1. Microbiología
Importancia de los
microorganismos

2. 1.- LOS MICROORGANISMOS EN LOS 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
La actividad de los
descomponedores en la biosfera
permite que la materia se recicle
y no se disperse en las sucesivas
transferencias, como ocurre con
la energía.

3. 1.- EL CICLO DEL CARBONO
Las plantas constituyen el
principal lugar de fijación del CO2
de los ambientes terrestres,
mientras que los microorganismos
fototróficos ( cianobacterias y
algas) predominan en los
acuáticos.
El carbono fijado en forma de
materia orgánica es degradado por
la acción de varios
microorganismos (bacterias y
hongos) que devuelven el CO2 al
medio por fermentación o por
respiración anaerobia

4. Las arqueobacterias metanogénicas utilizan el CO2 para producir
metano que se reoxida de nuevo hasta CO2 atmosférico por las
bacterias metanótrofas del metano
2.-EL CICLO DEL NITRÓGENO
La fuente principal de nitrógeno es la atmósfera, de la que este gas
constituye un 78%; sin embargo, este nitrógeno atmosférico sólo
puede ser fijado por un grupo de bacterias fijadoras del nitrógeno
que transforman este gas en compuestos nitrogenados utilizados
directamente por las plantas.
Entre el grupo de bacterias fijadoras del nitrógeno está el género
Rhizobium que se encuentra en simbiosis con las raíces de las
plantas leguminosas (guisantes, judías, tréboles, alfalfa, etc.), estas
bacterias se introducen en los tejidos del vegetal, donde proliferan
y desarrollan una especie de nódulos fijadores del nitrógeno.

5. El resto de las plantas
depende del nitrógeno
que se encuentra en el
suelo, de donde lo toman
en forma de nitratos.
Cuando cualquier
organismo muere, el
nitrógeno de los restos
orgánicos, como son las
proteínas y los ácidos
nucleicos, por acción de
bacterias y hongos
presentes en el suelo, se
convierte en amoniaco o
ión amonio
(amonificación).

6. Otros grupos de bacterias del suelo oxidan los iones amonio a
nitritos (nitrosomonas) y finalmente las bacterias
nitrificantes( nitrobacter) oxidan los nitritos a nitratos. Los nitratos son
ya fácilmente absorbidos por las raíces de las plantas
Existe un grupo de bacterias desnitrificantes (pseudomonas) que en
condiciones anaerobias y de inundación convierten los nitratos del
suelo en nitrógeno molecular que escapa a la atmósfera. Por eso los
agricultores drenan las tierras para reducir la desnitrificación y añaden
fertilizantes para incrementar los niveles de nitrato del suelo.

7. 3.-CICLO DEL AZUFRE
El ciclo comprende varios tipos de reacciones redox desarrolladas por
microorganismos:
1.- Ciertos tipos de bacterias son capaces de extraer el azufre de
compuestos orgánicos (proceso de desulfuración) que rinde SO4= en
condiciones aerobias y H2S en condiciones anaerobias( areobacter)
2.- Bacterias anaerobias respiradoras de SO4= que producen la
acumulación de H2S hasta alcanzar concentraciones tóxicas.
(desulfovibrio)
3.- Bacterias fotosintéticas anaerobias pueden usar el H2S como donador
de electrones en sus procesos metabólicos dando lugar a depósitos de
azufre elemental (Sº).(thiobacterium)
4.- Bacterias quimiolitotrofas que utilizan el H2S como fuente de energía
para la producción de ATP.

8. . En todos los casos, el Sº es la forma no asimilable y sólo puede
entrar en el ciclo por la acción de algunas bacterias que son capaces
de oxidarlo a SO4=.

9. 4.- CICLO DEL FÓSFORO Y HIERRO
Las bacterias fosfatizantes aportan fosfatos al suelo a partir de la
orina , heces y tejidos de animales y plantas
Algunas algas recogen esos fosfatos en el mar para hacer sus
caparazones
la reducción del estado férrico a ferroso realizado por bacterias
anaerobias como la Thiobacillus ferooxidans que moviliza los
depósitos del fondo de los pantanos y los pone a disposición de
los seres vivos

10. 2.-LOS MICROORGANISMOS COMO AGENTES DE
ENFERMEDADES INFECCIOSAS
La mayoría de los microorganismos son inocuos para los demás
seres vivos. Muchos de ellos incluso se han adaptado a las
condiciones especiales que tienen los tejidos de los animales, viviendo
en ellos, en su piel, en sus conductos digestivos o respiratorios; son la
denominada flora normal (biota).
Sin embargo, los microbios más conocidos son aquellos que producen
enfermedades infecciosas en las plantas, en los animales y en la
especie humana; estos son los microorganismos patógenos.

