2012-t14-microbiologia

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Tema 14: Microbiología

1. LOS MICROORGANISMOS SON SERES VIVOS

MICROSCÓPICOS Son microorganismos todos aquellos seres que, debido a su pequeñísimo tamaño,

sólo pueden ser visualizados utilizando un microscopio. No se trata de un grupo sistemático,

sino de un concepto en el que se engloba a varios grupos no relacionados de seres vivos

(arqueas, bacterias, protozoos, algas microscópicas y hongos microscópicos) y a otros no

considerados vivos (virus, viroides y priones). La parte de la biología que se ocupa del

estudio de los microorganismos es la microbiología.

La existencia de los microorganismos no pudo ser demostrada hasta la invención de

los microscopios, si bien había sido intuida anteriormente por Roger Bacon, que pensaba que

las enfermedades podrían ser causadas por "seres invisibles". Fue Leeuwenhoek, a finales

del siglo XVII, el primero en observar microorganismos vivos, pudiendo apreciar la enorme

diversidad del mundo microbiano. Sin embargo, el desarrollo científico de la microbiología

no se inició hasta la segunda mitad del XIX, y ello por varias razones:

- Hasta entonces no se dispuso de mejores microscopios, ni se idearon técnicas para el

estudio de los microorganismos.

- Gran cantidad de investigadores

pensaban que los microorganismos

se originaban por "generación

espontánea" a partir de la materia

orgánica en descomposición, idea

que persistió hasta que Pasteur

(1822-1895) demostró su falsedad.

- El interés por el mundo microbiano

aumentó enormemente cuando, en

1876, el médico alemán Robert

Koch demostró el papel de los

microorganismos como agentes causantes de enfermedades.

Biología - 2º Bachillerato

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2. BACTERIAS Y ARQUEAS TIENEN ESTRUCTURA CELULAR

PROCARIOTA

La célula procariota es el tipo celular más sencillo y primitivo que se conoce.

Se caracteriza por poseer un citoplasma poco diferenciado, con muy pocos orgánulos, y

también, muy especialmente, por la ausencia de envoltura nuclear, razón por la que no

posee un núcleo definido y el material hereditario se encuentra disperso en el interior de la

célula, en la denominada región nuclear o nucleoide. Se considera que las células

procarióticas son las más primitivas debido a su similitud con los fósiles más antiguos que se

conocen, cuya edad se calcula en unos 3.800 millones de años.

Los organismos procarióticos son siempre unicelulares, si bien pueden, en algunos

casos, formar colonias, es decir, agrupaciones de células fisiológicamente independientes y

nunca comparables a un ser pluricelular.

En la actualidad, los organismos procarióticos se dividen en dos grupos:

a. Dominio Archaea. Comprende las arqueas o arquebacterias o bacterias arcaicas.

b. Dominio Bacteria. Comprende las bacterias verdaderas o eubacterias, que

constituyen el grupo más numeroso.

2.1. Las bacterias son los procariotas mejor conocidos

Las bacterias son los procariotas más estudiados y, por tanto, mejor conocidos. Se

trata de microorganismos muy sencillos, unos autótrofos y otros heterótrofos. Respecto a su

morfología, se distinguen varios tipos: cocos, esféricos; bacilos, alargados y parecidos a un

cilindro o bastón; vibrios, alargados y curvados como una coma; y espirilos, de morfología

helicoidal.

En cuanto a su tamaño, ya hemos dicho que se trata de microorganismos, es decir,

organismos tan pequeños que sólo son visibles al microscopio. La mayoría tienen forma

bacilar, con un grosor no superior a 1 µm y una longitud menor de 5 µm; no obstante, existen

bacterias más grandes (Bacillus anthracis llega a 10 µm de largo) y también otras más

pequeñas (algunos cocos apenas alcanzan 0,5 µm de diámetro, y ciertas formas de resistencia

llegan a medir de 0,15 a 0,20 µm de diámetro).

Respecto a su nutrición, existen bacterias autótrofas y otras (la mayoría) heterótrofas.

Las bacterias autótrofas se pueden dividir en dos grupos:

I. Bacterias fotosintéticas: Son capaces de sintetizar materia orgánica a partir de

materia inorgánica, ya que realizan el proceso de fotosíntesis. Su pigmento

fotosintético es la bacterioclorofila, por lo que realizan una fase luminosa sin

desprendimiento de oxígeno (ver tema sobre fotosíntesis). Las cianobacterias son una

notable excepción, ya que poseen clorofila a, lo que les permite emplear agua como

donante de hidrógeno y electrones, desprendiendo O2.

II. Bacterias quimiosintéticas: La quimiosíntesis es un proceso que reviste cierto

parecido con la fotosíntesis, en el sentido de que ambos son tipos de metabolismo

autótrofo. Sin embargo, aquí no se emplea energía luminosa, sino energía procedente


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de la oxidación de sustratos inorgánicos abundantes en el medio; a partir de esta

energía se obtienen ATP y NADPH (o NADH) que luego se utilizan para procesos

semejantes a la fase oscura del carbono o del nitrógeno.

En cuanto a las bacterias heterótrofas, pueden ser saprófitas, parásitas o simbiontes.

Por otra parte, existen bacterias que obtienen la energía mediante la respiración

solamente, por lo que requieren oxígeno (aerobias), otras que sólo realizan la fermentación y

les resulta perjudicial el oxígeno (anaerobias), y un tercer grupo que realiza uno u otro

proceso en función de la presencia o no de oxígeno (facultativas).

La forma habitual de reproducción es asexual por

bipartición, un sencillo proceso de división celular

mediante el que la célula bacteriana origina dos células

hijas idénticas a ella.

La bipartición se inicia tras una duplicación de la

molécula de ADN que posee la bacteria y consiste en la

separación de las dos moléculas hijas, seguida de la

división del citoplasma y separación de las células

hijas, que reciben la misma información genética que

poseía su progenitora. De la reproducción bacteriana

trataremos con más detenimiento en un apartado

posterior.

En cuanto a las funciones de relación, están

poco desarrolladas si comparamos con otros grupos de

seres vivos más evolucionados. Algunas células

procariotas responden a determinados estímulos con

movimientos de desplazamiento (tactismos) o de cambio de

orientación (tropismos). Otras son capaces, en condiciones muy

desfavorables, de formar endosporas, las cuales son formas de

resistencia que les permiten sobrevivir, en un estado de vida

latente, durante largos periodos de tiempo, en espera de que se

restablezcan unas condiciones ambientales más favorables.

Por último, es necesario resaltar la importancia que, en numerosos aspectos, tienen las

bacterias:

Bacteroides fragilis en división

(barra = 1 µm) (De Margulis y

Schwartz)


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- Resultan, en su conjunto, imprescindibles para la vida en nuestro planeta, ya que

participan en procesos como el ciclo de la materia en los ecosistemas, etc.

- Muchas bacterias tienen aplicaciones industriales de cara a la producción de diversos

productos: yogures, antibióticos, etc.

- Algunas bacterias forman asociaciones mutuamente beneficiosas (simbiosis) con nuestro

propio organismo: flora intestinal, ciertas bacterias de la piel, etc.

- Otras bacterias son patógenas, es decir, producen enfermedades: pulmonías, faringitis,

tuberculosis, etc. No obstante, existen muchas enfermedades que no son producidas por

bacterias. La importancia de los microorganismos patógenos será tratada más adelante.

- Ciertas bacterias poseen importancia de cara a la agricultura, ya que fijan el nitrógeno de

la atmósfera y colaboran al enriquecimiento natural del suelo.

- Etc.

