Tema 18. microbiología y biotecnología

TEMA 18. MICROBIOLOGÍA Y BIOTECNOLOGÍA
Antonio Campo Buetas
Biología 2º Bach
SARS-COV-2 (Virus de la COVID-19)

INDICE
• La Microbiología
• Clasificación de los microorganismos
• Partículas acelulares: priones, viroides y virus
• Bacterias (Arqueobacterias y Eubacterias)
• Hongos. Protozoos. Algas
• Los virus
• Composición y estructura
• Ciclos de los virus
• Ciclo lítico
• Ciclo lisogénico
• Algunos virus concretos
• Los microorganismos causantes de enfermedades
• Enfermedades infecciosas
• Antibióticos y antivirales
• Los microorganismos en los ciclos geoquímicos
• La biotecnología y las aplicaciones de los microorganismos
• Gestión del medio ambinte: Biodegradación y biorremediación
• Industria alimentaria: Fermentación láctica y alcohólica
• Industria farmacéutica: antibióticos, anticuerpos, vacunas, interferón, enzimas.
• Industria energética: bioalcoholes, biogas, bioaceites
En rojo los puntos
que son evaluables

• La Microbiología es la ciencia que estudia los microorganismos de
organización acelular como los priones, viroides y los virus o de
organización celular como las bacterias (arqueobacterias y eubacterias), los
protozoos, las algas y los hongos (mohos y levaduras).
• Presentan una distribución mundial, colonizando todos los medios y nichos
ecológicos gracias a que presentan una gran diversidad metabólica y una
tasa elevada de evolución y adaptación al medio. Entre ellos hay parásitos
obligatorios, mutualistas, simbiontes, productores, consumidores,
descomponedores.
• Muchos son beneficiosos y juegan importantes papeles en los ecosistemas y
en los ciclos geoquímicos. Otros provocan enfermedades en el ser
humano, en nuestras mascotas y en los seres vivos que consumimos en la
agricultura y la ganadería.
• Gracias a la Biotecnología, algunos microorganismos son utilizados para
obtener diferentes recursos en la industria alimentaria, farmacéutica,
energética y en la gestión ambiental.

PRIONES VIROIDES VIRUS ARQUEOBACTERIAS EUBACTERIAS
ALGAS PROTOZOOS LEVADURAS MOHOS
DIVERSIDAD DE MICROORGANISMOS

• Son parásitos intracelulares obligados que utilizan
el metabolismo y la reproducción del huésped.
• Poseen ADN ó ARN como material genético y una
cápsida proteica que rodea el ácido nucleico.
• Son metabólicamente inertes y carecen de
maquinaría para generar energía o sintetizar
moléculas.
• Fuera del huésped no tienen vida (viriones)
DESCUBRIMIENTO DE LOS VIRUS
En 1892 el botánico ruso Dimitri Iwanowski demostró que los extractos filtrados de hojas con la
enfermedad del mosaico del tabaco eran infectivos. En 1898, el microbiólogo holandés Beijerink
denominó a estos organismos contigum vivum fluidum y describió su capacidad de replicación en
los tejidos. En 1935, Stanley consiguió cristalizar el virus del mosaico del tabaco y,
posteriormente, Bawden y Pirie demostraron que las partículas de este virus estaban constituidas
por proteínas y ácidos nucleicos.
VIRUS

Covid-19 (SARS-Cov-2)

