MICROORGANISMOS.

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1 MICROORGANISMOS

2 Periodo especulativo anterior Principios del siglo XX hasta hoy
MICROBIOLOGÍA .- Estudia los microorganismos , que son seres vivos de tamaño microscópico, es decir que necesitamos un microscopio óptico o electrónico para su observación. Las unidades de medida empleadas son , micra, nanómetro y angstrom Å. 1mm=10³ µ =10 6nm=10⁷Å Pueden ser uni o pluricelulares, autótrofos o heterótrofos, procariotas o eucariotas Periodo especulativo anterior Desde la antigüedad hasta los primeros microscopistas 1664 Robert Hooke Observa y describe mohos. 1675 Anton van Leeuwenhoek Observa microorganimos unicelulares procariotas y eucariotas. Mitad - final del s.XIX Desarrollo de los cultivos bacterianos y asentamiento de la microbiología como ciencia: Se rechaza la generación espontánea de los seres vivos. Se descubre el origen bacteriano de las enfermedades infecciosas.. 1859 Louise Pasteur Consigue refutar definitivamente la teoría de la generación espontánea. 1876 Robert Koch Enuncia los postulados que recogen la comprobación experimental de la teoría microbiana de las enfermedades infecciosas. 1882 Robert Koch Descubre el bacilo de la tuberculosis y poco después el del cólera. Principios del siglo XX hasta hoy Estudio intensivo de los microorganismos: bioquímica, genética, ecología etc

3 PODER RESOLUTIVO

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5 Seres vivos acelulares
VIRUS Seres vivos acelulares Muy pequeño tamaño , no más de 2500Å, debe de recurrirse al m.e. para visualizarlos. (virus polio 280Å, virus sarampión 2000Å) Parásitos intracelulares obligados . Carecen de metabolismo propio, capacidad de relación o de nutrición. Sólo capacidad de reproducción. Descubiertos su existencia y su carácter infectivo a finales del XIX (Pasteur, 1884) aunque hasta 1942 no se visualizaron mediante el m.e. Según el huésped que parasitan se clasifican en: Animales Vegetales Bacteriófagos (fagos) 7. También se puede utilizar como criterio de clasificación , la posesión de ADN o ARN, la forma de la cápsida, la presencia de envoltura y enzimas específicas.

6 ESTRUCTURA DE LOS VIRUS. ENVOLTURA (en algunos)
CÁPSIDA Estructura formada por unidades protéicas llamadas capsómeros que rodean al DNA o RNA. -Pueden ser helicoidales, icosaédricas y complejas (con cabeza, cola y sistema de anclaje como ocurre en los bacteriófagos). ACIDOS NUCLEICOS Cortos, pueden ser ADN o de ARN, lineal o circular, monocatenárico o bicatenárico. ENVOLTURA (en algunos) Bicapa lipídica , con alguna proteína, encargada de la unión del virus a la célula que va a parasitar (infectar) presente sólo en virus animales

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8 CÁPSIDA: cubierta proteica que envuelve al genoma vírico, su función es la protección del ácido nucleico y en los virus sin envoltura, el reconocimiento de los receptores de membrana de las células a las que el virus parasita. El conjunto de genoma vírico y cápsida se le denomina nucleocápsida. La cápsida está formada por proteinas globulares o capsómeros que se disponen de una manera regular y simétrica. Las cápsidas pueden ser: Icosaédricas Helicoidales complejas

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10 Dos tipos de capsómeros: hexones y pentones
Dos tipos de capsómeros: hexones y pentones. Los hexones forman caras y aristas y los pentones los vértices

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12 Adenovirus: infecciones respiratorias, oftálmicas

13 Virus del herpes simplex

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18 fagos

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20 VIRUS DE LA GRIPE

21 VIRUS DEL SIDA

22 Virus del Sida

23 Origen de los virus: La hipótesis más aceptada actualmente defiende que los virus son formas simplificadas y no formas simples y primitivas. Su origen por tanto es posterior al inicio de la vida.

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26 Virus de la rabia Virus de la polio

27 CICLO DE LOS VIRUS

28 ETAPAS EN LA REPLICACIÓN DE UN BACTERIÓFAGO
penetración Adsorción Liberación ETAPAS EN LA REPLICACIÓN DE UN BACTERIÓFAGO Eclipse ensamblaje

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31 Ébola

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33 PRIONES PRIONES Estructura normal de la proteína del prión (PrPc)
Son partículas proteínicas infecciosas. Las enfermedades que producen suelen ser mortales . La proteína infecciosa provoca un cambio conformacional en la proteína normal, transformándola en infecciosa. Estructura normal de la proteína del prión (PrPc) Forma infecciosa de la proteína del prión (PrPsc)

34 PRIONES Estructura terciaria de la proteína del prión patógena normal

35 VIROIDES Constan de una pequeña molécula de ARN circular y monocatenario, no protegida por ningún tipo de cubierta. Suelen infectar a plantas, causando atrofia en el crecimiento que determina un desarrollo anormal de tallos y hojas.