2.2. Estructura de la célula bacteriana

(De Clegg y Mackean)

2.2.1. Membrana celular

La membrana plasmática o membrana celular es una envoltura que rodea el

citoplasma de la bacteria. Tiene unos 75 angstrom de espesor y está formada por lípidos y

proteínas. Su estructura es similar a la de la célula eucariota. Sin embargo, ambas membranas


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no son exactamente iguales; así, la membrana de las bacterias carece de esteroles, y no

realiza procesos de endocitosis.

Otra particularidad de la membrana de las bacterias es la presencia de unas

invaginaciones, los mesosomas, que se encargan de algunas funciones importantes: dirigir la

duplicación del cromosoma bacteriana, realizar la respiración, la fotosíntesis, etc.

2.2.2. Estructuras extracelulares

Cápsula: Se trata de una capa viscosa, de aspecto gelatinoso, que rodea a algunas

bacterias. Las cápsulas están formadas por sustancias de naturaleza glucídica

(glucosa, galactosa) y derivados de glúcidos (ácido glucurónico, acetil glucosamina,

etc.), combinados a veces con otras sustancias. En ocasiones están formadas por

polipéptidos, como en el bacilo del carbunco (Bacillus anthracis). Estas envueltas

desempeñan funciones muy diversas: protección

contra la fagocitosis u otro tipo de agresión

externa (anticuerpos, desecación...); también

son muy útiles como almacén de sustancias

nutritivas y, según parece, como reguladoras de

ciertos intercambios entre la bacteria y el medio

externo; además, dado su carácter viscoso,

permiten la fijación de las bacterias al sustrato y

la formación de agrupaciones de bacterias.

Pared celular bacteriana: Es una capa rígida que se encuentra bajo la cápsula (si ésta

existe) y sobre la membrana celular; se trata de una envoltura rígida y fuerte que

rodea a la bacteria, mantiene la forma de la célula y previene la lisis osmótica, regula

el intercambio de sustancia con el medio externo, proporciona carga negativa a la

superficie celular, posee componentes con capacidad antigénica. Está compuesta por

peptidoglicano o mureína (polisacáridos

unidos a cortas cadenas peptídicas), el cual

está formado por cadenas de polisacáridos

de dos glúcidos: N-acetilglucosamina

(NAG) y ácido N-acetilmurámico (NAM),

unidos por enlaces 4); una corta

cadena de cuatro aminoácidos se une, a su

vez, a los restos de NAM. Se pueden

establecer enlaces peptídicos entre los aminoácidos

de cadenas de polisacáridos adyacentes.

Se conocen dos tipos de pared celular bacteriana, de

estructura y composición diferentes: gram positiva y

gram negativa. Esta denominación se debe a la

diferente coloración que toman las bacterias, según

tengan la pared de uno u otro tipo, al ser teñidas

mediante la técnica ideada por el danés Hans

Christian Gram (1853-1938).

La pared gram positiva consta de una sola capa, que está constituida por peptidoglicano

(80%), al que se asocian polisacáridos, proteínas y unas sustancias llamadas ácidos teicoicos.

Por su parte, la pared gram negativa está formada por dos capas: una capa basal de

peptidoglicano (20%), sobre la que existe una membrana externa, formada por lipoproteínas,

lipopolisacáridos y otros lípidos, es permeable gracias a canales de porina. Se tiñen de color

rosado con la tinción de Gram.


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Los micoplasmas (Mycoplasma) carecen de pared celular.

Flagelos bacterianos: Muchas bacterias

son móviles gracias a que poseen unos

orgánulos locomotores denominados

flagelos. Los flagelos bacterianos son

rígidos y uniformemente ondulados, y

están formados por una proteína

llamada flagelina. Los flagelos de las

bacterias están implantados en la

membrana plasmática, mediante un

dispositivo formado por varios discos,

que actúa como un rotor. Este

dispositivo, denominado zona basal, es

el encargado de mover el filamento o

tallo, parte del flagelo que sobresale de

la bacteria.

Pelos o fimbrias: Son apéndices

filamentosos cortos, distintos de los flagelos,

puesto que son más cortos y numerosos, y su

aspecto no es ondulado. Están formados por

unas proteínas que reciben el nombre de

pilinas. Sirven como órganos de fijación o

adherencia, o para el reconocimiento del

sustrato. Hay una variedad interesante de

pelos bacterianos, los pelos sexuales o pelos

F, que hacen posible el intercambio de material genético (ADN) entre bacterias

durante el proceso de conjugación bacteriana. Este proceso, que constituye un

primitivo mecanismo sexual, será estudiado más adelante, en este mismo tema.

2.2.3. Estructuras intracelulares

El citoplasma es en las bacterias es de una gran sencillez

estructural, estando constituido por un coloide, el

citosol, en el que se encuentran pocos orgánulos.

En el citoplasma bacteriano encontramos:

Ribosomas: Los ribosomas bacterianos son

partículas redondeadas, de coeficiente de

sedimentación 70 S, formados por dos

subunidades de diferente tamaño. Su función es

traducir los ARN mensajeros y llevar a cabo la


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síntesis de proteínas. Su estructura es similar a la de los ribosomas eucarióticos,

aunque estos últimos son de mayor tamaño (80 S).

Inclusiones: Son gránulos de tamaño, aspecto y composición muy diversos. Se trata

de sustancias de reserva o de residuos metabólicos, y no aparecen delimitados por

ningún tipo de membrana. En muchas bacterias revisten gran importancia los

gránulos de poli-ß-hidroxi-butirato (PHB), que es un lípido de reserva.

Vesículas: Son acumulaciones de sustancias, rodeadas por membrana. Las más

importantes son las vesículas gasíferas, que sirven para regular la flotación de

determinadas bacterias en medios líquidos, así como los carboxisomas (en el caso de

las bacterias autótrofas), que contienen enzimas responsables de la fijación del

dióxido de carbono.

En las bacterias fotosintéticas, los

cromatóforos o cuerpos membranosos

fotosintéticos, en los que está contenido el

aparato bioquímico requerido para realizar la

fotosíntesis.

Nucleoide o región nuclear: Es la zona del

citoplasma de la bacteria donde se localiza el

material hereditario. El ADN de la bacteria es circular y bicatenario, y está

constituido por una sola molécula, que suele recibir el nombre de cromosoma

bacteriano o genóforo. El ADN bacteriano

es la memoria genética de la bacteria, y hay

que recordar que no se encuentra separado

del citoplasma por ningún tipo de

membrana. Aparece asociado a proteínas, y

se ha sugerido que podría organizarse, al

menos parcialmente, en estructuras

equivalentes a los nucleosomas

eucarióticos.

Plásmidos: Son moléculas de ADN no

integradas en el cromosoma bacteriano. Se transcriben y replican

independientemente.

2.2.4. Endospora bacteriana

Algunas bacterias poseen formas de

resistencia que les permiten superar

condiciones ambientales

desfavorables y mantener un estado

de vida latente (criptobiosis) en el

que la actividad metabólica es

indetectable, pero que mantiene

durante mucho tiempo la capacidad

de volver a la vida normal. La forma

de resistencia más extrema es la

endospora, que son capaces de

formar algunas bacterias; los géneros

Bacillus y Desulfotomaculum, entre otros, son importantes formadores de endosporas, la

mayoría de las cuales pueden resistir hasta 50 años, llegando algunas hasta los 200-300 años.


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En términos de temperatura, algunas endosporas requieren tratamientos a 121ºC durante 15

minutos para poder ser destruidas, lo que puede dar idea de su gran resistencia.

