Importancia de los microorganismos para la biosfera y para las personas Marta Gutiérrez del Campo

Intervención de los microorganismos en las transformaciones o ciclos biogeoquímicos. Las bacterias y los hongos son los microorganismos que, junto a los productores, permiten la existencia del ciclo de la materia en la biosfera. Su función es descomponer la materia orgánica procedente de restos vegetales, cadáveres y excrementos, convirtiéndola en materia inorgánica que vuelve a ser utilizada por los productores Como ejemplos de ciclos biogeoquímicos, y el papel que desempeñan los microorganismos en ellos, estudiaremos el ciclo del carbono, ciclo del azufre y el ciclo del nitrógeno.

Intervención de los microorganismos en las transformaciones o ciclos biogeoquímicos.

Intervención de los microorganismos en las transformaciones o ciclos biogeoquímicos. CICLO DEL CARBONO

Intervención de los microorganismos en las transformaciones o ciclos biogeoquímicos. CICLO DEL CARBONO Ciclo del carbono Importancia de los ciclos Esquema ciclo global C Cambios CO2 atmósfera Emisiones de CO2 Absorción de CO2 por océanos Implicaciones ecológicas del aumento de CO2

Intervención de los microorganismos en las transformaciones o ciclos biogeoquímicos. CICLO DEL CARBONO ¿Porque es importante el estudio de los ciclos y en concreto el de Carbono? Ejemplo de sistemas: Depósitos, flujos, interconexión entre distintos compartimentos Importancia de la vida en el mantenimiento de los ciclos Importancia de la actividad del hombre Mucho dinero en juego: Acuerdos de Kioto, etc Muchos efectos sobre los ecosistemas, que no se tienen en cuenta desde el punto de vista económico

Intervención de los microorganismos en las transformaciones o ciclos biogeoquímicos. CICLO DEL NITRÓGENO

Intervención de los microorganismos en las transformaciones o ciclos biogeoquímicos. CICLO DEL AZUFRE

Los microorganismos como agentes de enfermedades infecciosas. Los microorganismos se encuentran en todas partes y pueden ser: Patógenos – si causan enfermedades. Beneficiosos – si son usados para la producción de alimentos y están presentes dentro (son la denominada flora normal) y fuera del cuerpo. El grado de patogenidad se denomina virulencia y se mide, generalmente, por el número de microorganismos necesarios para desarrollar la enfermedad. Hay microorganismos que normalmente no son patógenos pero pueden serlo cuando disminuyen los mecanismos defensivos de un animal: son los microorganismos oportunistas

Los microorganismos como agentes de enfermedades infecciosas. POSTULADOS ROBERT KOCH El agente debe estar presente en cada caso de enfermedad en las condiciones apropiadas y ausente en las personas sanas. El agente no debe aparecer en otra enfermedad de manera fortuita o saprofita. El agente debe ser aislado del cuerpo en un cultivo puro a partir de las lesiones de la enfermedad. El agente debe provocar la enfermedad en un animal susceptible al ser inoculado. El agente debe ser aislado de nuevo de las lesiones producidas en los animales de experimentación.

Los microorganismos como agentes de enfermedades infecciosas. POSTULADOS ROBERT KOCH Animal sano Cultivo 1.- El microorganismo patógeno debe estar presente en animales que sufran la enfermedad y no en individuos sanos. Siembra Medio sin microorganismos Células sanas sin patógenos Animal enfermo 2.- El microorganismo debe ser cultivado en un cultivo puro fuera del cuerpo del animal. Cultivo Siembra Colonias del patógeno 4.- El microorganismo debe ser reaislado a partir de animales inoculados, y ser idéntico al original. Patógeno sospechoso Patógeno Cultivo Animal sano inoculado con cultivo patógeno Siembra 3.- Cuando se inocula ese cultivo en un animal sano debe provocar en él la enfermedad. Colonias del patógeno Síntomas de enfermedad

