Los microorganismos desempeñan un papel fundamental en la biosfera. Son esenciales en los ciclos biogeoquímicos y en la descomposición de la materia orgánica. Además, son beneficiosos para los humanos al contribuir a la producción de alimentos, medicinas y en la lucha contra la contaminación.

1. Los microorganismos en la biosferaTema 19

2. Importancia de los microorganismosViven en todos los ecosistemasGran diversidad metabólicaTamaño pequeño que confiere ventajas fisiológicasRelación con el medio en el que vivenSon una fuente de alimento para organismos superioresImportante papel en los procesos de descomposición de rocasParticipación en la formación de combustibles fósilesDescomponedores de materia orgánicaEstablecen relaciones con otros seres vivos (tanto beneficiosas como nocivas)

3. Beneficios de los microorganismosProtozoos flagelados: Degradación de celulosa y lignina en el intestino de insectos xilófagos.Bacterias del intestino de rumiantes. Degradación de la celulosa por fermentación.Asociación de algas y hongos: LíquenesTransformaciones en el ciclo de la materiaFuente de alimentos, bebidas, antibióticos y enzimasAyudan al control de la contaminaciónFabricación de sustancias médicas de interés mediante ingeniería genética

4. Ciclos de la materia: el carbono

5. Ciclos de la materia: el azufre

6. Ciclos de la materia: el nitrógeno

7. Ciclos de la materia: el fósforo

8. Ciclos de la materia: el hierroEl ciclo de este elemento está asociado a la conversión entre sus formas Fe2+ más solubles que las Fe3+. Los microorganismos que oxidan hierro (quimiolitotrofos) producen cambios en la accesibilización del elemento a otros miembros del ecosistema.

9. Microorganismos y saludMuchos microorganismos son comensales o simbiontes de otros seres vivos. En ocasiones pueden pasar a ser predadores o parásitos.Cuando infectan a otros organismos causándoles problemas se les llama microorganismos patógenos. Los microorganismos inocuos pero que pueden convertirse en patógenos cuando cambian las condiciones del medio se llaman oportunistas:EspecialistasSon microbios que viven generalmente a cuenta de un hospedador. Suelen ser específicos de una especie o de especies próximas. Algunos tienen ciclos en especies diferentes que mantienen entre ellas relaciones tróficas lo que facilita su propagación. Los patógenos pueden ser: Generalistas: Son microbios normalmente saprófitos que infectan a otros organismos debilitados o si penetran en grandes cantidades

10. Invasión de un ser vivo por microorganismos patógenosINFECCIÓNPuede producir una enfermedad (no siempre)Patogenicidad o virulencia del microorganismoSusceptibilidad del huéspedDepende de: Factores ambientalesEquilibrio con la flora bacteriana autoctona

11. Fases de la infecciónAdherencia específica a tejidos del huésped o entrada en células específicas pasivamente o activamente.

12. Penetración Una vez adherido, el microorganismo puede liberar toxinas o penetrar en el tejido y diseminarse por distintas zonas.

13. Reproducción. Una vez ha entrado el microorganismo se multiplica. En general todas las infecciones pasan por tres etapas: Periodo de incubación. Tiempo comprendido entre la entrada del agente hasta la aparición de sus primeros síntomas. Aquí el patógeno se puede multiplicar y repartirse por sus zonas de ataque. Varia el tiempo dependiendo de la enfermedad. Periodo de desarrollo. Aparecen los síntomas característicos. Convalecencia. Se vence a la enfermedad y el organismo se recupera.

14. ToxinasSustancias venenosas de bajo peso molecular producidas generalmente por bacterias, que causan daño en el organismo en el que se encuentran. Exotoxinas: proteínas liberadas al medio extracelular. Entre estas destacan las enterotoxinas que producen infecciones alimentarias. Ej. Toxina botulínica. Endotoxinas: lipopolisacáridos que forman parte de la pared bacteriana y por tanto permanecen unidas al microorganismo.