2.2. Las arqueas presentan importantes diferencias respecto a las

bacterias

Las arqueas (Archaea) o arquebacterias son células procariotas, ya que carecen de

núcleo definido, pero guardan importantes diferencias respecto a las bacterias verdaderas o

eubacterias. Destacaremos las siguientes:

a. La pared celular de las arqueas carece de ácido murámico, componente

prácticamente universal de la pared de las bacterias.

b. La membrana plasmática de las

arqueas posee esteroles, al igual que la de las

células eucariotas, y al contrario que la de las

bacterias (salvo cianobacterias).

c. Sus ribosomas se parecen a los de

eucariotas.

Estas y otras características de las

arqueas tienen importantes implicaciones

evolutivas (ver tema 7, apartado 1.1).

Actualmente, las arqueas se encuentran confinadas en determinados ambientes

extremos: fuentes termales, ambientes extraordinariamente salinos, etc.

2.3. Reproducción y genética bacterianas

Los organismos procarióticos son todos unicelulares, de ahí que la reproducción

celular equivalga para ellos a su propia reproducción como individuos. Podemos distinguir

dos procedimientos básicos de reproducción celular en procariotas:

- La bipartición sencilla, procedimiento por el cual una célula procariota origina dos

células hijas con contenido genético idéntico al suyo, desapareciendo la progenitora.

- Los mecanismos parasexuales, por los cuales no aumenta el número de células, pero

sí que varía el contenido genético de éstas (de

manera que, al menos genéticamente, se las puede

considerar como células nuevas). Estos

mecanismos constituyen el primer atisbo evolutivo

de la sexualidad; están encaminados a generar

variabilidad genética y pueden, en cierta medida,

ser considerados como procesos reproductores.

2.3.1. Los procariotas se multiplican por

bipartición

La bipartición constituye la forma habitual

de reproducción de la célula procariota. El proceso

se inicia tras una duplicación de la molécula de

ADN (cromosoma bacteriano) y consiste en la

separación de las moléculas hijas, que es dirigida

por los mesosomas, y posterior división del

citoplasma y separación de las células hijas, que

reciben todo su patrimonio genético de su

progenitora. (Ver fotografías en páginas anteriores).


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2.3.2. Los mecanismos parasexuales generan variabilidad genética

La reproducción por bipartición es asexual y en ella no existe otra fuente de

variabilidad genética que la que puedan proporcionar las mutaciones que se produzcan.

Probablemente debido a ello, algunas bacterias han desarrollado unos mecanismos de

sexualidad primitiva, los mecanismos parasexuales, que les permiten intercambiar ADN y,

de ese modo, recombinar sus genes.

Los mecanismos parasexuales revisten una

considerable importancia evolutiva, puesto que

suponen el primer intento para generar variabilidad

genética sin esperar a que se produzcan mutaciones.

Esta primitiva sexualidad permite a ciertas bacterias

que los genes con valor adaptativo puedan pasar

fácilmente de unas a otras, de modo que sea posible

responder con rapidez a los cambios ambientales.

Existen tres mecanismos parasexuales distintos:

a. Conjugación, en la que el intercambio de

ADN se realiza a través de un pelo sexual. La

conjugación es un proceso unidireccional,

participando en ella una bacteria dadora

("macho") y una receptora ("hembra").

b. Transducción, en la que el intercambio

genético se produce a través de un virus

bacteriófago, que actúa como intermediario. Al

abandonar una bacteria, el virus puede llevarse

un fragmento de ADN, que transportará hasta la

próxima bacteria que infecte, la cual puede

incorporarlo a su patrimonio genético.

c. Transformación. En este caso los

fragmentos de un cromosoma bacteriano se

incorporan al de otra bacteria sin necesidad de

intermediarios.

ACTIVIDADES DE SÍNTESIS

a. Define citoplasma, orgánulo, envoltura nuclear y núcleo.

b. ¿Qué entiendes por material hereditario?; ¿cuál es la sustancia química que constituye

ese material?

c. Dado que las células procarióticas carecen de núcleo definido, ¿dónde se encuentra su

material hereditario?

d. ¿Cuándo se cree que aparecieron los primeros organismos semejantes a los actuales

procariotas? ¿Qué es un fósil? ¿Cuál es la edad estimada de la Tierra?

e. ¿Qué quiere decir que un organismo es unicelular?; ¿y pluricelular?

f. En sistemática biológica, ¿qué es un Reino? ¿En qué reino se encuadran los organismos

procarióticos? ¿Qué entiendes por clasificación natural?

g. ¿Qué es un microorganismo? ¿Conoces algún otro microorganismo aparte de las

bacterias?


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h. ¿Qué tipos de morfología pueden presentar las bacterias? ¿Cuál es el tipo morfológico

más abundante?

i. Distingue entre arquebacterias y eubacterias.

j. ¿Dónde se localiza la cápsula bacteriana?; ¿qué función tiene esta estructura?; ¿cuáles

son su aspecto y composición química?

k. ¿Qué es y para qué sirve la pared celular bacteriana? ¿Cuál es su componente químico

más característico? ¿Qué tipos de pared existen?

l. Define membrana celular. ¿Qué semejanzas y diferencias existen con respecto a la de la

célula eucariota?

m. Muchas bacterias poseen flagelo. ¿Qué son los flagelos bacterianos?; ¿qué proteína los

forma? Dibuja uno e indica sus componentes.

n. Diferencia flagelos de pelos; ¿para qué sirven estos últimos? ¿Qué son los pelos F?

ñ. ¿Qué quiere decir que el citosol es un coloide?

o. ¿Cuál es la función de los ribosomas?

p. ¿Qué denominaciones recibe el aparato fotosintético de las bacterias fotosintetizadoras?

¿Cuál es su pigmento característico? ¿Qué es la fotosíntesis?

q. ¿Qué es el cromosoma bacteriano? Define plásmido.

r. ¿Qué quiere decir que las cianobacterias son autótrofas? ¿Qué es un pigmento?

s. ¿En qué consisten los mecanismos parasexuales y qué importancia pueden tener de cara

a la evolución bacteriana?

3. FORMAS MCROBIANAS ACELULARES: VIRUS, VIROIDES Y

PRIONES

Se trata de agentes infecciosos microscópicos que no tienen estructura celular, es decir,

que no son células. Los virus constan de varios componentes, mientras que los viroides están

formados por una molécula de ARN y los priones por una molécula de glucoproteína.

3.1. Los virus: en la frontera de la vida

Los virus (del latín virus, veneno), descubiertos a

finales del siglo XIX por Ivanowsky y Beijerinck, son unos

agentes patógenos (productores de enfermedades) cuyo

tamaño es tan pequeño que no sólo resulta imposible verlos

con el microscopio óptico, sino que incluso son capaces de

atravesar los finos filtros de porcelana en que las bacterias

quedan retenidas.

La utilización del microscopio electrónico ha permitido

la observación y el estudio de estos seres, estableciéndose sus características diferenciales:

a. Los virus no son células, por lo que no responden ni a la organización procariota ni a

la eucariota.

b. Los virus no son independientes, ya que necesitan parasitar células vivas para

multiplicarse. Son, por ello, parásitos obligados.

c. Poseen un solo tipo de ácido nucleico, ADN o ARN, nunca ambos a la vez.

d. No crecen ni se multiplican por división.


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e. Carecen de metabolismo autónomo.

f. Son ultramicroscópicos, sólo se pueden ver al microscopio electrónico (por esta

razón, sólo pudieron ser observados mucho después de su descubrimiento).

