacteriana. - Fase de penetración o entrada: por lisozimas de la placa basal perfora la pared celular, luego se contrae su vaina e introduce el eje tubular, así el ADN pasa al citoplasma bacteriano. - Fase de eclipse o replicación: no se observan virus en el interior de la célula. El ácido nucleico del virus usando la maquinaria de la bacteria, se reproduce, sintetizándose nuevas moléculas de ácido nucleico y proteínas de los capsómeros. - Fase de ensamblaje: Cuando hay suficiente cantidad de estas moléculas, se pliega el ácido nucleico y se introduce dentro de la cápsida. - Fase de liberación. Salen de la célula los virus por la acción de una enzima, la endolisina, que induce la lisis de la bacteria. Estos virus infectan a otras bacterias.

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12 Ciclo vital de un retrovirus: Son virus que presentan envoltura membranosa con glucoproteínas, cápsida y una molécula de ARN asociada a una enzima llamada transcriptasa inversa. Virus de la gripe o el SIDA - Fase de adsorción o fijación : las glucoproteínas de la envoltura contactan con los receptores de la membrana celular e inducen a la célula a fagocitar al virus, que pasa al interior (fagosoma). - Fase de penetración o entrada: las membranas del fagosoma y virus se fusionan, pasando la cápsida con el ARN en su interior, al citoplasma. Luego el ARN vírico se libera de la cápsida. - Fase de eclipse o replicación: no se observan virus en el interior de la célula. El ácido nucleico del virus usa la maquinaria de la bacteria. El ARN por la transcriptasa inversa pasa a ADN, luego ocurre la transcripción y la traducción, se forman proteínas víricas, transcriptasa inversa y las glucoproteínas de la envoltura. - Fase de ensamblaje: formación de la cápsida a la vez que el ARN con la transcriptasa inversa se introduce en su interior. Los virus migran a la superficie celular. - Fase de liberación: los virus inducen la aparición de vesículas en la membrana y se introducen en ellas. Luego se separan de la célula huésped, quedando rodeados de parte de la membrana que posee glucoproteínas proteicas, no hay lisis celular.

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14 CICLO LISOGÉNICO 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 se incorpora al ADN celular. A estos virus se les llama provirus o profagos y a la célula receptora, lisógena. 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, rayos X, UVA,etc, a esto se llama inducción. Este cambio induce 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, originando la lisis. Mientras la célula tenga el profago, es inmune a otras infecciones de la misma especie. Esta inmunidad se hereda. Se cree que el enriquecimiento genético de los seres vivos en la evolución se debe al transporte de genes realizado por los virus. Pueden inducir mutaciones en las células animales, produciendo cáncer, en las bacterias pueden introducir genes de la bacteria de procedencia, dando fenómenos de transducción, apareciendo nuevas características como resistencia a antibióticos.

15 4. BACTERIAS 4.1 CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES Se trata de microorganismos unicelulares procariotas que pueden vivir en cualquier hábitat; incluso algunas especies sobreviven en el espacio exterior. Características de las células procariotas: pequeño tamaño, estructura sencilla, dos compartimentos (membrana y citoplasma), pared celular, sin compartimentos ni orgánulos y sin núcleo definido. Forma y tamaño: se clasifican en: a) Bacilos: forma de bastón, se asocian en cadenas lineales. b) Espirilos: aspecto espiral. c) Vibrios: forma de coma. d) Cocos: son esféricas, se presentan solos, de dos en dos (diplococos), en cadenas lineales (estreptococos) o en racimos (estafilococos). Fueron los primeros pobladores de la Tierra (3400 m.a). Durante 2000 m.a, fueron los únicos pobladores de la Tierra. Viven en todos los ambientes de la Tierra.

16 Morfología: -Cápsula bacteriana: (puede faltar); formada por polisacáridos ácidos (N- acetilglucosamina) y otras no glucídicas (D- glutámico). Funciones: resistencia a la desecación, al ataque de las células fagocíticas y anticuerpos (por lo que suelen ser más patógenas). -Pared bacteriana: envoltura rígida exterior a la membrana, formada por peptidoglucanos (mureína). Funciones: dar forma, controlar la presión osmótica y regular el paso de iones. Los antibióticos inhiben la síntesis de mureína, interrumpen el crecimiento bacteriano. Hay dos tipos de bacterias según su pared bacteriana: a) Gram - : rica en lípidos con estructura biestratificada. Capa basal de peptidoglucanos sobre la cual hay una doble capa lipídica, con proteínas y glucolípidos (membrana externa). b) Gram +: pared con escasos lípidos, se muestra espesa y de estructura amorfa.