11. 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 patógenos
causan infecciones. La infección
es el ataque de los
microorganismos a un ser vivo
hospedador, independientemente
de que esta sea dañado o no
Una enfermedad infecciosa implica necesariamente que se cause
perjuicio al huésped

12. En toda sociedad es importante el control de las enfermedades
infecciosas para prevenirlas o impedir su extensión. Para ello es
necesario conocer el número de casos nuevos en un periodo de
tiempo, la Incidencia y el número de casos en un momento dado,
la Prevalencia ( cociente entre numero de personas enfermas y el
numero de personas totales de una población)

13. Las enfermedades pueden ser clasificadas atendiendo a los casos
producidos o al área de distribución en:
Epidemia, cuando la enfermedad infecciosa afecta a un número
elevado de la población en un tiempo corto. Suelen producir un gran
número de muertes. Un ejemplo es la Viruela o la gripe.
Endemia, si la enfermedad afecta a las personas de una determinada
región, en una época dada. No suele producirse un gran número de
casos. La malaria es un ejemplo de endemia, se produce un zonas
tropicales y en épocas de lluvia.
.

14. Pandemia, son epidemias que afectan a un gran número de
individuos en poco tiempo y en una región muy grande. Por ejemplo
en el año 2003 se produjeron un gran número de casos del SARS, o
neumonía asiática atípica
Zoonosis como "aquellas enfermedades que se transmiten de los
animales vertebrados al hombre y viceversa"

15. Las principales rutas de entrada de los patógenos son:
1.- Vías respiratorias (inhalación): virus de la gripe, neumonía
(Pneumocystis carinii)
2.-Vía digestiva ( ingestión): salmonelosis (Salmonella sp), cólera
(Vibrio collerae) Por el agua y alimentos contaminados debido a la
existencia de malas condiciones sanitarias o higiénicas en la
manipulación
3-Vía sexual ( contacto sexual). Sida , sifilis (Treponema pallidum)
4-Vía cutánea (contacto) Lepra (mycobacterium leprae)
Heridas en la piel, ej. Clostridium tetani. (tétanos)
5.-Via parental de madre a feto,ej. virus de la hepatitis
6.-Por animales, a los que se denomina vectores y son los reservorios
de la infección

16. Las fases de una infección son las siguientes:
B) Adherencia: Se produce en las mucosas respiratorias, digestivas o
genitourinarias. Se adhiere selectivamente a un grupo de células y
logra penetrar en el hospedador
b) Penetración: Si no libera toxinas penetra en el tejido y se disemina por
otras parte del cuerpo en las que prolifera. Debe competir con la flora
microbiana normal
c) Crecimiento: para existir enfermedad infecciosa se debe producir el
crecimiento en los tejidos del huésped

17. Toxinas: son sustancias producidas por el patógeno que tienen
efecto tóxico como proteasas , nucleasas o lipasas que dañan y
desorganizan los tejidos del huésped. Actúan sin que exista
colonización por parte del patógeno. Se pueden determinar dos
tipos de toxinas:
•exotoxinas que son liberadas al exterior celular por bacterias
gram positivas El botulismo es una grave intoxicación alimentaria
producida por las endosporas de Clostridium botulinum que
liberan la toxina botulínica
endotoxinas
lipopolisacáridos que forman
parte de la pared bacteriana
•típicas de Gram -. (cólera)

18. Los agentes patógenos capaces de producir enfermedades
infecciosas en los seres vivos son las bacterias, hongos, protozoos,
virus, viroides y los priones
La relación entre enfermedad infecciosa y microorganismos la
estableció R.Koch en los llamados postulados de Koch y que son
los siguientes:
-El microorganismo debe encontrarse en los individuos que
presenten la enfermedad y no en los sanos
-Debe aislarse del huésped y poderse desarrollar en
-
cultivo puro fuera de su cuerpo
-La enfermedad debe reproducirse cuando se inocula el
cultivo en un huésped sano
-Debe ser aislado de nuevo a partir del huésped
infectado experimentalmente, debe ser cultivado y debe
ser idéntico al original