Dado que carecen de metabolismo propio, que no pueden multiplicarse sin parasitar

una célula viva y que sus características son muy distintas de las de los seres celulares, se

considera que los virus no son seres vivos, sino que se trata de parásitos supramoleculares,

ya que no pueden reproducirse por sí mismos (necesitan parasitar una célula) y no poseen

otros atributos de los que definen al ser vivo. Como podemos ver, que se considere o no a los

virus como seres vivos aparece estrechamente relacionado con la definición de vida que se

acepte, cuestión ésta de difícil acuerdo como ya estudiamos anteriormente.

En el ciclo de un virus podemos distinguir dos fases:

a. Una fase extracelular, durante la que el virus existe en forma de partícula vírica o

virión, carente de procesos metabólicos (metabólicamente inerte), pero capaz de

infectar células vivas.

b. Una fase intracelular, en la que el ácido nucleico del virus penetra en la célula y

desencadena los procesos que conducirán a la formación de nuevos viriones.

3.2. Estructura de un virión

La estructura de una partícula vírica consta de una molécula de ácido nucleico, que se

encuentra protegida en el interior de una estructura proteica, la cápsida, por fuera de la cual

puede existir una envoltura membranosa. Las dimensiones de los viriones no exceden los

2.500 Å (0.25 µm).

El ácido nucleico puede ser ADN

o ARN (nunca los dos, como ya se ha

dicho). Se trata, en cualquier caso, de una

sola molécula, que puede ser lineal o

circular, monocatenaria o bicatenaria;

como se ve, pueden darse ciertas

singularidades, como los ADN de cadena

simple o los ARN de cadena doble.

La cápsida es una cubierta

proteica que protege el ácido nucleico.

Está formada por la unión de los capsómeros, unidades

que se repiten y que, generalmente, están formadas por

un solo tipo de proteínas. El conjunto formado por la

cápsida y el ácido nucleico en ella contenido recibe el

nombre de nucleocápsida. Por otra parte, la cápsida de

algunos virus alberga también, además del ácido

nucleico, moléculas enzimáticas necesarias para poder

realizar su ciclo de multiplicación en el interior de la

célula parasitada.

Algunos viriones, como los que producen la

gripe, poseen una envoltura membranosa que rodea

exteriormente la cápsida. Esta envoltura suele ser

proteica (como en el virus de la viruela), pero en

algunos casos (virus de la gripe) es similar a una membrana unitaria, generalmente

procedente de las células huésped anteriormente parasitadas.


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3.3. Tipos de virus según su estructura

Atendiendo a la estructura de la partícula vírica, se distinguen tres tipos

fundamentales de virus: icosaédricos, helicoidales y complejos.

a. Los virus icosaédricos, también llamados poliédricos, tienen la cápsida en forma de

icosaedro, y el ácido nucleico se encuentra apelotonado en su interior. Pueden poseer

envoltura membranosa (virus del herpes, virus de la hepatitis) o carecer de ella

(adenovirus, picornavirus).

b. Los virus helicoidales o cilíndricos tienen la cápsida en forma de cilindro hueco,

debido a que los capsómeros están ordenados siguiendo una disposición helicoidal.

En ácido nucleico, enrollado helicoidalmente como un muelle, se aloja en el interior

de la cápsida. También los hay con envoltura membranosa (virus de la gripe) o sin

ella (virus TMV, que produce en las plantas de tabaco la enfermedad denominada

mosaico del tabaco).

c. Los virus complejos son los que poseen una estructura más complicada, característica

de los virus bacteriófagos o fagos, que parasitan bacterias. En este tipo estructural se

distinguen una cabeza y una cola. La cabeza corresponde a la cápsida, con forma

icosaédrica, y encierra en su interior el ácido nucleico. En cuanto a la cola, es una

estructura que le sirve al virus para inyectar su ácido nucleico a la bacteria; está

formada por una vaina helicoidal que rodea un eje tubular. La cola acaba en una placa

basal, que posee espinas y fibras caudales. Son ejemplos de virus bacteriófagos T1,

T4, ΦX174, etc.

3.4. Multiplicación de los virus: ciclo lítico

Los virus carecen de un metabolismo independiente y para poder multiplicarse

necesitan parasitar una célula viva, de la que obtienen la materia y energía que requieren para

construir nuevos viriones. Así, en el ciclo de un virus podemos distinguir una fase

extracelular, en la que se presenta como virión y es metabólicamente inerte, y una fase

intracelular, en la que el virus parasita una célula y la obliga a fabricarlos componentes

necesarios para su multiplicación. El conjunto de estas dos fases constituye el ciclo lítico,

llamado así porque habitualmente concluye con la lisis (rotura) de la célula infectada,


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ocasionándole la muerte.

En el proceso de multiplicación de

un virus se pueden distinguir varias fases:

a. Adsorción. El virus establece

contacto con la célula huésped y se

fija a su superficie. Un virus

concreto no se fija a cualquier

célula, sino solamente a aquellas

que sean sensibles a él por poseer en

su superficie algún tipo de receptor

que el virus es capaz de reconocer;

es decir, existe una especificidad

entre virus y célula huésped. En

cuanto a la forma de fijarse, varía

según el virus de que se trate; por

ejemplo, los fagos se fijan mediante

sus fibras caudales, mientras que el

virus de la gripe lo hace

estableciendo enlaces químicos.

b. Durante la fase de penetración el

ácido nucleico del virus pasa al interior de la célula. El procedimiento varía en función

del tipo de virus: los fagos contraen su vaina e inyectan el ácido nucleico; los virus de

vegetales aprovechan roturas ocasionales (como las producidas por picaduras de

insectos), etc.

c. La fase de eclipse se llama así porque no ocurren cambios aparentes. Sin embargo,

durante este período el ácido nucleico del virus anula al ADN celular y dirige la

síntesis de los enzimas necesarios para su multiplicación.

d. Síntesis de componentes víricos. Durante esta fase se duplica repetidas veces el ácido

nucleico y se sintetizan capsómeros. Para estos procesos se utiliza materia y energía de

la célula huésped.

e. Los componentes víricos llevan a cabo su autoensamblaje: los capsómeros se reúnen

para formar nuevas cápsidas que, simultáneamente a su formación o después de ésta,

encerrarán cada una una molécula de ácido nucleico, constituyéndose así nuevos

viriones.

f. Finalmente se produce la lisis o rotura celular, quedando libres los nuevos viriones y

muriendo la célula huésped. Algunos virus, como los de la gripe, no lisan la célula,

aunque ésta a menudo muere si su ADN ha resultado muy dañado. Se llama tamaño de

la explosión a la cantidad de viriones liberados por cada célula infectada.

3.5. Los virus atenuados realizan el ciclo lisogénico

Al estudiar los virus, reviste gran interés el fenómeno de la lisogenia, propio de los

virus atenuados. Estos virus, que parasitan bacterias, realizan un ciclo diferente del lítico, el

ciclo lisogénico, por lo que las bacterias hospedadoras se denominan bacterias lisógenas.

En el ciclo lisogénico, el ácido nucleico del virus (en estos casos se trata siempre de

ADN) es capaz de unirse al cromosoma bacteriano y permanecer en un estado latente

(profago) durante varias generaciones, duplicándose cada vez que lo hace el ADN de la

bacteria, al que está unido, permaneciendo su información intacta.


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Mientras la bacteria contiene el profago, permanece inmune ante otros virus de su

mismo tipo; esto se debe a que los genes del profago dirigen la síntesis de un represor, que

impide la infección por otros fagos virulentos, y que es también responsable de que se

mantenga el estado lisógeno del fago atemperado.