Los microorganismos como agentes de enfermedades infecciosas. VÍAS DE INFECCIÓN Primer paso: es la colonización por parte de los microorganismos de tegumentos y mucosas corporales. La entrada de microorganismos puede tener lugar a través de distintas vías: Heridas o abrasiones en los tegumentos. Roturas microscópicas en las mucosas. Picaduras de artrópodos (arácnidos e insectos, principalmente). Adherencia específica del microorganismo a las células del hospedador y paso a través de células epiteliales. En determinadas circunstancias, algunos microorganismos forman colonias muy numerosas en los tegumentos, las cuales son responsables de una lesión epitelial, produciéndose inflamación y rotura, a través de la cual penetran. Una vez dentro, los microbios tienen que reproducirse.

Los microorganismos como agentes de enfermedades infecciosas. VÍAS DE INFECCIÓN En esta primera fase tienen que superar los mecanismos defensivos del hospedador, lo que incluye la inflamación, la detención en los ganglios linfáticos y su eliminación de la sangre por acción de los fagocitos. Si consiguen superarlos, se desarrolla la enfermedad. El tiempo que transcurre desde que penetran hasta la manifestación de los síntomas de enfermedad se denomina período de incubación. Las infecciones pueden ser : Superficiales: si el microorganismo se multiplica en las células epiteliales de la zona de entrada. Sistémicas: si alcanzan los vasos sanguíneos y se multiplican en varios órganos a la vez.

Los microorganismos como agentes de enfermedades infecciosas. FACTORES DE PATOGENICIDAD: TÓXINAS Patogenicidad: Capacidad de un microorganismo para causar enfermedad Se usa para describir o comparar especies Virulencia: Grado de patogenicidad de un microorganismo Se usa para describir o comparar cepas dentro de una especie Las toxinas: sustancias venenosas de bajo peso molecular, que pueden ser excretadas al medio (exotoxinas), o retenidas dentro de la célula (endotoxinas). Estas toxinas pueden provocar daños locales, cuando son muy específicas, o difundirse y causar lesión sistémica. Invasividad: Capacidad de un organismo para penetrar, sobrevivir a las defensas, multiplicarse y diseminarse. Toxigenicidad: Capacidad de ciertos organismos para producir exotoxinas

Biotecnología. CONCEPTO Disciplina basada en la utilización de seres vivos o sus componentes, para realizar determinados procesos químicos con finalidad industrial. incluye Procedimientos biotecnológicos clásicos Ingeniería genética Identificación y aislamiento de GENES TERAPÉUTICOS Obtención de ORGANISMOS TRANSGÉNICOS como implica para FERMENTACIONES Extración del ARNm Producción de medicamentos Traducción y obtención de la proteína Conseguir órganos para trasplante Estudio de la posible solución terapéutica

APLICADAS A LA MEJORA DEL MEDIO AMBIENTE Biotecnología. APLICADAS A LA MEJORA DEL MEDIO AMBIENTE Eliminación de metales pesados. Eliminación de mareas negras. Obtención de energía no contaminante. Tratamiento de residuos urbanos e industriales. Tratamiento de diferentes tipos de contaminación asociados a la industria del petróleo. Tratamiento de la contaminación producida por herbicidas, pesticidas e insecticidas. Depuración de aguas residuales.

APLICADAS A LA MEJORA DEL MEDIO AMBIENTE Biotecnología. APLICADAS A LA MEJORA DEL MEDIO AMBIENTE Biorremediación Uso de microorganismos vivos para el tratamiento y el control de la contaminación: Aire Agua Suelos

APLICADAS A LA MEJORA DEL MEDIO AMBIENTE Biotecnología. APLICADAS A LA MEJORA DEL MEDIO AMBIENTE Depuración de aguas residuales Las aguas residuales generadas en las poblaciones urbanas deben regresar al medio ambiente, ya sea a través del cauce de un río, un lago o el mar. Estas aguas no deben provocar una contaminación en estos ecosistemas. Por ello, el agua residual se trata en plantas de depuración de agua para rebajar la cantidad de contaminantes.