17 -Membrana plasmática: delimita el citoplasma y regula el paso de sustancias. Es igual a la bicapa lipídica de eucariotas sin colesterol. Poseen invaginaciones, los mesosomas, con funciones como la respiración celular, duplicación del ADN, fotosíntesis, regular el crecimiento de la membrana, asimilar nitrógeno,etc…. -Citosol: con ribosomas 70 S, inclusiones (gránulos con sustancias de reserva) y el material genético. -Nucleoide: zona donde está el material genético, es bicatenario y circular, asociado a los mesosomas. Su estructura es de doble hélice asociado a proteínas. Su función es mantener y conservar la información genética y dirigir el funcionamiento de la bacteria. Suelen presentar plásmidos, moléculas circulares de ADN con propiedades específicas como resistencia a antibióticos. -Flagelo bacteriano: prolongación filiforme que sirve para el movimiento en un medio líquido. Estructura: filamento flagelar que se une mediante un codo al gránulo o corpúsculo basal (formado por cuatro discos, dos a nivel de la pared y dos a nivel de la membrana, unidos por un eje central) al que se une el flagelo por el gancho. -Pelos o fimbrias: filamentos superficiales abundantes y huecos. Función: fijarse a sustratos, intercambio de moléculas y de información genética (proceso de conjugación).

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19 4.2 FISIOLOGÍA BACTERIANA Función de nutrición: Pueden llevar acabo todos los tipos de metabolismo, a veces poseen dos tipos, lo usan dependiendo del medio. Según el metabolismo (fuente de C) se clasifican: -Heterótrofas: necesitan materia orgánica del medio (orgánica e inorgánica). -Autótrofas: sintetizan su propia materia orgánica a partir de inorgánica del medio. Según su fuente de energía, hay dos tipos: a)Fotosintéticas: obtienen la energía de la luz. b)Quimiosintéticas: obtienen la energía de reacciones de oxidorreducción. Encontramos bacterias fotoautótrofas (purpúreas del S), fotoheterótrofas ( purpúreas no sulfúreas), quimioautótrofas ( incoloras del S) y quimioheterótrofas (la mayoría de bacterias). Las bacterias heterótrofas y hongos saprófitos, forman parte de los descomponedores, transformando la materia orgánica en inorgánica, usada por las bacterias quimiosintéticas que al oxidarla pasan a sales minerales que usan los organismos fotosintéticos, cerrando los ciclos biogeoquímicos. Función de relación: Responden a estímulos (modifican su comportamiento o metabolismo). Pueden ser las respuestas dinámicas (implican movimiento, las taxias) o estáticas ( como la formación de quistes o esporas). Las esporas, es un proceso que ocurre en condiciones adversas, protegiendo su ADN y disminuyendo su metabolismo, soportando la falta de humedad, altas temperaturas, acción de agentes químicos y radiaciones. Cuando las condiciones vuelven a ser las adecuadas, la espora germina y da lugar a la bacteria.

20 A. Bipartición: El cromosoma circular se ancla a la membrana, se duplica, se forma un nuevo mesosoma, se separan los mesosomas y arrastra cada uno a un cromosoma bacteriano, se forman los tabiques de separación, posteriormente la bacteria se divide, obteniéndose dos células con idéntica información genética. Es muy rápida, la única posibilidad de la bacteria de adquirir nueva información genética es por mutaciones. Funcion de reproducción:

21 A. Reproducción parasexual Los fenómenos parasexuales contribuyen al aumento de variabilidad genética. El objetivo es intercambiar fragmentos de material genético (ADN). Esto llevará a que la cepa receptora integre en su genoma la nueva información y así adquiera nuevas propiedades, como por ejemplo la aparición de resistencia a antibióticos. Estos procesos son realizados mediante la transmisión de caracteres hereditarios de una bacteria dadora a una receptora. Existen varios mecanismos de transferencia genética, vamos a tratar los tres tipos que hay.