16. endotoxinasexotoxinasLipido AMuerte bacteriana y liberación de endotoxinasliberación de exotoxinas

17. Agentes patógenosRobert Koch (1843-1910) fue uno de los más importantes bacteriólogos de todos los tiemposDescubrioel bacilo de la tuberculosis y el bacilo del cólera y es considerado el fundador de la bacteriología. Trabajó en el aislamiento de agentes infecciosos y reinfecciones a partir de cultivos puros, experiencias a partir de las cuales estableció los “Postulados de Koch”.1- El agente debe estar presente en cada caso de la enfermedad y ausente en los sanos.2- El agente no debe aparecer en otras enfermedades.3- El agente ha de ser aislado en un cultivo puro a partir de las lesiones de la enfermedad.4- El agente ha de provocar la enfermedad en un animal susceptible de ser inoculado.5- El agente ha de ser aislado de nuevo en las lesiones de los animales en experimentación.Bacilo de koch

18. Términos de epidemiología

19. Infecciones bacterianas

20. Infecciones por protozoos y por hongos: micosisInfecciones por hongosAspergilosis

21. Candidiasis

22. Cromomicosis

23. Dermatofitosis

24. Esporotricosis

25. Histoplasmosis

26. Otomicosis

27. Pitiriasis versicolor

28. Queratomicosis

29. CigomicosisEnfermedades infecciosas por protozoosLeishmaniosis

30. Malaria

31. Criptosporidiosis

32. Toxoplasmosis

33. Amebiasis, etc.

34. Infecciones víricas

35. Tienen importancia para el hombre en campos comoCONSERVACÍÓN DEL MEDIO AMBIENTESALUDINDUSTRIACon utilidades comoEstudiando los agentes infecciosos laCon utilidades comoconMicroorganismos y biotecnologíaLOSMICROORGANISMOSAGRICULTURA Y GANADERÍALIXIVIACIÓN MICROBIANAASPECTOS NEGATIVOSOBTENCIÓN DE ENERGÍASMICROBIOLOGÍA CLÍNICA Organismos patógenosFERMENTACIONESLUCHA CONTRA LA CONTAMINACIÓNASPECTOS POSITIVOSFARMACIA Plantas leguminosasBIOTECNOLOGÍA Animales rumiantesUn microorganismo para ser útil en procesos biotecnológicos debe tener las siguientes características:Crecer rápidamentePoder ser cultivado a gran escalaProducir sustancias útiles Hacerlo en poco tiempoPRODUCTOS DE LAS CÉLULASAlcoholEnzimasAntibióticosProductos químicosAditivos alimenticios

36. Industria alimentariaSon procesos de fermentación, que pueden ser:Fermentación anoxidativa.- Sin aireación

37. Fermentación oxidativa.- Se inyecta aire, es una oxidación incompletaPrincipales procesos de fermentación

38. La fermentación acética La fermentación acética es la fermentación bacteriana por Acetobacter, un género de bacterias aeróbicas, que transforma el alcohol en ácido acético.La fermentación acética del vino proporciona el vinagre debido a un exceso de oxígeno y es considerado uno de los fallos del vino.

39. La fermentación alcohólicaMediante este tipo de proceso se forman productos como vino, pan o cerveza.Producción de vinoSaccharomycesCerevisiae

40. Producción de cava y champanSe sigue el llamado méthodechampenoise, en el que se hace una primera fermentación alcohólica igual que en el vino, y una segunda fermentación en botella tras la adición de azucares. El CO2 generado en esta segunda fermentación es el origen de las burbujas del cava

41. Producción de cervezaSe obtiene a partir de la fermentación de granos germinados de cereales (cebada, arroz o maíz. Esto es lo que se llama malteado (se generan amilasas que convierten el almidón en glucosa).

42. Producción de panSe obtiene de la fermentación de una masa formada por harina de cereales, agua, sal y levaduras.Una vez fermentada, la masa se mete en un hornoEl CO2 queda atrapado en la masa cocida, formando las burbujas que se ven en la miga del pan. El etanol formado, se volatiliza en la cocción.

43. La fermentación lácticaLa leche se convierte en ácido láctico por la acción de bacterias de los géneros Lactobacillus, Streptococcus o Leuconostoc.Como resultado de la formación del ácido, baja el pH, y las proteínas se desnaturalizan y precipitan formando la cuajada, a partir de la que se elaboran los diferentes productos lácteos: queso, yogur, kefir…

44. Producción de quesoLa cuajada sufre una nueva fermentación a cargo de bacterias y hongos que hidrolizan las proteínas hasta dar primero aminoácidos y luego aminas, ácidos grasos y amoniaco.Producción de mantequillaLos Streptococcus de la leche la agrian, generando la nata, a partir de la cual se genera la mantequillaProducción de yogurLa fermentación de la lactosa (el azúcar de la leche) en ácido láctico mediante bacterias. El incremento de ácidez evita la proliferación de bacterias patógenas