APLICADAS A LA MEJORA DE LA SALUD Biotecnología. APLICADAS A LA MEJORA DE LA SALUD  La biotecnología tiene en la salud humana, entre otros, los siguientes campos de aplicación: Prevención de enfermedades hereditarias. Terapia génica. Producción de vacunas. Obtención de anticuerpos monoclonales e interferones. Producción de hormonas (por ejemplo insulina y hormona del crecimiento). Producción de antibióticos y otros productos farmacéuticos.

APLICADAS A LA MEJORA DE LA SALUD Biotecnología. APLICADAS A LA MEJORA DE LA SALUD Transformaciones Genéticas Genética Enfermedades Hereditarias Vacunas Recombinantes Fármaco genética

Biotecnología. DE LOS ALIMENTOS El hombre desde la antigüedad ha obtenido productos alimenticios con la intervención de los microorganismos, a pesar de desconocer su existencia. Por ejemplo: Pan. Yogur. Queso. Mantequilla. Vinagre. Vino. Cerveza. Encurtidos. Producción de proteínas para piensos de animales domésticos. Síntesis de vitaminas que se añaden a los alimentos o en compuestos farmacéuticos. (Por ejemplo la vitamina B12 es producida industrialmente a partir de bacterias y la riboflavina es producida por diversos microorganismos como bacterias y hongos). Síntesis de aminoácidos que se utilizan como aditivos alimentarios. (Ejemplos de aminoácidos producidos por fermentación microbiana son el ácido glutámico, la lisina, la glicina, la metionina y la alanina).

DE LOS ALIMENTOS: FERMENTACIONES Microorganismo implicado Biotecnología. DE LOS ALIMENTOS: FERMENTACIONES Tipo de fermentación Microorganismo implicado Sustrato Producto Alimento Alcohólica Levadura Almidón, Glucosa Etanol y CO2 Pan, vino, cerveza Láctica Bacteria Carne picada Ácido láctico Embutidos Homoláctica Lactosa, glucosa Yogur, queso Heteroláctica Carne picada, pescado Ácido láctico, CO2 y etanol Embutidos, salsas de pescado, salazón, pasta de pescado Acética Vino, suero, malta, sidra Ácido acético Vinagre

Biotecnología. DE LOS ALIMENTOS

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DE LOS ALIMENTOS : YOGURT Biotecnología. DE LOS ALIMENTOS : YOGURT Se utiliza leche, que fermenta mediante determinadas cepas de las bacterias Lactobacillus y Streptococcus que transforman la lactosa en ácido láctico. El ácido láctico es el causante de la precipitación de las proteínas de la leche. Ambos microorganismos necesitan una temperatura de 45ºC para desarrollarse al máximo, por eso la leche se envasa en caliente para que después siga el proceso de fermentación en la estufa a dicha temperatura. El pH del yogur (después del enfriamiento a 4 ºC) es alrededor de 4, este medio ácido impide el crecimiento de otras bacterias. Actualmente la producción de yogures se ha especializado en gran cantidad de sabores e incluso en el enriquecimiento de nuevas bacterias.

DE LOS ALIMENTOS : QUESO Biotecnología. DE LOS ALIMENTOS : QUESO

DE LOS ALIMENTOS : CERVEZA Biotecnología. DE LOS ALIMENTOS : CERVEZA Los granos de cebada, no contienen azúcares fermentables. Por lo tanto el almidón de los granos debe ser SACARIFICADO antes de su fermentación por las levaduras. El malteado corresponde a las primeras etapas de la germinación y su objetivo es la germinación controlada del grano de cebada mediante la cual se producen enzimas –amilasas, β-glucanasas y proteasas- que sirven para hidrolizar materiales de reserva del grano