En un momento dado, la información vírica se manifiesta, pasándose del ciclo

lisogénico al lítico.

La lisogenia permite establecer un parentesco íntimo entre las bacterias y los fagos

lisógenos, ya que pone de manifiesto que estos virus se hallan en íntima relación con el

material genético de sus células huésped, pudiendo replicarse durante generaciones sin

hacerse aparentes.

Un ejemplo de virus lisógeno o atenuado es el fago lambda. En la figura siguiente

aparece esquematizado su ciclo.

3.6. Otros agentes acelulares productores de enfermedades: viroides y

priones

Además de los virus, existen otras

formas acelulares capaces de producir

enfermedades, y cuyo tamaño aún es menor: los

viroides y los priones.

Los viroides son moléculas de ARN,

carente de protección, que causan determinadas

enfermedades en vegetales. Su tamaño es inferior al

de cualquier genoma vírico y carece de sitios de

unión a los ribosomas o de otras señales para la

transcripción. Aparecen en el núcleo de la célula

hospedadora, donde interfieren en algunos procesos

de regulación génica.

En cuanto a los priones, se trata de

agregados de glucoproteínas (proteína del prión o

PPr). Son capaces de producir enfermedades, entre

otras, la encefalopatía espongiforme bovina o “mal

de las vacas locas”, y su variante humana


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(enfermedad de Creutzfeldt-Jakob). Las células hospedadoras poseen genes que codifican

proteínas PPr normales (no patógenas). A consecuencia de una mutación en estos genes,

pasan a codificar una proteína patógena, que sólo se diferencia de la normal en sus

estructuras secundaria y terciaria. La mutación puede pasar a las siguientes generaciones y

dar lugar a una enfermedad hereditaria.

También puede ocurrir que organismos que producen la proteína normal ingieran

alimentos contaminados con la proteína patógena (como, por ejemplo, ocurrió a las vacas a

las que se alimentó con piensos elaborados a partir de ovejas enfermas). En este caso, la

proteína patógena se ha mostrado capaz de provocar cambios en la conformación de las

moléculas de proteína normal, que pasan a patógenas, lo que produce un efecto amplificador

en cascada.


a. Enumera y razona las características que diferencian a los virus de los seres celulares.

b. ¿Por qué decimos que los virus no son células?

c. ¿Qué quiere decir que los virus son ultramicroscópicos y ultrafiltrables?

d. ¿Qué quiere decir que la partícula vírica es "metabólicamente inerte"?

e. ¿Qué es un virión? ¿Qué es la cápsida? ¿Y los capsómeros?

f. Diferencia entre cápsida y nucleocápsida.

g. ¿Qué tipos de virus distingues según su estructura? Cita ejemplos.

h. ¿Qué es un fago? ¿Qué es un profago?

i. ¿Qué es el ciclo lítico de un virus? Elabora un esquema de este ciclo.

j. ¿Qué quiere decir que la célula huésped es sensible a un virus?

k. ¿Qué es el ciclo lisogénico? ¿En qué se diferencia del lítico?

l. Distingue entre viroides y priones.

m. ¿Cómo actúan los priones? ¿En qué consiste la enfermedad de las vacas locas?

4. Microorganismos eucarióticos

4.1 Principales características protozoos, algas y hongos

4.1.1 El reino protoctistas (protozoos)

Agrupa a un conjunto de organismos eucariotas, unicelulares y microscópicos. La

estructura anatómica de estos grupos es muy diversa y para definirlos se hace uso de la exclusión

(decir lo que no es):

NO SON HONGOS (ya que estos carecen de cilios o flagelos y se reproducen por

esporas).

NO SON PLANTAS (puesto que estas crecen a partir de un embrión).

NO SON ANIMALES (se originan a partir de una mórula- bastula- grástrula).

NO SON BACTERIAS (ya que estas son procarióticas).

Protozoos:

Organismos microscópicos unicelulares de vida libre que viven en agua dulce o salada.

Pueden ser simbiontes, parásitos o comensales.


318

Flagelados: Un solo núcleo, flagelado y a veces con membrana

ondulante. Generalmente parásitos. Ejemplos: Lehismania (provoca

la infección de leucocitos y a veces las vísceras dando la enfermedad

del kala-azar). El Tripanosoma provoca la enfermedad del sueño o la

enfermedad de las chagas.

Ciliados: Presentan dos núcleos, el macronúcleo y el micronúcleo.

Introducen la comida por el citostoma. Además de bipartición se ha

observado fenómenos de conjugación. Generalmente de vida libre,

ejemplo típico: Paramecio.

Rizópodos: Se mueven y se alimentan mediante los pseudópodos.

Vida libre en agua dulce (amebas). Algunos parásitos como le

Entamoeba hystolitica. Pueden tener un caparazón silíceo

(Heliozoos), o calcáreo (Foraminíferos)

Esporozoos: Son todos parásitos y su ciclo vital está asociado al del

individuo que parasita. (Plasmodium que transmite el mosquito

Anopheles e infecta a los glóbulos rojos)

4.1.2 Algas:

Son organismos autótrofos y fotolitotrofos que dependen del

agua. Realizan fotosíntesis oxigénica. Forman parte del fitoplancton y

se pueden encontrar sobre cualquier superficie húmeda. También forman asociaciones

simbióticas con los hongos (LÍQUENES). Todos poseen pigmentos. Pueden ser unicelulares

o pluricelulares.

Dinoflagelados: Formas marinas unicelulares o coloniales.

Presentan toxinas que si se acumulan en los organismos

filtradores, estos se convierten en tóxicos para nuestra salud

(marea roja de los mejillones)

Crisofitos: Flagelados unicelulares o coloniales con pigmentos

dorados.

Euglenofitos: Unicelulares flagelados típico de aguas

estancadas. No tienen pared celulósica así que pueden cambiar

de forma. Pueden tener una nutrición autótrofa o heterótrofa.

Baciliarofitas: Unicelulares de color verde pardo que a veces se

encuentran en colonias. Presenta unas “valvas” parecidas a un

caparazón que encajan a modo de placa “petri”. Forman parte del

plancton (diatomeas).

Algas conjugadas: Generalmente formas filamentosas, de color

verdoso con cloroplastos de forma estrellada (Spirogyra,

Zygnema).

Clorofitos: Color verde con clorofila a y b. Formas unicelulares

microscópicas o macrocelulares (Acetabularia mediterránea).

Coloniales (Volvox) o pluricelulares macroscopicas con la

lechuga de mar (Ulva lactuca).

Algas pluricelulares (no se estudian en microbiología)

Feofitas: Presentan fucoxantina que les da su color pardo-


319

dorado, Clorofila a y c. Formas laminares de extraordinaria longitud (sargazos del mar de

los sargazos) En Japón y China se las cultiva para obtener un presado seco “Kombú”,

usado en alimentación (emulgentes, estabilizantes en alimentación E-400 – E-405).

Rodofitas: Especies de algas marinas que presentan ficoeritrina (color rojo), Clorofilas A

y D. A veces pueden rodearse de carbonato de calcio (algas calcáreas). Se puede extraer

de ellas el agar-agar que se usa en repostería y como medio de cultivo para bacterias.

4.1.3 Hongos (Reino Fungi)

Son heterótrofos unicelulares o pluricelulares siempre sin clorofila. Se reproducen tanto

sexualmente como asexualmente, presentando alternancia de generaciones. Tienen una pared

celular rígida compuesta por polisacáridos (quitina, glucanos etc.). Viven en ambientes muy

diversos, aunque la mayoría son terrestres y son muy importantes en la mineralización de la

materia orgánica. Pueden vivir en simbiosis con algas dando los líquenes y también pueden

asociarse a células de las raíces de metafitas formando las micorrizas.