22 A. TRANSFORMACIÓN Cuando una bacteria capta fragmentos de ADN de otra que se ha destruido, quedando libres en el medio, sin que sea necesario el contacto entre las células receptora y donadora. El ADN fragmentado recombina con el ADN de la célula receptora, adquiriendo una serie de caracteres genéticos en forma de fragmento de ADN. Esta adquisición es hereditaria. B. TRANSDUCCIÓN El intercambio de ADN es conducido por un virus bacteriófago. En la fase de ensamblaje se pueden introducir fragmentos de ADN bacteriano en la cápsida del virus. Los nuevos virus ensamblados infectarán nuevas células. Mediante este mecanismo, una célula podrá recibir ADN de otra bacteria e incorporar nueva información.

23 C. CONJUGACIÓN Hay una transferencia de un fragmento de ADN, en forma de plásmido, con contacto entre la célula donadora y receptora a través de pelos o pili. Este proceso se lleva a cabo si la célula presenta el plásmido F, que contiene la información genética para formar pili, puentes que sirven de unión citoplásmica entre dos bacterias. La célula que presenta el plásmido se denomina F+; la célula que no lo contiene se llama F-. La bacteria F+ (donadora de información) se une a una bacteria F- (receptora) mediante uno de sus pili. A través de él introduce una hebra del plásmido F, de forma que la bacteria F- se convierte en bacteria F+. En ocasiones el plásmido se introduce en el ADN bacteriano (episoma o factor F). Si esta bacteria dona, el cromosoma donde está el plásmido, se denomina Hfr (High frequency of recombination). De esta forma la bacteria Hfr puede donar a otras células cualquier gen de su ADN.

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25 5. MICROORGANISMOS EUCARIÓTICOS PROTOZOOS Formados por una célula de tipo animal con nutrición heterótrofa y reproducción sexual (fusión de núcleos o cariogamia, con división o no del citoplasma) o asexual (bipartición, gemación o división múltiple). Viven: medios en agua, simbiosis (Trichonympha, en el intestino de termitas), parásitos obligados causando enfermedades (Plasmodium, produce la malaria, Tripanosoma, enfermedad del sueño), vida libre (Paramecium). Se clasifican según se muevan por cilios, flagelos o pseudópodos. Ameba Tripanosoma

26 ALGAS Organismos eucariotas de tipo vegetal (pared celular y cloroplastos), de organización talofítica (sin verdaderos tejidos), nutrición autótrofa fotosintética que viven en medios acuáticos. Se incluyen sólo las unicelulares o las que forman colonias. Reproducción: asexual (división celular) o sexual (ciclos complejos). Viven: mar, formando parte del fitoplancton (productores). Se clasifican en base a los pigmentos y sustancias que acumulan. Diatomeas

27 HONGOS Mohos (pluricelulares) y levaduras(unicelulares). Pared celular de quitina. -Mohos: no forman grandes cuerpos fructíferos, estructura filamentosa (hifas) y heterótrofos: a)Saprófitos: junto con bacterias, son los descomponedores en ecosistemas. b)Simbiontes: micorrizas (vive junto con las raíces, le aportan superficie para captar nutrientes inorgánicos, la planta le suministra nutrientes orgánicos). c)Parásitos: producen micosis. Reproducción: asexual por esporas y sexual por conjugación. Ej: Aspergillus y Penicillium (produce la penicilina). - Levaduras: son unicelulares, reproducción asexual por gemación y sexual, por la unión de dos células haploides para formar un cigoto, que se divide por mitosis. Ej: Sacharomyces (industria alimentaria) y Candida (patógeno). Rhizopus Penicillium

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29 6. RELACIONES ENTRE LOS MICROORGANISMOS Y LA ESPECIE HUMANA Microorganismos inocuos, perjudiciales y beneficiosos. 6.1 RELACIONES BENEFICIOSAS -Sector sanitario: producen medicamentos y vacunas. Ej: penicilina. -Industria alimenticia: obtención de productos a partir de fermentaciones. Ej: yogurt y quesos (láctica y pan (alcohólica). -Agricultura y ganadería: reciclaje de la materia orgánica, enriqueciendo el suelo de nutrientes inorgánicos. -Medio ambiente: depuran y reciclan los residuos (aguas residuales, plásticos), producen combustibles alternativos y los líquenes, primeros colonizadores en un ecosistema. -Aplicaciones en la biotecnología: obtener microorganismos transgénicos que producen sustancias de nuestro interés. -Simbiontes: bacterias del intestino grueso (producen vitamina K) y microorganismos que hay en la piel (impiden que otros parásitos la colonicen). 6. 2 RELACIONES PERJUDICIALES Causan enfermedades en el ser humano, cultivos, plantas y animales. -Sector sanitario: causantes de enfermedades infecciosas. Se llaman microorganismos patógenos (virus, bacterias, protozoos y hongos). Estas enfermedades tienen cinco etapas: a)Fase de infección: penetración del organismo a la célula huésped. b)Fase de incubación: desde que se produce la infección hasta que aparecen los primeros síntomas. c)Fase aguda: síntomas de la enfermedad evidentes. d)Fase de declive: los síntomas van desapareciendo. e)Fase de convalecencia: el paciente recobra la vitalidad hasta su estado normal. Las enfermedades se transmiten de dos formas: directamente (de la persona enferma) o indirectamente (agua, alimentos, ser vivo se llama vector). - Agricultura y ganadería: pueden producir plagas y enfermedades. a)Plantas: bacterias, virus y hongos. Tumores, manchas rojas, retraso en la maduración del fruto,etc… b)Animales: bacterias, virus y protozoos. Brucelosis (afecta cabras), muermo (ganado equino), peste porcina, coccidiosis (afecta a las gallinas).