DE LOS ALIMENTOS : CERVEZA Biotecnología. DE LOS ALIMENTOS : CERVEZA Es un proceso que se conoce desde antiguo, ya que, al parecer, los babilonios fueron los primeros en elaborar la cerveza. Se basa en la fermentación alcohólica que realizan las levaduras del género Saccharomyces. La cerveza se obtiene por fermentación de la cebada realizada por las levaduras S. cerevisae o S. carlsbergensis. Los granos de cebada se ponen a remojo, de forma que germinan y generan amilasas suficientes que hidrolizan el almidón. Después se secan, lo que constituye la malta, la cual se puede almacenar hasta su uso. Con la malta se obtiene el mosto de cerveza, al cual se adiciona el lúpulo, encargado de dar a la cerveza el sabor amargo y de conservarla del crecimiento bacteriano. Es entonces cuando se añade el inóculo, que fermenta durante cinco a diez días a temperatura y pH adecuados.

DE LOS ALIMENTOS : CERVEZA Biotecnología. DE LOS ALIMENTOS : CERVEZA http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2bachillerato/biotec/cerveza.htm

Biotecnología. DE LOS ALIMENTOS : PAN • Primera fase de fermentado Esta fase de la fabricación dura varias horas. Consiste en que las levaduras actúen fermentando parte de los componentes del pan. Para ello, la masa se somete a una temperatura y humedad óptimas para el desarrollo de Saccharomyces cerevisiae. Esta temperatura oscila entre los 24 y 29º C y la humedad es de un 75%. Esta fermentación ocurre en una masa muy grande, en la que todavía no se han separado las porciones que formarán las barras de pan. • Segunda fase de fermentado Después de que la masa se haya fermentado durante varias horas, se corta y se le da forma al pan para que resulte una superficie lisa que pueda ser capaz de sujetar las bolsas de CO2. Después se le somete a la masa durante un tiempo a las mismas condiciones de temperatura y humedad que en la primera fase de fermentado. Esta segunda fase puede llegar hasta las 20 horas dependiendo del resultado que se quiera obtener respecto a aroma y sabor y es realmente cuando la levadura rompe el azúcar produciendo burbujas de CO2. • Horneado Es un proceso muy importante, pues se somete a la masa a unas temperaturas determinadas y durante unos tiempos de cocción característicos del tipo de pan. Al someter al pan a estas temperaturas, que en general suelen ser mayores de 200 grados, se matan a todas las levaduras y a todos los posibles contaminantes excepto a formas de resistencia, que pueden provocar contaminaciones a la 24-36 horas. También se consigue un aumento de la masa del pan, al expandirse el CO2.debido al calor y un endurecimiento de la superficie. Este endurecimiento se produce por la evaporación del agua de la corteza que supone una pérdida de peso de un 8-14 % de la masa.

Biotecnología. DE LOS ALIMENTOS : VINO En el caso del vino las levaduras responsables de la vinificación son unos hongos microscópicos que se encuentran de forma natural en los hollejos de las uvas vitis vinifera l. Las especies de levaduras empleadas en la elaboración del vino suelen ser por regla general las Saccharomyces cerevisiae aunque a veces también se emplean la S. bayanus y la S. oviformis. Para frenar la aparición de bacterias indeseables y otros organismos limitantes de la fermentación se suele esterilizar el mosto a veces con dióxido de azufre (SO2) antes del proceso. La elaboración del vino pasa por una fermentación alcohólica de la fruta de la vid en unos recipientes en lo que se denomina fermentación tumultuosa debido a gran ebullición que produce durante un periodo de 10 días aproximadamente. Tras esta fermentación 'principal' en la industria del vino se suele hacer referencia a una fermentación secundaria que se produce en otros contenedores empleados en el trasiego del vino joven. Los vinos blancos fermentan a temperaturas relativamente bajas de 10º-15ºC y los vinos tintos a temperaturas mayores de 20º-30ºC.