Pueden producir esporas sexuales formadas por fusión de gametangios agrupados es unas

estructuras denominadas hifas, esto da lugar a la clasificación en Ascomycetes (esporas en una

estructura en forma de saco) o Basidiomycetes (esporas en el extremo de la hifa como en la

mayoría de las setas). Los hongos pueden producir esporas asexuales, resistentes a la desecación

denominadas conidios mediante los cuales pueden colonizar otros medios.

Dependiendo de su morfología se han descrito tres grupos principales de hongos: hongos

filamentosos, mucosos, y levaduras.

- Hongos filamentosos: Son los mohos que afloran en la fruta muy madura, verduras, o pan.

En ellos las hifas se agrupan en un micelio. A partir del micelio algunos hongos forman

conidios que son hijas aéreas. Hongos mucosos: Filogenéticamente muy separados de los

anteriores. Habitan los vegetales en descomposición, alimentándose de bacterias mediante

fagocitosis.

- Levaduras: Son unicelulares de forma ovoide. Se

reproducen por gemación, presentando alternancia de

generaciones. Habitan sobre lugares ricos en azúcares

como la piel de frutos, flores y cortezas de árboles.

Algunas viven en simbiosis con insectos. Algunas

especies son especialmente interesantes en el mundo de

la microbiología industrial como es el caso del

Saccharomyces cerevisiae, responsable de la fermentación de las bebidas alcohólicas.

5. ECOLOGÍA MICROBIANA: EL PAPEL DE LOS

MIRCROORGANISMOS EN LOS CICLE DEL CARBONO, DEL

NITRÓGENO Y DEL AZUFRE

Un ciclo biogeoquímico es la ruta cíclica que sigue en nuestro planeta cualquier

elemento químico de los que forman parte de la materia viva. Los ciclos biogeoquímicos

comprenden una serie de rutas realizadas por los elementos biogénicos que escapan de la

biosfera a través de otros sistemas (litosfera, atmósfera, hidrosfera) para después retornar a

ella.

Estos bioelementos permanecen un tiempo muy variable en los distintos medios que

recorren, siendo su reserva o almacén aquel medio en el cual su permanencia es máxima.

En la naturaleza, los ciclos biogeoquímicos están autorregulados por diversos

mecanismos; la actividad humana tiende a acelerarlos y a interferir su regulación, poniendo

en peligro su funcionamiento equilibrado.


320

Un estudio más detallado de estos ciclos tiene lugar en la asignatura de Ciencias de la

Tierra y Medioambientales. En este apartado sólo daremos una visión somera de algunos de

ellos, destacando el papel realizado por los microorganismos.

5.1 Ciclo del carbono

En nuestro planeta encontramos carbono en la atmósfera (como CO2), en la hidrosfera

(como carbonatos y bicarbonatos), en la litosfera (rocas carbonatadas y combustibles fósiles)

y en la biosfera, es decir, formando parte de los seres vivos. El ciclo principal va del dióxido

de carbono atmosférico a los seres vivos (por fotosíntesis) y vuelve otra vez al CO2

atmosférico (por respiración). Sin embargo, existe una ruta más lenta que extrae parte del

carbono y lo almacena, en grandes cantidades, en las rocas sedimentarias. Se representa en el

esquema de la página siguiente.

En el ciclo del carbono tienen un importante papel las siguientes bacterias: fotosintéticas

(fijación de CO2 a la materia viva), metanógenas (transforman compuestos orgánicos en

metano) y metanotróficas (degradan el metano a CO2 en ambientes aerobios).

5.2 Ciclo del nitrógeno

La fuente principal de nitrógeno es la atmósfera, constituida en un 79% por este elemento en

forma de gas (N2). No obstante, para que el nitrógeno atmosférico pueda ser utilizado por los

seres vivos es preciso que, previamente, sea "fijado" e incorporado al suelo por los

organismos fijadores (Azotobacter, Clostridium pasteurianum y Rhizobium) o por otros

procesos (descargas eléctricas, meteoritos, radiación cósmica, procesos industriales). De esta

manera, el N2 pasa al suelo, donde las bacterias nitrificantes (Nitrosomonas, Nitrosococcus y

Nitrobacter) lo transforman en nitratos asimilables por los organismos fotosintéticos (que son

la "puerta de entrada" del nitrógeno al resto de la materia viva). Los seres vivos devuelven

este elemento al suelo, bien por excreción (amoníaco, urea, etc.) o por su propia muerte y

posterior descomposición. Finalmente, el N2 vuelve a la atmósfera gracias a la acción de las

bacterias desnitrificantes (Pseudomonas). Desde 1950, año en que se disparó la fijación

industrial de nitrógeno para la fabricación de fertilizantes, el ciclo está desequilibrado, puesto

que no se devuelve a la atmósfera en la misma proporción.


321

5.3 Ciclo del azufre

Las plantas toman del suelo el azufre en forma de sulfatos, que reducen a H2S para

incorporarlo a los aminoácidos azufrados (p.ej. cisteína). Las proteínas de que forman parte

estos aminoácidos pasan a los animales herbívoros y luego a los carnívoros. Cuando todos

estos mueren, las bacterias de la putrefacción actúan sobre sus cadáveres y liberan H2S;

después las sulfobacterias incoloras (quimiolitotrofos) lo oxidan a sulfatos.

6. UTILIDAD DE LOS MICROORGANISMOS EN LA INDUSTRIA

Y EN EL MEDIO AMBIENTE

A mediados del siglo XIX se reconoció la participación de los microorganismos en

numerosas transformaciones de la materia orgánica útiles para la humanidad. Sin embargo,

muchos procesos microbiológicos venían siendo utilizados desde tiempos muy antiguos para

la preparación de alimentos, bebidas y tejidos; en la mayoría de los casos estos procesos

habían sido desarrollados, por métodos empíricos, hasta un grado de perfección sorprendente,

como la fabricación de pan, cerveza, vino, etc. El conocimiento de su base biológica permitió

perfeccionar aún más los procesos tradicionales y desarrollar otros nuevos. De esta manera

nació la microbiología industrial.

6.1. Los microorganismos se emplean en numerosos procesos industriales

La microbiología industrial utiliza los microorganismos para la obtención de productos

comerciales, gracias a los procesos bioquímicos que realizan. Los microorganismos

empleados para ello son, según el caso, distintos tipos de bacterias y de hongos

(esencialmente mohos y levaduras).

Para alcanzar unos niveles aceptables de producción, es necesario que los procesos

microbiológicos se realicen a gran escala. A estos procesos a gran escala se les denomina

fermentaciones, aunque no tienen por qué coincidir con las verdaderas fermentaciones en

sentido bioquímico.

En el cuadro siguiente aparecen diversos productos obtenidos por “fermentación”

industrial y los microorganismos que participan en su fabricación:


322

Producto Nombre Microorganismo Grupo

Antibiótico Penicilina Penicillium spp. Hongo

Neomicina Streptomyces fradiae Levadura

Estreptomicina Streptomyces griseus Levadura

Cefalosporina Cephalosporium sp. Hongo

Bacitracina Bacillus subtilis Bacteria

Alimento Mantequilla Lactobacillus bulgaricus Bacteria

Yogur Lactobacillus bulgaricus +

Streptococcus thermophilus

Bacterias

Quesos en general Principalmente lactobacilos Bacterias

Roquefort Penicillium roqueforti Hongo

Pan Saccharomyces cerevisiae Levadura

Vinagre Determinadas bacterias y levaduras

Bebida Vino Saccharomyces cerevisiae Levadura

Cerveza Saccharomyces cerevisiae Levadura

El primer impulso de la microbiología industrial afectó, fundamentalmente, a aquellas

industrias que, más o menos artesanales, existían previamente, como las de fabricación de

alimentos y bebidas. Después creció rápidamente la industria destilera, ya que el alcohol

fabricado no sólo lo era para consumo humano, sino también como disolvente y materia

prima para procesos químicos.