DIVERSIDAD VÍRICA EN CUANTO AL TAMAÑO Y LA FORMA

DIFERENTES
FORMAS
VÍRICAS

ENFERMEDADES VÍRICAS

EL CICLO VITAL
DE LOS VIRUS

CICLO
LÍTICO
DE
UN
BACTERIOFAGO

CICLO
LISOGÉNICO
DE
UN
BACTERIOFAGO

VÍA DE ENTRADA DE UN BACTERIÓFAGO
VÍAS DE ENTRADA DE UN VIRUS REVESTIDO

VÍAS DE SALIDA DE UN
VIRUS REVESTIDO Y DE
UN BACTERIOFAGO

CICLO
LÍTICO
DEL
VIRUS
DE
LA
GRIPE

CICLO
LISOGÉNICO
DEL
VIH,
VIRUS
DEL
SIDA

ESTRUCTURA
DEL
CORONAVIRUS
SARS-COV-19
Y
CICLO
VITAL

CICLO VITAL DEL SARS-COV-2
La glicoproteína S de la envoltura del virus interacciona
con el receptor celular ACE2: El virus entra por
endocitosis. La membrana del endosoma se fusiona
con la envoltura del virus, lo que libera la
nucleocápside al citoplasma. Proteasas celulares
degradan la cápside y el genoma del virus queda libre
en el citoplasma. A continuación, al ser un genoma
ARN sentido+, la maquinaria celular traduce
directamente a poliproteínas que son procesadas y se
forma el complejo de replicación y transcripción (CRT).
Luego se sintetiza la hebra complementaria de ARN
pre-genómico sentido- que servirá como molde para
replicar el genoma viral sentido posito+. Además, el
CRT dará lugar a una serie de ARN subgenómicos
sentido+, más pequeños. Estos son los que se
traducirán a las proteínas virales. Todo este proceso
ocurrirá en el citoplasma de la célula. Se irán
sintetizando las proteínas estructurales que se
expresarán en la membrana del RER. Ahí, en el retículo,
es donde ocurrirá el ensamblaje. De hecho la envoltura
del virus proviene de la membrana del RER. La
partícula viral viajará, a través del sistema de
transporte de vesículas celular en el que interviene el
aparato de Golgi, hasta la superficie. La partícula viral
saldrá de la célula por exocitosis. Tras una última fase
de maduración, en la que intervienen proteasas virales,
todos los componentes del virus encajarán, la partícula
será infecciosa y podrá comenzar un nuevo ciclo
celular.
TEMA 18. MICROBIOLOGÍA
Y BIOTECNOLOGÍA

SINTOMAS DEL COVID-19 HÁBITOS DE PREVENCIÓN PARA EL
COVID-19

LOS MICROORGANISMOS: BENEFICIOSOS O PERJUDICIALES PARA LA SALUD
• Algunos Microorganismos forman
parte de nuestra Microbiota normal y
son beneficiosos.
• Otros Microorganismos actúan como
patógenos y nos provocan
enfermedades. Algunos son
oportunistas
Vías de transmisión que utilizan los
microorganismos para infectarnos,
con algunos ejemplos.

INFECCIÓN
Y
ENFERMEDAD

PROCESOS DE LA INFECCIÓN QUE CAUSAN LA ENFERMEDAD

ALGUNAS
ENFERMEDADES
INFECCIOSAS
PROVOCADAS
POR
MICROORGANISMOS

EL CONTROL DE LOS MICROORGANISMOS PATÓGENOS
Los agentes antimicrobianos son sustancias que matan o inhiben el
crecimiento de los microorganismos. Pueden ser antibacterianos, antivíricos,
antifúngicos o antiparasitarios.
• Los desinfectantes son agentes antimicrobianos que se emplean
para eliminar los microorganismos de los objetos inanimados (lejía)
• Los antisépticos se utilizan con el mismo fin sobre los tejidos de los
seres vivos (alcohol).
• Los agentes quimioterapéuticos que se utilizan en el tratamiento de
enfermedades producidas por microorganismos deben ser inocuos o
presentar una baja toxicidad para el organismo. Los principales son:
• Los antibióticos
• Los antivirales.

ANTIBIÓTICOS
• Los antibióticos son agentes antimicrobianos
producidos de forma natural por otros
microorganismos, principalmente hongos (mohos)
y actinomicetos (un grupo de bacterias Gram +).
En general, tienen efecto antibacteriano, aunque
también los hay antifúngicos.
• Algunos antibióticos son semisintéticos para
amplificar su acción y hacer frente a las
resistencias
Alexander Fleming,
descubridor de la
penicilina producida
por el hongo
Penicillium notatum
https://es.wikipedia.org
/wiki/Penicilina