19. • Infecciones bacterianas: se deben generalmente a toxinas,
existen vacunas para muchas de ellas. La mayoría de las
bacterias patógenas son sensibles al tratamiento con
antibióticos
Las más importantes son
-el cólera (Vibrio cholerae) anaerobia y se transmite a través
del agua)
- Tuberculosis (Mycobacterium tuberculosis, se transmite por
el aire y por contacto de objetos)
- Tétanos (Clostridium tetanii) anaerobia residente en el suelo
y en excrementos de animales. Produce una exotoxina
- Salmonelosis (salmonella sp) Se transmite por agentes fecales
o por alimentos contaminados y produce una endotoxina

20. b) Infecciones producidas por hongos: Micosis
Son infecciones superficiales producidas por hongos que se
instalan sobre la piel, uñas o mucos y se alimentan de células
muertas que se desprenden. Tienen un tratamiento largo basado
en antimicóticos
Algunas son:
-Candidiasis: producida por la levadura Candida albicans que
coloniza y se reproduce en las mucosas genital y digestiva: se
contagia por contacto con objetos o por relaciones sexuales
La tiña: producida por microsporium, el pie de atleta, la pitiriasis
versicolor son otros ejemplos

21. c) Infecciones producidas por protozoos
Algunos protozoos son parásitos del hombre y de otros animales
.Se tratan con quimioterapia
Algunos ejemplos son
. Malaria o paludismo Provocada por un esporozoo del género
plasmodium que es transmitida por la picadura del mosquito
anopheles
. Toxoplasmosis: esporozoo Toxoplasma gondii: verduras lavadas
con aguas contaminadas o carnes poco hechas
-Enfermedad del sueño: Por un flagelado Tripanosoma gambiense.
Se transmite por la picadura de la mosca Tse-tse
Otras son la enfermedad de Chagas, tricomiasis o la disenterá
amebiana

22. d) Infecciones víricas
Casi todos los grupos de virus animales tienen representantes
patógenos de humanos.
Los virus son agentes patógenos cambiantes debido a la elevada tasa
de mutación, que hace aparecer virus con distinta virulencia
Se tratan con quimioterapia antiviral, vacunas o interferón, nunca con
antibióticos
Las enfermedades más comunes son: gripe, sarampión, poliomielitis,
hepatitis, rabia, varicela o la viruela

23. .LA QUIMIOTERAPIA.
Los agentes antimicrobianos son productos químicos que matan o
inhiben el crecimiento de los microorganismos. Según el tipo de
microorganismo contra el que actúen pueden ser: antibacterianos,
antivíricos, antifúngicos, etc.
Los desinfectantes son agentes antimicrobianos que se utilizan para
eliminar los microorganismos de los objetos, mientras que los
antisépticos (agua oxigenada, solución de yodo) se utilizan con el
mismo fin sobre los tejidos de los seres vivos.
Los agentes químicos que se utilizan en el tratamiento de
enfermedades producidas por microorganismos se llaman agentes
quimioterapéuticos, al tratamiento quimiterapia. Estos agentes
deben tener toxicidad selectiva, es decir deben atacar a los agentes
que causan la enfermedad y ser inocuos o tener baja toxicidad para
las células de los tejidos.

24. Los agentes quimioterapéuticos son de dos tipos: las sulfamidas y los
antibióticos.
•Las sulfamidas. Son un conjunto de sustancias de origen sintético,
que interfieren en algunas reacciones importantes de los gérmenes
patógenos e inhiben su crecimiento. Hoy día se utilizan muy poco en
infecciones bacterianas debido a los efectos secundarios.
•Los antibióticos. Son sustancias químicas producidas de forma
natural por la actividad de otros microorganismos, principalmente
hongos y algunas bacterias del grupo de las actinomicetales.
Químicamente son compuestos muy variados. Tienen efecto
principalmente antibacteriano y algunos también antifúngico. Algunos
tienen un amplio espectro es decir actúan sobre una gran variedad de
gérmenes, otros por el contrario tienen un espectro reducido.