36 Bacterias: organismos procariotas que están representados por unas dos mil especies,
Existen fósiles de hace 3500 millones de años. Pese a tener una estructura simple, presentan una gran variabilidad de metabolismos.

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41 ESTAFILOCOCUS AUREUS ESTAFILOCOCUS AUREUS

42 LACTOBACILLUS BULGARICUS

43 CLOSTRIDIUM TETANIS (IZDA) Y BACILO DE LA TUBERCULOSIS (DRECHA)

44 BACTERIA LEPTOESPIRA (ESPIROQUETA)

45 cocos bacilos spiroquetas vibrio

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58 Inclusiones : sin membrana
Inclusiones : sin membrana. Contienen sustancias de reserva, como, polisacáridos, lípidos, polifosfatos. Vesículas de gas: permiten la flotabilidad Carboxisomas: contienen la rubisco para la fijación del CO2. en bacterias fotosintéticas.

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73 CLASIFICACIÓN DE LAS BACTERIAS:
ARQUEOBACTERIAS EUBACTERIAS.

74 Arqueobacterias: Membrana plasmática sin ácidos grasos y en su lugar poseen hidrocarburos, que se unen a la glicerina mediante un enlace éter. Las paredes celulares carecen de peptidoglicano, poseen pseudopeptidoglicanos, NAg-Nam unidos mediante enlaces 1-3 , L-aa o proteinas según las especies. Genoma ; ADN circular. Viven en medios extremos: -Halófilas: aguas hipersalinas -Termófilas, en aguas termales, hábitats volcánicos -Metanógenas, viven en anaerobiosis en el tracto intestinal de los animales y producen metano a partir de diferentes sustratos como el CO2

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76 Bacterias termófilas

77 EUBACTERIAS

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80 Treponema pallidum

81 Bacterias del acido lactico: Streptococcus y Lactobacillus
Bacterias del acido lactico: Streptococcus y Lactobacillus. Anaerobias facultativas, Gram+

82 Micoplasmas: pequeñas bacterias sin pared, cuya membrana plasmática contiene esteroles. Son patógenos , producen enfermedades como la neumonía atípica en la especie humana.

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88 Flagelados: vida libre o parásitos : Trypanosoma cruzi, enfermedad de sueño
Amebas: se mueven por pseudópodos

89 Esporozoos: parásitos: Plasmodium falciparum. Produce la malaria.
Ciliados: paramecio

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99 Clasificación de hongos:
Filum Tipos esporas Hifas Hábitat Ejemplos Zigomicetos Zigosporas (sex internas) Sifonadas Suelo Materia vegetal en descomp. Moho pan Ascomicetos Ascosporas (Sex internas) Septadas Suelo. Mat vegetal en descomp. Levaduras Trufas Basidiomicetos Basidiosporas (sex externas) Suelo, mat veg. Setas Oomicetos Oosporas (sex) Agua Mohos agua Deuteromicetos Conidiosporas (asexuales) septadas Suelo y piel animales Penicillium y pie de atleta

100 Hifa septada Hifa sifonada.

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103 Epidemia: si se producen a la vez muchos casos de individuos enfermos de la misma enfermedad en un área geográfica pequeña. Pandemia: enfermedad infecciosa distribuida por un área extensa de la tierra. Enfermedad endémica: enfermedad que afecta constantemente a una determinada comunidad, pero con una incidencia no muy alta. Hospedadores definitivos: organismos donde se reproducen los m. patógenos. Hospedadores intermediarios: algunos m. necesitan ser transmitidos de un hospedador a otro, estos trasmisores son los hospedadores intermediarios y pueden no sufrir los efectos de la enfermedad. Reservorios: son lugares donde los m . Patógenos sobreviven fuera de los hospedadores y desde donde pueden iniciar una infección. Vectores: son los seres vivos imprescindibles para la transmisión del m. patógeno hasta el hospedador definitivo. Portadores: personas que no tienen síntomas de la enfermedad pero llevan en su interior el m. patógeno y por tanto son potenciales trasmisores de ella.

104 Factores de virulencia:
Toxinas: -Exotoxinas: liberadas al medio que circunda el microorganismo. Neurotoxinas,enterotoxinas. Principales enfermedades por exotoxinas. Botulismo, cólera, difteria, tétanos. -endotoxinas. Enzimas extracelulares: -hialuronidasa, coagulasa, lecitinasa, leucocidina, hemolisina. Staphilococcus aureus y Streptococcus pyogenes; hialuronidasa Clostridium perfrigens lecitinasa Fimbrias, moléculas de hemaglutininas que existen en la cubierta de muchas bacterias, flagelos bacterianos y plásmidos.

