MICROORGANISMOS : IMPORTANCIA ECOLÓGICA Y SANITARIA. Tema 26 y 27.

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1 MICROORGANISMOS : IMPORTANCIA ECOLÓGICA Y SANITARIA. Tema 26 y 27

2 Microorganismos y medio ambiente La materia circula en la naturaleza produciendo unos ciclos cerrados. La materia forma un sistema cerrado es decir toda la materia se recicla, aunque la energia(sol) fluye. Los ciclos se producen entre PRODUCTORES, CONSUMIDORES Y DESCOMPONEDORES. Los microorganismos tienen una función como descomponedores y permiten cerrar los ciclos biogeoquímicos.

3 Los microorganismos participan en estos ciclos ya que: Están en todo tipo de ambientes Se dispersan facilmente Tienen diversidad metabólica Pequeño tamaño.

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8 MICROORGANISMOS COMO PRODUCTORES DE ENFERMEDADES Infección es el crecimiento y colonización de microorganismos patógenos en un individuo. Parasito es el microorganismo que vive e expensas de otro individuo. Si le produce una enfermedad se llama patógeno. Patogenicidad es la capacidad de un microorganismo de producir una enfermedad. Patógeno oportunista es aquel que no suele producir una enfermedad pero lo hace en algunas circustancias como la bajada de defensas del individuo.

9 Enfermedad infecciosa es aquella producida por microorganismos patógenos. Epidemia enfermedad que se produce y extiende de forma rápida en la pobleción. Enfermedad endémica una enfermedad que es habitual en un área Pandemia enfermedad que se extiende en una amplia zona. Zoonosis enfermedad transmitidas por animales. Virulencia de un microorganismo es su capacidad de infectar y producir una enfermedad.

10 Infecciones Cuando un microorganismo se trasmite a la sangre produce una infección generalizada llamad septicemia. Cuando la enfermedad la produce un organismo mayor se llama infestación. Los microorganismos pueden producir: – Lesiones directas – Factores de virulencia – Toxinas

11 Lesión directa si destruye las células. Ej polio destruye neuronas motoras. Producción de factores de virulencia que son enzimas extracelulares. Toxinas que son sustancias tóxicas para la célula. – Exotoxinas son aquellas que el microorganismo libera al exterior y se traslada hacia otros tejidos diana.

12 Puede producirla al crecer (toxiinfección)o hacerlo sobre un medio como un alimento.(intoxicación alimentaria)Ej neurotoxinas botulismos o enterotoxinas como cólera o salmonelosis. – Endotoxinas son parte de la membrana de bacterias Gram- que producen malestar general. Para combatir las toxinas pueden usarse antitoxinas (suero con anticuerpos) o toxoides (toxinas modificadas que inducen la formación de anticuerpos)

13 Principales vías de transmisión de las enfermedades infecciosas Contacto directo: piel o mucosas. Pie de atleta Inhalación: gripe, tuberculosis Vía digestiva: cólera, botulismo, salmonelosis Heridas o inyecciones: Tétanos, SIDA Picaduras o vectores: malaria, enfermedad del sueño Vía placentaria: rubeola, SIDA Transmisión sexual: Sida, sífilis, candidiasis, papiloma humano, gonorrea.

14 Algunos ejemplos de enfermedades infecciosas humanas Virus: rabia, sarampión, rubeola, polio, gripe, hepatitis, SIDA Bacterias: meningitis, tétanos, faringitis, tuberculosis, gastritis, gonorrea, Protoctistas: Paludismo, amebiosis. Hongos: Pie de atleta, candidiasis Priones: enfermedad de las vacas locas

15 Biotecnología: Utilización de los microorganismos en los procesos industriales. Importancia social y económica Alimentación Farmacia Agricultura y ganadería

16 1 Biotecnología aplicada a la industria alimentaria Fermentación alcohólica Fermentación láctica

17 Fermentación alcohólica Se utiliza para fabricar pan o bebidas alcóholicas. Microorganismo: levaduras de la especie Saccharomyces cerevisae PAN Glucosa  alcohol etílico + CO2 + ATP El alcohol se evapora con el calor El CO2 levanta la masa

18 Fabricación de pan

19 Sacchromyces cerevisae

20 BEBIDAS ALCOHÓLICAS VINO Se prensa la uva para obtener mosto. La levadura está en la superficie de la uva. El CO2 se evapora si no es un vino espumoso. Luego se aclara embotella y se puede tener en barrica para hacer crianzas. CERVEZA Se germina la cebada para producir malta que se tuesta y sobre la que se produce la fermentación. Se añade flor de lúpulo para obtener el amargor.

21 VINAGRE Se obtiene por respiración del etanol en ácido acético. Lo hacen bacterias aeróbias Acetobacter y Gluconobacter. Se usa como aditivo y conservante (escabeches)

22 Fermentación láctica Glucosa  ácido láctico + ATP Se produce de forma natural en leche sin esterilizar. Lo producen bacterias como Lactobacillus, Streptococcus y Lactococcus. Así se obtienen leches fermentadas, yogur, kefir…

23 QUESO Se añade a la leche renina o cuajo que es una enzima presente en el estómago de los rumiantes. Precipitan las proteínas o cuajo y quedan el suero lácteo. Se filtra con telas y se añade sal. Se madura el queso añadiendo otras bacterias y levaduras que dan los distintos sabores.