Tanque de fermentación Biotecnología. DE LOS ALIMENTOS : VINO SO2 Levadura Prensa Uva sin tallos ni pedúnculos Orujo Cuba de sedimentación Cuba de fermentación Trituración Tanque de fermentación Filtrado Envejecimiento Embotellado

Epidemiología y salud pública SALUD PUBLICA La salud pública obtiene sus conocimientos de prácticamente todas las ciencias, siendo su actividad multidisciplinar, eminentemente social, cuyo objetivo es la salud de la población. Protección de la salud Detectan factores de riesgo para la población y elaborar programas de salud para la sociedad. Promoción de la salud Son actividades que intentan fomentar la salud de los individuos y colectividades, promoviendo la adopción de estilos de vida saludables. Prevención de la enfermedad Se basa en intervenciones de prevención primaria (vacunaciones), prevención secundaria o detección precoz de enfermedades y de prevención terciaria o de contención y/o rehabilitación de las secuelas dejadas por el o los daños de las funciones físicas, psíquicas y/o sociales. q debe ser así para todos Restauración de la salud Consiste en todas las actividades que se realizan para recuperar la salud en caso de su pérdida, que son responsabilidad de los servicios de asistencia sanitaria que despliegan sus actividades en dos niveles: atención primaria y atención hospitalaria.

Ciencia multidisciplinar: Epidemiología y salud pública EPIDEMIOLOGÍA “ES LA CIENCIA QUE TRATA O ESTUDIA LAS EPIDEMIAS” Ciencia multidisciplinar: Medicina. Estadística. Demografía. Sociología. Salud ambiental…….

Epidemiología y salud pública En el estudio de las enfermedades infecciosas se acuñaron una serie de términos que permiten definir la gravedad de la enfermedad en relación a la población: La prevalecía de una enfermedad en una población es la proporción o porcentaje de enfermos ¡que la padecen en un momento dado. Una epidemia se considera cuando una determinada enfermedad ocurre, a un mismo tiempo, en un número exageradamente alto de individuos de una región. Pandemia es una epidemia ampliamente distribuida. Cuando una enfermedad está continuamente presente en una población, pero con poca incidencia, se dice que es endémica. Ocurren en casos esporádicos de una enfermedad cuando aparecen individualmente en zonas geográficamente separadas, implicando que entre ellos no guardan relación. Es una zona hay un brote de una enfermedad cuando, en un periodo corto de tiempo, se observa la aparición de un cierto número de casos cuando anteriormente solo aparecían casos esporádicos. Se denomina infección subclínica a la enfermedad de determinados individuos que no muestran síntomas, o solo muy leves, de una enfermedad. Dichos individuos son considerados como portadores de la enfermedad porque pueden transportar y diseminar activamente el microorganismo infeccioso.

Virulencia producen Patógenos pueden ser Los microorganismos intervienen en los viene dada por se combaten por pueden emplearse en pueden producir Ciclos biogeoquímicos Toxinas Enzimas extracelulares Enfermedades infecciosas Esterilización Biotecnología Epidemias puede ser pueden ser Endotoximas Carbono a través de destacan el del Exotoxinas Contacto directo Física Química Heridas Azufre mediante Aerosoles mediante Radiación se pueden curar por Aire mediante Desinfectantes Nitrógeno pueden ser transmitidas por Polvo Filtración Antisépticos Hierro provocan Vía sexual E.T.S Calor como la Alimentos producen Animales Zoonosis Pasteurización con aplicaciones Quimioterapia se combaten por Alimentarias Industria farmacéutica Agropecuarias Ingeniería genética Medio ambiente Agentes quimioterapéuticos basadas en las centradas en la obtención de basada en la como la como por ejemplo las Fermentaciones Antibióticos Vacunas Manipulación genética Sulfamidas como la centrada en la producción de inhiben el Alcohólica Láctica Piensos Insecticidas Eliminación de residuos Crecimiento celular