25. El mecanismo de actuación de los antibióticos es variado, algunos
inhiben la síntesis de las paredes celulares bacterianas como la
penicilina; otros inhiben la síntesis de proteínas como la
tetraciclina; otros inhiben la síntesis de ácidos nucleicos, etc.
El primer antibiótico, la penicilina fue descubierto por Fleming en
1928 en unos cultivos de estafilococos que se habían contaminado
con Penicillium notatum.

26. 3.- MICROORGANISMOS EN LA INDUSTRIA:
BIOTECNOLOGÍA
Biotecnología : toda aplicación tecnológica que utilice sistemas
biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o
modificación de productos o procesos para usos específicos
a.- INDUSTRIA ALIMENTARIA Generalmente los
microorganismos utilizados por la industria son las bacterias,
aunque también existen procesos en los que actúan hongos y algas.
El proceso industrial más extendido y conocido
desde antiguo es la fermentación. En este proceso
se oxida una molécula glucídica, en ausencia de
oxígeno y se obtiene una molécula pequeña y algo
de energía que el individuo utiliza para su
supervivencia.

27. 1.- fermentación alcohólica:
Vino: Se lleva a cabo por levaduras del género Sacharomyces cerevisae
sobre los azúcares de las uvas
El zumo de la uva (mosto) sirve para obtener vino blanco: los vinos
tintos se elaboran fermentando también los pellejos de las uvas negras
Durante el primer año los vinos tintos sufren una segunda fermentación
espontánea a cargo de bacterias del ácido láctico que reduce la acidez
También en le proceso de formación del cava se producen 2
fermentaciones , en esta caso en la segunda intervienen levaduras, tras la
adición de azúcares. El dióxido de carbono formado carbonata el vino y
es el origen de las burbujas

28. A diferencia de las bebidas obtenidas a partir de zumos de frutas
fermentados (como los vinos), en la cerveza, el cereal no contiene
ni agua ni azúcar, caracterizando ambas circunstancias el proceso
de elaboración.
Para conseguir azúcar a partir del almidón, es necesario
modificarlo mediante el malteado y sumergirlo en agua a la
temperatura adecuada a fin de completar la conversión. El líquido
resultante, compuesto de azucares, proteínas y residuos
procedentes del cereal, se prepara en un proceso denominado
amasado, en el cual los cereales se cuecen y dejan macerar a
temperatura templada
. Dependiendo de los cereales utilizados, la temperatura y el
tiempo de amasado, se obtendrán productos finales con distintas
características (Ejemplo; las cervezas claras se obtienen a una
temperatura entre 60 y 90 º, mientras que las negras requieren
temperaturas más altas, entre 90 y 105º).

29. A los cereales se le agrega también
lúpulo, que da el aroma y el sabor
amargo, y actúa como antiséptico
impidiendo su alteración.
A continuación se enfría hasta una
temperatura que permita el desarrollo
de las levaduras, se añaden éstas y se
inicia la fermentación que producirá el
alcohol y el CO2.
Las levaduras que se utilizan
habitualmente en la producción de
cerveza se denominan Saccharomyces
carlsbergensis y Saccharomyces
cerevisia

30. La cerveza se obtiene a partir de cebada, arroz o maíz. Estos
cereales contienen almidón que debe ser hidrolizado para obtener
maltosa y glucosa, para ello los granos son malteados es decir
humedecidos y se dejan germinar para que se produzcan amilasas
que hidrolicen el almidón. La fermentación se produce por las
levaduras Saccharomyces cerevisae
Del arroz también se obtiene el sake , licor oriental en el que la
fermentación está a cargo del hongo Aspergillus
La masa del pan es una mezcla de agua ,
harina de trigo, centeno, cebada arroz o
maíz; sal y levaduras. La harina tiene poco
azúcar fermentable, pero si contiene
enzimas capaces de degradar el almidón. El
CO2 resultante de la fermentación queda
atrapado en la masa y es lo que produce la
miga del pan, el alcohol que se produce se
volatiliza en la cocción

31. 2.- fermentación láctica:: la lactosa de la leche se convierten en
ácido láctico. Las bacterias son del género Streptococcus,
Leuconostoc y Lactobacillus
La presencia de ácido en la leche coagula las proteínas que se
separan del suero y que constituyen la cuajada
El yogur se produce por fermentación láctica a cargo de
Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus termophilus
El kefir se fabrica mediante procesos simultáneos de fermentación
láctica y alcohólica