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26 2 Biotecnología aplicada a la industria farmaceútica Producción de antibióticos. Producción industrial de vacunas y sueros Producción de otras sustancias – Hormonas – factores de coagulación sanguínea – enzimas

27 Producción de antibióticos. Primer antibiótico penicilina descubierto por Flemming y aislado por Florey y Chain. Se obtiene cultivando el hongo Penicillium crysogenum. Al cabo de 40 horas el hongo empieza a producir penicilina. Luego se separa, filtra y cristaliza para purificarla. En la actualidad se utiliza penicilina semisintética.

28 Nuevos antibióticos Cefalosporinas producidas por el hongo Cephalosporium. Antibióticos producidos por Actinomicetos del género Streptomyces. – Estreptomicina – Loranfenico – Eritromicina – Tetraciclina Para obtener mejor rendimiento se seleccionan las estirpes procuctoras y se mejoran los diseños de técnicas de cultivo.

29 Vacunas Trabajos de Edward Jenner y Louis Pasteur. En 1924 se consiguió la atenuación para obtener microorganismos sin virulencia. Actualmente se obtienen vacunas recombinantes por ingeniería genética como Hepatitis B o usando parte de las cápsulas del virus como en la meningitis.

30 Hormonas y enzimas Los microorganismos pueden excretar enzimas- algunas se utilizan en industria alimentaria, farmacéutica… Proteasas bacterianas  aditivos en detergentes. Renina  fabricación de quesos. Amilasas y glucoamilasas  fabricación de fructosa. Dihidrofolato reductasa  tratamiento del cáncer.

31 Extremozimas  de bacterias extremófilas para procesos industriales a alta temperatura o pH. (ejemplo para hacer la PCR) Factores de coagulación sanguínea (Factores para tratar la hemofilia, que antes se extraían de la sangre, con problemas como contagio VIH-SIDA)

32 Hormonas Insulina. Hormona del crecimiento. Esteroides

33 3 Biotecnología aplicada a industrias agropecuarias: Producción de proteínas microbianas para suplemento de piensos. Se produjeron después de la II guerra mundila proteínas para consumo humano llamadas proteínas unicelular de Saccharomyces cerevisae. Ahora se usa para el ganado. También se usan Spirulinas algas y hongos Fusarium

34 Producción de insecticidas biológicos. La bacteria Bacillus thuringiensis produce un insecticida natural que no es tóxica pa ael ser humano pero produce toxinas para los insectos.

35 Producción comercial de setas Se cultivan setas comestibles echando esporas sobre un lecho en condiciones adecuadas

36 Biofertilizantes Se pueden usar bacterias fijadoras del nitrógeno como Rhizobium que suele ser simbionte con las leguminosas.

37 Rhizobium

38 Obtención de plantas y animales transgénicos Mediante ingeniería genética se corta un gen, de inserta en un vector, y pasa a las células del animal o vegetal elegido, que producirá la proteina elegida.

39 E. coli

40 4 Biotecnología y medio ambiente Los microbios colaboran con el reciclaje de materias y residuos que es un gran problema medioambiental. Biodegradación: consiste en descomponer utilizando microorganismos materiales como papel, pinturas, hidrocraburos… Biorremediación o biorreparación es utilizar mocroorganismos para eliminar contaminantes del medio.

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43 Biorremedación

44 Ejemplos Algunas bacterias eliminan pesticidas, insecticidas o compuestos xenobióticos (producidos por síntesis química) Ej Pseudomonas utilizadas para eliminar mareas negras, pues utilizan petróleo como fuente de carbono. Detoxificación de PCB (bifenilos policlorados) que son muy dificiles de eliminar. Biorreparación del subsuelo contaminado por filtraciones.

45 Depuración de aguas residuales Tratamiento primario: eliminando partículas por filtrado, sedimentación y floculación. Tratamiento secundario eliminando la mayor parte de materia orgánica. En esta fase se producen unos lodos activados que producen la biodegradación. Estos lodos pueden usarse para producir compost, no de uso agrícola, sólo en jardinería. Si hay muchos metales pesados se envían a un vertedero. Los lodos pueden usarse para producir biogas por el metano que producen las bacterias presentes en ellos.

46 Biogás

47 Depuradora

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49 Producción de compuestos biodegradables. Los plásticos son un problema de primer orden pues tardan mucho en desaparecer del medio. Algunas bacterias almacenan sus reservas de carbono en forma de productos poliesters, de gran resistencia, que son bioplásticos y son biodegradables.Ej Alcaligens eutrofus. Su coste es mayor pero las ventajas muchas.

50 5 Biotecnología y minería Se usan microorganismos para extraer minerales que no son rentables de otra forma: Biolixiviación para concentar menas metálicas con baja concentración ej. Thiobacilus ferrooxidans. Recuperación de petróleo cautivo. Se inyecta en los restos de los pozos agua con polisacáridos que actuan de espesante, por ej. La goma producida por Xantomonas campestris.

51 Minería a cielo abierto