ACCIÓN
DE
LOS
ANTIBIÓTICOS
EN
LAS
BACTERIAS

CLASIFICACIÓN
DE
LOS
ANTIBIÓTICOS

Antivirales
Los virus utilizan la maquinaria replicativa del hospedador para reproducirse, por lo que resulta muy
difícil desarrollar agentes quimioterapéuticos eficaces que no tengan efectos negativos para el
organismo. Por consiguiente, la toxicidad selectiva para los virus es muy difícil de alcanzar; solo son
útiles los agentes que actúan preferentemente sobre vías víricas exclusivas que intervienen en la
replicación o el ensamblaje de componentes estructurales del virus. A pesar de estas limitaciones,
hay una serie de fármacos más tóxicos para los virus que para el hospedador, así como algunos que
actúan específicamente contra el virus. El desarrollo y el uso de agentes antivíricos ha tenido éxito en
gran parte debido a los esfuerzos para controlar las infecciones del virus de la inmunodeficiencia
humana (VIH) responsable del SIDA.
• La azidotimidina (AZT), un análogo de la timidina, inhibe la transcripción inversa en los
retrovirus, por lo que se utiliza, en combinación con otros fármacos, para frenar el desarrollo
de los retrovirus (entre los cuales se encuentra el virus del sida).
• El aciclovir inhibe la replicación de los virus con ADN, por lo que se utiliza para tratar el
herpes.
• Los interferones, proteínas producidas por muchas células animales como respuesta a una
infección viral. Al unirse a células no infectadas, provocan la síntesis de proteínas antivíricas e
inhiben la multiplicación del virus. Se emplean en el tratamiento de la gripe, la hepatitis o los
herpes.

ANTIVIRALES
Y
SU
MECANISMO
DE
ACCIÓN

LOS MICROORGANISMOS EN LOS CICLOS GEOQUÍMICOS
Los microorganismos están
presentes en todos los
ecosistemas y desempeñan
un papel clave en los ciclos
geoquímicos del carbono,
nitrógeno, fosforo y azufre.

CICLO DEL NITRÓGENO

CICLO DEL AZUFRE

CICLO DEL FÓSFORO

BIOTECNOLOGÍA
• La biotecnología es un conjunto de técnicas y
procesos que emplea a los microorganismos o
sustancias derivadas de ellos para obtener productos,
bienes o servicios de utilidad para el ser humano.
• La biotecnología incluye los procesos tradicionales
de elaboración de bebidas alcohólicas, productos
lácteos, etc. Pero también las modernas técnicas de
bioquímica, microbiología, inmunología, ingeniería
genética, clonación, nanotecnología, etc.

LA BIOTECNOLOGÍA Y LAS APLICACIONES DE LOS MICROORGANISMOS
• Gestión del medio ambiente
• Biodegradación de las aguas y materia orgánica (compostaje)
• Biorremediación y biolixiviación
• Industria alimentaria
• Fermentación láctica
• Fermentación alcohólica
• Industria farmacéutica:
• Antibióticos, anticuerpos, vacunas, interferón, enzimas.
• Industria energética
• Bioalcoholes, biogas, bioaceites

GESTIÓN DEL MEDIO AMBIENTE: BIODEGRADACIÓN

LA BIORREMEDIACIÓN
Es la utilización de microorganismos para eliminar del medio ambiente sustancias
contaminantes.
• Bacterias que son capaces de degradar muchas sustancias tóxicas o perjudiciales
para el medio ambiente, como hidrocarburos, derivados de metales pesados o
biocidas, gracias a la acción de ciertas enzimas detoxificantes.
• Los vertidos de petróleo son un ejemplo de cómo los microorganismos pueden
acelerar el proceso de degradación.
• Algunos microorganismos y plantas pueden utilizarse en la biorremediación de
suelos contaminados por vertidos tóxicos.
• Algunas bacterias pueden utilizarse en procesos de biolixiviación para obtener
minerales que se encuentran en muy baja concentración.

INDUSTRIA ALIMENTARIA
• Fermentación alcohólica
• Elaboración de bebidas alcohólicas
(vino, cerveza)
• Elaboración de pan y otros
productos tradicionales
• Fermentación láctica (yogures, quesos)
Levaduras
(Saccharomyces cerevisiae)
Bacterias lácticas
(Lactobacilus y Streptococus)

INDUSTRIA FARMACÉUTICA
• Antibióticos
• Hormonas
• Anticuerpos
• Vacunas
• Interferón
• Enzimas
• Vitaminas
• Biocidas En tan sólo un año tenemos ya varias
vacunas contra el SARS-COV-2
causante del COVID-19
Antibióticos y otros fármacos
Bomba de administración
de la hormona insulina
para diabéticos

INDUSTRIA ENERGÉTICA
La utilización de microorganismos para
producir energías menos contaminantes
contribuye a reducir el nivel de emisiones
de gases efecto invernadero causantes
del calentamiento global y del cambio
climático.
• Bioalcoholes
• Biogas
• Bioaceites

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