30 ENFERMEDADES MÁS IMPORTANTES SEGÚN SU MEDIO DE TRANSMISIÓN

31 7. IMPORTANCIA DE LOS MICROORGANISMOS EN INVESTIGACIÓN E INDUSTRIA 7.1 IMPORTANCIA EN INVESTIGACIÓN El uso de microorganismos en investigación se debe a: -Pequeño tamaño y fácil manipulación. -Se cultivan fácilmente en el laboratorio en medios de cultivo sencillos. -Se reproducen a gran velocidad. -Son susceptibles por manipulación genética. Todo ello ha permitido descubrir: naturaleza química del material genético, hipótesis semiconservativa de duplicación del ADN, conocer los procesos de duplicación, transcripción y traducción, síntesis de sustancias en microorganismos. 7.2 IMPORTANCIA EN INDUSTRIA 1. Propiedades que debe tener un microorganismo industrial: -Producir una sustancia de interés y aplicación. -Crecer en cultivo puro de forma de arte. -Utilizar como fuente de C sustancias de bajo coste, sustancias de desecho, etc. -Eliminación fácil del medio de cultivo. -Susceptible de manipulación genética.

32 2. Procesos industriales: -Fabricación de bebidas alcohólicas (vino, cerveza y sidra): a) Elaboración de vino: fermentación de azúcares, lo transforman en etanol y CO2, lo hacen las levaduras Sacharomyces (existen en la piel de la uva). b) Elaboración de cerveza: fermentación alcohólica por lavaduras Sacharomyces cerevisiae a partir de un líquido obtenido por maceración de la malta, que tiene enzimas que pasan el almidón a glucosa. - Fabricación de pan: Lo realizan levaduras Sacharomyces cerevisiae, realizan la fermentación alcohólica usando los glúcidos de la harina del trigo. Se mezcla harina, sal, agua y levadura, se deja esta mezcla durante horas, se produce la subida al producir CO2 (aspecto esponjoso). En la cocción la levadura queda inactivada y se destruye el alcohol. -Fabricación de productos lácteos (yogurt y queso): En el yogurt se usa leche entera, cuyos azúcares son fermentados por bacterias del género Streptococcus y Lactobacillus a una temperatura de 40 ºC. El olor característico es debido a la lactosa y acetaldehido. -Producción de vinagre: Se origina al convertir el etanol del vino en ácido acético por acción de las bacterias del vinagre. -Producción de antibióticos: Sustancias producidas por microorganismos impidiendo el crecimiento de otros microorganismos. La penicilina producida por el hongo Penicillium. -Vacunas: Obtenidas con preparaciones de agentes patógenos muertos o atenuados para producir inmunidad frente al agente patógeno activo. -Biorremediación: Eliminación de contaminantes por acción de microorganismos. Ej: petróleo, plásticos y depuración de aguas residuales.