A partir de la Segunda Guerra Mundial (1939-1945), se emplearon también los

microorganismos en una nueva industria, la de síntesis de agentes quimioterapéuticos,

esencialmente antibióticos. Los antibióticos son compuestos sintetizados y excretados por

algunos microorganismos, y que resultan tóxicos para otros microorganismos; su empleo

revolucionó la medicina y es, en gran medida, responsable de buena parte de la calidad de

vida y longevidad propias de los países desarrollados.

6.2. Control de plagas mediante microorganismos

Determinadas bacterias son

patógenas (producen enfermedades) en

insectos. Por ejemplo, ciertas especies de

bacilos afectan a las larvas de

lepidópteros1 porque producen proteínas

tóxicas para ellas. La producción a

escala industrial de estas proteínas

permite su utilización como alternativa a

los pesticidas químicos más

tradicionales (que son más

contaminantes).

En la práctica no se aíslan las

proteínas propiamente dichas, sino que

1 Los lepidópteros son las mariposas; sus larvas son las orugas.


323

se cultivan a gran escala los bacilos que las producen,

después se desecan y se incorporan a agentes

dispersantes empleados para la protección de cosechas

que puedan verse afectadas por las orugas.

6.3. Otras aplicaciones

También se emplean microorganismos como parte

de la depuración de aguas residuales, en la lucha contra

las “mareas negras”, etc. Se llama biorremediación al

empleo de seres vivos, o de enzimas derivadas de los

mismos, para “limpiar” un medio ambiente alterado por

la contaminación.

7. LOS MICROORGANISMOS PATÓGENOS PRODUCEN

ENFERMEDADES

Algunos microorganismos son patógenos, es decir, causantes de enfermedades. La

enfermedad es una alteración del estado normal del organismo, que puede ser originada por

factores diversos: hipovitaminosis, hipofunción endocrina... o por acción de

microorganismos. Estas últimas son las enfermedades infecciosas, ya que tienen su origen en

una infección, es decir, en la penetración y establecimiento de un microorganismo en otro

ser vivo, provocando una serie de alteraciones que conducen a este último a una situación

anormal.

Por otra parte, tampoco son iguales todas las enfermedades infecciosas; hay que

distinguir entre las que son contagiosas, es decir, que se transmiten con facilidad, bien por

contacto directo con el enfermo o a través de vectores (seres vivos que las transmiten sin

sufrirlas), y las enfermedades no contagiosas.

Para que un microorganismo pueda producir una infección es necesario que sea

patógeno o virulento. El carácter patógeno de un microorganismo deriva de dos factores: su

invasibilidad o capacidad de superar o destruir las barreras defensivas del huésped, y su

toxicidad o capacidad de producir sustancias perjudiciales para éste.

Los seres vivos hemos desarrollado diversos sistemas de defensa frente a la infección,

entre los que destaca el sistema inmunitario desarrollado por los vertebrados, que

estudiaremos en el próximo tema.

Para que se produzca una enfermedad infecciosa, los microorganismos patógenos han

de cubrir cuatro etapas: entrada en el organismo hospedador, adhesión a los tejidos de éste,

invasión de sus células y desarrollo de la infección.

7.1. Entrada de los microorganismos en el hospedador

Las rutas de entrada más importantes de microorganismos patógenos son las siguientes:

a. Ingestión de agua o alimentos contaminados, que contienen el microorganismo. Ej.

Salmonella sp., que ocasionan la salmonelosis.

b. Inhalación, a través del tracto respiratorio, de pequeñas gotas u otros soportes

contaminados. Ej. Influenzavirus, que ocasionan la gripe.

c. A través de la piel o mucosas, por heridas, picaduras, inyección, contacto sexual, etc.

Ej. VIH, que ocasiona el SIDA.

d. Contacto directo con personas, animales u objetos contaminados. Ej. Chlostridium

tetani, que ocasiona el tétanos.


324

7.2. Adhesión a los tejidos del hospedador

Muchos patógenos poseen la capacidad

de adherirse, incluso selectivamente, a las

células de un determinado organismo

hospedador. Esto facilita enormemente la

colonización microbiana y el desarrollo de la

infección.

Entre las estructuras microbianas implicadas,

destacan la cápsula y los pelos bacterianos

(fimbrias).

7.3. Invasión de las células del

hospedador

Algunos microorganismos patógenos se unen

a moléculas específicas propias de las células

sensibles, y penetran en su interior por

diversos métodos. Es lo que hacen,

por ejemplo, los virus, o el protozoo

Plasmodium, que causa la malaria

invadiendo las células sanguíneas.

7.4. Desarrollo de la

infección

Una vez que el patógeno ha

alcanzado órganos o tejidos

sensibles, si consigue crecer y

colonizar la zona infectada, se

desarrolla la infección,

produciéndose lesiones que afectan

al funcionamiento normal del

hospedador, apareciendo los

síntomas de la enfermedad.

Si el patógeno se disemina por todo el cuerpo y consigue establecer varios focos infecciosos,

puede producirse una infección generalizada o septicemia. Por otra parte, no todas las

infecciones producen los mismos síntomas ni con la misma rapidez, lo que también influye

en su detección y posibilidad de tratamiento.

Los patógenos pueden lesionar el tejido del hospedador mediante distintos mecanismos:

a. Lesión directa de las células: Por ejemplo, muchos virus producen la lisis celular o

lesionan gravemente a la célula hospedadora, como ya estudiamos.

b. Producción de factores de virulencia: Se trata de enzimas que destruyen

componentes del tejido, favoreciendo el crecimiento del patógeno.

c. Producción de toxinas, es decir, de sustancias tóxicas para las células.

7.5. Defensa del organismo frente a la infección

Los seres vivos poseemos diferentes mecanismos de defensa frente a las infecciones.

El sistema defensivo más desarrollado es el de los animales vertebrados, que poseemos tres

barreras que nos defienden frente a la infección


325

a. La piel y las mucosas, que evitan la entrada de agresores externos.

b. La inmunidad inespecífica mediante células fagocitarias, que actúan en un primer

momento contra aquellos agentes externos que han conseguido penetrar en el organismo.

c. La inmunidad específica, que actúa cuando se ve desbordada la barrera anterior,

reconociendo selectivamente y eliminando a aquellos microorganismos que hayan

conseguido superarla.

Las defensas de los vertebrados frente a la infección se estudian en el tema sobre

inmunología.

7.6. Armas químicas contra la infección: agentes antimicrobianos y

quimioterapéuticos

Son agentes antimicrobianos aquellos productos químicos que matan o inhiben el

crecimiento de los microorganismos. Existen distintos tipos: antibacterianos, antivíricos,

antifúngicos y antiparasitarios. Los que se utilizan para eliminar a los microorganismos de

los objetos se llaman desinfectantes, y los que se utilizan sobre los tejidos vivos,

antisépticos. Por ejemplo, el alcohol se puede utilizar como desinfectante y como antiséptico;

la luz ultravioleta es un buen desinfectante, pero no puede usarse como antiséptico porque

tiene efectos nocivos sobre el organismo.