45. Industria farmacéuticaEl producto más importante que generan los microorganismos en relación a la industria farmacéutica son los antibióticos. En biología, un antibiótico es una sustancia química que a bajas concentraciones mata o impide el crecimiento de ciertas clases de microorganismos sensibles. Normalmente un antibiótico es inofensivo para el huésped, aunque puede producirse una reacción adversa al medicamento o afectar a la flora bacteriana normal del organismo. Se espera que la toxicidad de los antibióticos sea superior para los organismos invasores que para los animales o los seres humanos que los hospedan

46. Otros productos interesantes en la industria farmacéutica son las enzimas: Pueden ser aplicados en industrias farmacéuticas, textiles, alimentarias, químicas…

47. Su producción ha aumentado mucho con los métodos de ingeniería genética.

48. Se generan en medios baratos y en condiciones aerobias.Tipos de enzimas:Proteasas: Industria limpieza (detergentes)Amilasas y glucoamilasas: Fabricación de edulcorantes para la industria alimentaria y tratamientos anticancerosos (dihidrofolatoreductasa).

49. Identificación y aislamiento de GENES TERAPÉUTICOSObtención de ORGANISMOS TRANSGÉNICOSimplicaparaIngeniería genética microbianaConsiste en introducir genes de interés en bacterias, cultivarlas a gran escala, obtener la proteína correspondiente y purificarla. También se pueden obtener de esta forma organismos transgénicos.Ingeniería genéticaExtración del ARNmProducción de medicamentosTraducción y obtención de la proteínaConseguir órganos para trasplanteEstudio de la posible solución terapéutica

50. Como fuente de alimentosNo son tóxicos para el ser humano o los animales

51. Microorganismos y medio ambientePseudomonasProceso que utiliza microorganismos, hongos, plantas o las enzimas derivadas de ellos para retornar un medio ambiente alterado por contaminantes a su condición natural.Es el resultado de los procesos de digestión, asimilación y metabolización de un compuesto orgánico llevado a cabo por bacterias, hongos, protozoos y otros organismos

52. Biodegradación del petróleoLa biodegradación microbiana del petróleo es un proceso complejo que consiste en transformarlo en otros compuestos más solubles e inestables. Esta se lleva a cabo por acción de monooxigenasas y dioxigenasas, enzimas que oxidan a los hidrocarburos con incorporación directa de oxígeno molecular. Cada una de estas enzimas controla un paso de las vías metabólicas, por las cuales las sustancias tóxicas son transformadas en productos no tóxicos.La inoculación directa de microorganismos degradadores de petróleo, principalmente bacterias, ha sido estudiada como una vía para disminuir las consecuencias nocivas de un derrame.

53. En los procesos de biorremediación se necesita la adición de fertilizantes (N, P, Fe) que equilibren el exceso de carbono aportado al medio por el petróleo, facilitando su degradación por la microbiotapetroleolítica. Dicha microbiota puede limitarse a la que coloniza espontáneamente el espacio afectado, o reforzarse con siembras procedentes de cultivos masivos preparados ad hoc con recursos muy simples. A su vez, el refuerzo puede contener únicamente especies autóctonas o incluir alóctonas que cumplan las siguientes restricciones: no modificadas genéticamenteno fotosintéticasno parásitasno productoras de esporas u otras formas de resistencia.

54. Tratamiento de aguas residualesRestos de comida, pesticidas, abonos, plasticosMetales, lodos y arcillas…En las plantas depuradoras ( E.D.A.R.) se realiza el proceso de separación de estos compuestos y posteriormente, a través de distintos tratamientos en los que participan los microorganismos se van eliminando hasta devolverla al medio en unas condiciones aceptables.

55. Esquema EDAR

56. Agua residualDesbasteDesarenado desengrasadoDepósitos de laminaciónDecantación primariaDigestiónTratamiento secundario: Fangos activos o lechos bacterianosFangosEspesamiento DeshidrataciónMetanoAl vertedero, incineradora, compostajeDecantación secundariaProducción de energíaTratamiento de afino filtración, desinfecciónReceptor natural

57. Fermentación de la materia orgánica en una E.D.A.R.