33 8. BIOTECNOLOGÍA: CONCEPTO Y APLICACIONES -Biotecnología: Conjunto de procesos industriales que se sirve de los microorganismos o de células procedentes de animales o vegetales, para obtener determinados productos. -Ingeniería genética: conjunto de técnicas que se ocupan de la manipulación de genes y sus productos. Tecnología del ADN recombinante. Herramientas: a)Enzimas de restricción: cortan el ADN por secuencias específicas, esos fragmentos se unen a un vector de clonación. b)Vector: usa para mover genes. Se usa mucho plásmidos, moléculas circulares que incorporan con facilidad ADN y se pasan fácilmente a otras células. c)ADN ligasas: unen fragmentos de ADN de distinta procedencia, originando un ADN híbrido (recombinante). Este ADN se expresa en otras células, será una proteína, hormonas (insulina, h. del crecimiento), vacunas o reconducir el metabolismo de la célula receptora, produciendo efectos positivos. Los animales y plantas transgénicas son aquellos que se les ha introducido un ADN recombinante y lo han incorporado en su genoma, lo que les da nuevas características. Se realiza en óvulos fecundados. Aplicaciones de la Ingeniería genética -Agricultura: maíz resistente al frío. -Ganadería: carpas que crecen más rápidamente. -Sanidad: cerdos, cabras y vacas que producen proteínas de interés ( hormona del crecimiento, insulina, etc.). Terapia génica; corregir enfermedades hereditarias como la fibrosis quística, anemia falciforme. Consiste en sustituir el gen defectuoso por el gen sano mediante ingeniería genética.

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35 8.1 BIOTECNOLOGÍA APLICADA A LA AGRICULTURA -Control de plagas: uso de insecticidas se acumulan en las plantas. Se usa bacterias patógenas de insectos, Bacillus thurigiensis, actúa de insecticida natural, sus células en esporulación poseen inclusiones que matan a las mariposas. -Bacterias fijadoras de nitrógeno atmosférico: una alternativa a los fertilizantes tradicionales son las bacterias del Género Rhizobium, que viven en las raices de las leguminosas, captan el N2 atmosférico y lo transforman a NH3, se están modificando estas bacterias para que actúen en otros grupos vegetales. -Producción comercial de setas: se cultivan hongos comestibles en naves industriales para facilitar su crecimiento. Ej: champiñones. -Micorrizas: asociación hongo y raíces de plantas. En ambientes húmedos aumentan la disponibilidad de nutrientes, en ambientes áridos ayuda a la absorción de agua. 8.2 BIOTECNOLOGÍA APLICADA A LA FARMACIA Y SANIDAD -Elaboración de vacunas: manipular microorganismos para atenuar su virulencia, a crear el antígeno correcto que desarrolla la respuesta inmunitaria. -Producción de antibióticos: penicilina producida por un hongo. Se han aislado muchos antibióticos producidos por bacterias y hongos, tratándose muchas enfermedades de bacterias y hongos. -Producción de hormonas: por ingeniería genética se manipulan bacterias para que produzcan proteínas humanas (insulina). Se ha introducido el gen de la insulina humana en la bacteria E. coli, que la produce masivamente. Se descubrió que el moho del pan convertía la progesterona en cortisona y otras hormonas.

36 8.3 BIOTECNOLOGÍA APLICADA A LA ALIMENTACIÓN Lo hemos visto anteriormente (fabricación de bebidas alcohólicas, pan y productos lácteos). 8.4 BIOTECNOLOGÍA APLICADA A LOS PROCESOS DE INTERÉS AMBIENTAL -Eliminación de metales pesados de las aguas contaminadas: clarifica las aguas y recupera metales de interés. Se emplean bacterias, algas y hongos. Ej: Sacharomyces cerevisiae y Rhizopus arrhizus absorben uranio de las aguas residuales. Científicos españoles han creado por ingeniería genética una bacteria que atrae los metales pesados. -Control de las mareas negras: Pseudomonas, consumen hidrocarburos, cada especie consume uno distinto, aunque se ha creado una que consume todos los hidrocarburos. -Producción de biogás: a partir de residuos agrícolas, forestales o animales. Se usan bacterias metanógenas (Methanobacterium y Methanococus), que transforman compuestos biocarbonados a biogás o bioalcohol. DE INTERÉS: ADN SINTÉTICO Y PCR Es posible: - Clonar genes a partir de ARN-m: se obtiene ADN a partir de ARN-m por la transcriptasa inversa, luego a partir del ADN obtenido y por la acción de las polimerasas se obtiene ADN de cadena doble, que se inserta en un plásmido. Tiene la ventaja de que el ARN-m no contiene intrones.

37 -PCR: reacción en cadena de la polimerasa. Se usa la ADN-p, la cual copia moléculas de ADN. Multiplica por cien mil moléculas de ADN en un tubo de ensayo. Permite: obtener grandes cantidades de genes para los procesos de clonación, estudios comparativos evolutivos y en la práctica forense.