Los agentes químicos utilizados para el tratamiento de enfermedades infecciosas

reciben el nombre de agentes quimioterapéuticos. Es necesario que no perjudiquen al

organismo del hospedador, es decir, que sean inocuos o poco tóxicos para éste. Entre estos

agentes destacan las sulfamidas y los antibióticos. Los principales agentes

quimioterapéuticos son:

a. Sulfamidas. Agentes antibacterianos que inhiben el crecimiento bacteriano

impidiendo la síntesis de ácido fólico. Al ser menos efectivos que los antibióticos,

actualmente sólo se emplean en el tratamiento de determinadas infecciones.

b. Antibióticos. Son compuestos sintetizados y excretados por algunos

microorganismos, y que resultan tóxicos para otros microorganismos. En general son


326

antibacterianos, aunque también hay algunos antifúngicos. Algunos antibióticos

naturales han sido parcialmente modificados para potenciar su acción, y se

denominan semisintéticos. Según la variedad de microorganismos que combatan, los

antibióticos pueden ser de amplio espectro o de espectro reducido.

El primer antibiótico efectivo fue

descubierto por Alexander Fleming en

1929. Al regresar a su laboratorio, después

de unas vacaciones, Fleming observó que

una placa sembrada de la bacteria

Staphylococcus aureus había sido

contaminada por un hongo del género

Penicillium, y se dio cuenta de que el hongo

segregaba una sustancia que provocaba la

lisis de las colonias bacterianas que lo

rodeaban. A esta sustancia antibacteriana la

denominó penicilina. Diez años después,

Florey y Chain consiguieron purificarla, aunque la guerra propició que su desarrollo

industrial se trasladase de Inglaterra a Estados Unidos, donde al cabo de otros tres años se

pudo producir a escala industrial. En manos de los ejércitos aliados, se puede considerar que

la penicilina fue un arma mucho más eficaz que la bomba atómica, y bien distinta, ya que

salvaba vidas en vez de acabar con ellas.

Posteriormente se han caracterizado muchos más antibióticos, producidos por hongos

o por bacterias. Algunos de ellos tienen valor terapéutico, y unos cincuenta se producen a

gran escala para uso médico o veterinario. Es frecuente que un mismo antibiótico se

encuentre a la venta bajo diferentes marcas comerciales, lo que da lugar a una nomenclatura

complicada en la que hay que distinguir entre el nombre registrado (comercial) y el nombre

genérico (de uso general).

El empleo masivo de antibióticos, especialmente en sus primeras décadas, ha llevado a la

aparición de los llamados microorganismos resistentes. En realidad se trata de un proceso

similar a la selección natural: aquellos microorganismos que, antes del uso del antibiótico,

tenían alguna característica que les confería resistencia, sobreviven al empleo de aquel y, sin

competencia, se desarrollan más y mejor. Esto ha llevado a la necesidad de descubrir y

desarrollar antibióticos nuevos y progresivamente más potentes, y nos da un toque de

atención acerca de lo necesario que es un empleo racional de estos poderosos medicamentos.

a. Antivíricos. Como los virus emplean la maquinaria de la célula hospedadora para

multiplicarse, resulta difícil desarrollar agentes antivíricos eficaces sin que produzcan

efectos nocivos sobre el organismo del hospedador. Son ejemplos la lamivudina, que

inhibe la retrotranscripción y se utiliza en el tratamiento del sida, y el aciclovir, que s

emplea para combatir otras infecciones víricas, como varicela y herpes.

b. Antifúngicos. Los más utilizados son los inhibidores de la síntesis del ergosterol,

sustancia que forma parte de la membrana celular en eucariotas inferiores (en vez del

colesterol).

c. Antiparasitarios. Reciben este nombre los agentes quimioterapéuticos empleados

para combatir a protozoos que parasitan a las células. Los más destacados son el

metronidazol, empleado para combatir la tricomoniasis (producida por Tricomonas

vaginalis) y la cloroquina, contra el paludismo (causado por Plasmodium sp.).


327

7.7. Ejemplos de enfermedades infecciosas

Producidas por virus: resfriado, gripe, rabia, hepatitis, sida, viruela, varicela, algunos

tipos de pneumonía...

Producidas por bacterias: meningitis, algunos tipos de pneumonía, tétanos,

tuberculosis, gonorrea, tifus...

Producidas por protozoos: paludismo o malaria, tricomoniasis, disentería amebiana,

leishmaniosis, giardiasis, enfermedad del sueño...

Producidas por hongos y levaduras: candidiasis, micosis, dermatomicosis...


a. Define microorganismo. Explica qué es un microscopio y qué tipos conoces.

b. ¿En qué consistía la idea de la “generación espontánea”?

c. ¿En qué grupos se clasifican los microorganismos?

d. Elabora un esquema con los principales grupos de microorganismos y sus características

esenciales.

e. ¿Qué es un ciclo biogeoquímico? ¿Qué se entiende por reserva o almacén?

f. Si cursas la asignatura de Ciencias de la Tierra y Medioambientales, completa la

información sobre ciclos biogeoquímicos de estos apuntes con la que allí te hayan

proporcionado.

g. ¿Qué es la microbiología industrial? ¿Qué diferencia hay entre fermentaciones en sentido

bioquímico y en sentido industrial?


328

h. Cita algún producto obtenido por fermentación industrial que no se mencione en el

cuadro de la página 289.

i. ¿Por qué el empleo de los antibióticos es responsable de buena parte de la calidad de

vida y longevidad propias de los países desarrollados? ¿Qué repercusión han tenido en el

Tercer Mundo?

j. ¿Qué es un microorganismo patógeno? ¿Y una enfermedad infecciosa? Cita dos

enfermedades infecciosas y dos que no lo sean.

k. ¿Qué causas, además de la infección, pueden originar una enfermedad?

l. ¿Qué quiere decir que una enfermedad es contagiosa? ¿Son contagiosas todas las

enfermedades? ¿Y todas las enfermedades infecciosas? Cita ejemplos.

m. ¿Son infecciosas todas las enfermedades contagiosas? Razona tu respuesta.

n. ¿Qué diferencia hay entre un desinfectante y un antiséptico?

ñ. ¿Qué son los agentes quimioterapéuticos?

o. Explica qué son los antibióticos y qué importancia tienen.

p. ¿Por qué es tan importante el empleo racional de los antibióticos?

q. Cita enfermedades infecciosas no mencionadas en el apartado 6.7, indicando si son

producidas por virus, bacterias, protozoos u hongos.

BIBLIOGRAFIA:

Recursos del Instituto Nacional de Tecnologías Educativas:

Proyecto Biología: http://recursostic.educacion.es/ciencias/proyectobiologia/web/

Proyecto Biosfera:

http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/profesor/2bachillerato/1.htm

http://docentes.educacion.navarra.es/~metayosa/bach2/2biomicro1.html

http://www.colegiomaravillas.com/departamentos/biologia/index_htm_files/11micro.

pdf

http://www.sedin.org/mus_molecular.html

http://www-micro.msb.le.ac.uk/LabWork/bact/bact1.htm

http://recursostic.educacion.es/ciencias/proyectobiologia/web/

http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/profesor/2bachillerato/1.htm

http://docentes.educacion.navarra.es/~metayosa/bach2/2biomicro1.html

http://www.colegiomaravillas.com/departamentos/biologia/index_htm_files/11micro.pdf

http://www.colegiomaravillas.com/departamentos/biologia/index_htm_files/11micro.pdf

http://www.sedin.org/mus_molecular.html

http://www-micro.msb.le.ac.uk/LabWork/bact/bact1.htm

2012-t14-microbiologia

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