105 Factores de virulencia

106 Enfermedades transmitidas por contacto directo: a través de la piel o mediante heridas.

107 Enfermedades producidas por hongos.

108 Enfermedades transmitidas por el aire.

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110 Algunas enfermedades producidas por virus
Sarampión

111 Enfermedades de transmisión sexual

112 Enfermedades infecciosas transmitidas por el agua y los alimentos.

113 Enfermedades producidas por bacterias: cólera, peste
Enfermedades producidas por bacterias: cólera, peste. Botulismo, tétanos, tauberculosis….

114 Enfermedades transmitidas por animales

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117 Tratamiento de infecciones:
Preventivo: vacunas Curativo: agentes quimioterapéuticos. -sulfamidas: moléculas sintéticas que interfieren en algunas reacciones importantes en los microorganismos patógenos e inhiben su crecimiento. -Quinolonas: farmácos síntéticos de amplio espectro que inhiben procesos en los que interviene el ADN de las bacterias. -Antibióticos: sustancias producidas por ciertas bacterias y hongos para matar o inhibir el crecimiento de otros. -Antimicóticos: sustancias que curan enfermedades producidas por hongos. -Antivíricos: tienen el problema de ser , a menudo, tóxicos para el hospedador, debido a que el virus utiliza la maquinaria metabólica del individuo al que invade, por tanto cualquier sustancia que interfiera en la formación de los componentes del virus está afectando al metabolismo celular. Muchas células animales producen unas sustancias antíviricas específicas que pertenecen al grupo del llamado interferón. Son proteínas que inhiben la replicación del virus. Botulina: forma purificada de la toxina del botulismo, que sirve para el tratamiento de migrañas, espasmos oculares y alteraciones del nervio trigémino.

118 MICROORGANISMOS Y CICLOS BIOGEOQUÍMICOS.

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120 HIDROSFERA-ATMÓSFERA CO2
CICLO DEL CARBONO B.Oxidantes del metano HIDROSFERA-ATMÓSFERA CO2 R F R ANIMAL PLANTAS COMBUSTIÓN ARQUEOBACTERIAS SUELO CH4 CARBÓN PETRÓLEO CADÁVERES BACILLUS Y CLOSTRIDIUM

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123 CICLO DEL FÓSFORO PLANTAS Compuestos orgánicos ATP ANIMALES Compuestos orgánicos ATP esqueletos Mares poco profundos Hongos: Aspergillus Bacterias: Actinomicetes, Bacillus peces Aves productoras de guano SUELO: mineral apatito, depósitos de guano usados como abono

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127 BIOTECNOLOGÍA MICROBIANA.
Incluye procesos industriales que utilizan microorganismos como base para obtener productos de utilidad para las personas como medicinas o alimentos. Los m. deben tener un crecimiento rápido , resistir el cultivo a gran escala y una producción en gran cantidad y en el menor tiempo posible. Producción de antibióticos Producción de vitaminas, aminoácidos y enzimas Procesos de fermentación Microorganismos y control de plagas de insectos Microorganismos e industria alimentaria Microorganismos e ingeniería genética Microorganismos y depuración de aguas residuales.

128 1.Producción de antibióticos:
Hasta el momento se conocen cerca de 800 antibióticos producidos por hongos del género Penicillium y bacterias de los géneros Bacillus y Streptomyces. Las causas que han contribuido al desarrollo actual de los antibióticos son: Descubrimiento de especies microbianas con mayor capacidad de producción, como la especie Penicillium chrysogenum El desarrollo del cultivo sumergido que permiten el crecimiento de los microbios en grandes voluménes. La selección de las cepas mutantes con más capacidad para producir antibióticos. La mejora de la extracción del antibiótico de la mezcla de cultivo.

129 2. Producción de vitaminas, aminoácidos y enzimas.
Vitaminas: la mayoría de las que se añaden a los alimentos o se utilizan en compuestos farmacéuticos son sintetizadas en laboratorio, pero algunas se producen industrialmente mediante procesos de fermentación microbiana. Por ejemplo la vitamina B12 se producen a partir de las bacterias Pseudomonas.La vitamina B2 bacterias y hongos del género Ashya Amínoácidos: Algunas bacterias como Corynebacterium o Brevibacterium pueden sintetizar aminoácidos a partir de precursores nitrogenados inorgánicos. El aminoácido se sintetiza en exceso, de modo que el excedente es segregado al exterior. Este hecho se aprovecha para la producción industrial de aa a partir de m.. Los aminoácidos producidos son utilizados en la industria alimentaria como potenciadores del sabor de los alimentos, edulcorantes artificiales, aditivos alimentarios, antioxidantes, como el ácido glutámico. Enzimas extracelulares: Diversos hongos como (Penicillium y Aspergillus )y bacterias producen enzimas en mayor cantidad de la que pueden utilizar de modo que se expulsan y actúan en el medio. Como ejemplo , las proteasas y amilasas que se utilizan en la industria del pan y textil.