32. La elaboración del queso consta de varias etapas, que comienza
con la pasteurización de la leche. Luego se agrega el fermento que
contiene las bacterias lácticas, y se deja madurar la leche. Como
consecuencia de la fermentación, las bacterias degradan el azúcar de
la leche (lactosa), obteniéndose ácido láctico. Éste desnaturaliza las
proteínas de la leche (fundamentalmente caseína) que precipitan
arrastrando con ellas la grasa (coagulación.)
Además, produce acidez que inhibe el desarrollo de gérmenes
indeseables, incluyendo los potencialmente patógenos. Una vez que
las proteínas de la leche han coagulado, el cuajo obtenido se calienta
y se exprime para eliminar la porción acuosa de la leche (suero), se
sala y se somete a un proceso de maduración (salvo en el caso de
los quesos blandos no madurados).

33. La producción de cuajo se puede realizar también añadiendo un
enzima (quimosina) que se extrae del estómago de los terneros,
pero que en la actualidad es producida por microorganismos
modificados genéticamente. Cada tipo de queso es elaborado por
distintas cepas de bacterias. El fermento utilizado tiene una
importante función en el desarrollo de sabor, aroma y textura de
los quesos. Algunas bacterias lácticas generan como producto de
la fermentación de la lactosa dióxido de carbono (además de
ácido láctico). Ese gas es el responsable de los “ojos” de los
quesos de pasta semidura como el Gruyere, y también facilita la
abertura de la masa en quesos como el Roquefort o el
Camambert, lo cual es necesario para permitir el crecimiento del
hongo Penicilium (P. rocheforti y P. Camamberti,
respectivamente) que le otorga las características peculiares a
estos queso

34. 3.- Fermentación ácido acética: obtención de vinagre por bacterias
del género Gluconobacter y Acetobacter que transforman mediante
oxidación incompleta el alcohol en ácido acético
b.- INDUSTRIA FARMACEÚTICA
los microorganismos se utilizan para producir
1.- antibióticos
•. Penicilina (hongo, penicillum) para infecciones con bacterias
Gram+
• Cefalosporinas ( hongo cefalospirum sp)
• Estreptomicinas de amplio espectro ( bacterias gram +, gram- y la
Mycobacterium tuberculosis
• cloranfenicol, tetraciclinas ( bacterias Streptomyces)

35. 2.- producción de enzimas
-Proteasas que se utilizan en detergentes bioactivos
-Amilasas y glucoamilasas: fabricación de edulcorantes y
fármacos
-3.- fabricación de fármacos, vacunas y hormonas (esteroides-
levaduras, cortisonas- .bacterias y hongos)
c.- OTRAS INDUSTRIAS
- alimentación: suplementos proteicos, vitaminas
Se utilizan los microorganismos para producir proteína microbiana
para suplemento de piensos ( levaduras como la Sacharomyces,
algas como la Spirulina y hongos como el Fusarium sp)

36. -plaguicidas: mediante bacilos se produce una proteína insoluble
muy eficaz en la lucha contra distintas plagas
También se utilizan para producir insecticidas biológicos ( esporas
de la bacteria (Bacillus turigiensis)
3.-MICROORGANISMOS Y MEDIO AMBIENTE
La biotecnología ambiental es el conjunto de procesos mediados
por microorganismos cuya finalidad es la conservación y
preservación del medio ambiente
a) biorremediación: utilizar microorganismos para eliminar
sustancias contaminantes como el petróleo, en vertidos, con
Pseudomonas modificados genéticamente para degradar el mayor
número de hidrocarburos posible o las aguas residuales en las
EDAR (Estaciones depuradoras de aguas residuales)

37. B) biodegradación: degradación de materiales como papel, pintura,
fibras textiles, hormigón mediante microorganismos
.
c) Minería: Algunos microorganismos pueden servir para la
extracción de ciertos metales, uranio o pteróleo
d) Obtención de biocarburantes como el biodiesel ( a partir de
aceites) o el bioetanol ( fermentación de azúcares procedentes de
cereales( como maíz, trigoo cebada)