130 3. Procesos de fermentación:
Los principales productos obtenidos por fermentación de los microorganismos son: etanol, ácido láctico y vinagre. Glucosa etanol+CO2 Lactosa glucosa ácido láctico Etanol+O acético 3.1 Elaboración de vino: se produce por la fermentación alcohólica de los azúcares presentes en el zumo de uva(glucosa y fructosa) que da alcohol etílico y CO2. La levadura que interviene es Sacharomyces ellipsoideus 3.2 Elaboración de cerveza: se elabora por la fermentación alcohólica de los cereales, el más empleado es la cebada ,nterviene Sacharomyces cerevisiae. 3.3 Elaboración del pan: se obtiene a partir de harina de cereales y agua, sal , azúcar y una pequeña cantidad de S.cerevisiae. 3.4 Elaboración de queso: el queso y el yogur se obtiene de la fermentación láctica de los glúcidos sencillos de la leche que pasan a ácido láctico. Las bacterias que intervienen son del género Lactobacillus .

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132 4. Microorganismos y control de plagas de insectos.
Algunos virus, hongos y bacterias se utilizan para eliminar poblaciones de insectos dañinos. Los microorganismos entomopatógenos son aquellos utilizados como bioinsecticidas, es decir se utilizan para controlar el excesivo crecimiento de las poblaciones de algunas especies de insectos perjudiciales para la agricultura. Estos microorganismos infectan a los insectos adultos o a sus estados larvarios y los matan o los intoxican con ciertas sustancias que secretan que actúan como venenos para los insectos cuando los ingieren. Ejemplo: en ciertas plantaciones de maíz de países tropicales la plaga de la palomilla de maíz se está tratando con bioinsecticidas como nucleopoliedrovirus.

133 5. Microorganismos e industria alimentaria.
Algunos microorganismos se encuentran contaminando los alimentos más comunes como carnes, huevos, mariscos, leche, frutas y verduras. Para garantizar el consumo de alimentos sin peligro para la salud humana, existe un control microbiológico de los alimentos que tiene una serie de normas que hay que seguir: Determinar a que grupo pertenecen ( bacterias, hongos, protozoos) Averiguar el tipo de metabolismo (aerobio, anaerobio, facultativo) Efectuar un recuento de su abundancia en el alimento Para preservar los alimentos antes de su consumo, es decir para evitar la proliferación de microbios, se realiza: Un manipulado aséptico Tratamiento con calor o bajas temperaturas Deshidratación Añadido de aditivos químico Tratamiento de los alimentos con luz ultravioleta o radiación ionizante. Hay otros microorganismo cuya actividad se utiliza para obtener alimentos. Estos m. con capaces de fermentar ciertos frutos, determinados vegetales y la leche. Mediante esta fermentación se conservan y obtienen un sabor y aroma característicos.

134 6. Microorganismos e ingeniería genética
La ingeniería genética microbiana consiste, básicamente en realizar una transferencia de genes desde una célula donante ( por ejemplo una célula humana) a una célula receptora( por ejemplo una bacteria)en la cual se produce la expresión de ese gen, es decir, la síntesis de la proteína correspondiente.

135 La forma activa de la insulina consta de dos polipéptidos (A y B), que están codificados por partes separadas. Estos se pueden obtener en cultivos bacterianos separados. Proteína de fusión con subunidad A del gen de la insulina Promotor Subunidad A del gen de la insulina Transformación en E. coli Extracción de las proteínas de fusión Separación de los polipéptidos A y B Promotor Formación de insulina activa Subunidad B del gen de la insulina Proteína de fusión con subunidad B del gen de la insulina

136 7. Microorganismos y depuración de aguas residuales.
Las aguas resultantes del uso doméstico o industrial llevan gran cantidad de sustancias químicas tóxicas que es preciso eliminar o tratar. Este proceso es el tratamiento secundario llevado a cabo en las plantas depuradoras. La digestión de la materia orgánica del agua la llevan a cabo bacterias y hongos, bien en anaerobiosis o en aerobiosis. Cuando hay mucha materia orgánica en el agua, más microorganismos pueden oxidarla y por tanto más consumo de oxigeno, esto se mide mediante la demanda bioquímica de oxígeno (DBO). Por tanto una DBO alta indica mucha materia orgánica en el agua.