Microbiología

Es la ciencia que estudia los microorganismos, seres visibles únicamente con la ayuda del microscopio, que son capaces, sin embargo, de llevar a cabo todas las funciones vitales. Constituyen un grupo muy heterogéneo que incluye tanto seres procariotas como eucariotas que, por lo general, son unicelulares o forman asociaciones sencillas, y presentan la más amplia gama metabólica entre los organismos vivos, lo que les ha permitido colonizar una gran variedad de ambientes.

Reino Monera

Son procariotas unicelulares con formas aerobias, anaerobias y anaerobias facultativas; pueden ser autótrofos o heterótrofos. Se pueden diferenciar tres grupos:

• Arqueobacterias: Es un grupo muy heterogéneo y separado filogenéticamente de Eubacterias y Eucariontes. Presentan diversos tipos de pared celular, pero nunca del tipo peptidoglicano. Debieron ser los organismos dominantes en la primitiva Biosfera, pero la aparición del oxígeno les confinó a ambientes anaerobios. Según su metabolismo y ecología se dividen en tres grupos:
  • Metanógenas: viven en ambientes anaerobios, en donde producen metano.
  • Halófilas: necesitan concentraciones elevadas de sal, viven en ambientes salinos.
  • Termoacidófilas: viven en manantiales de aguas termales ácidas, llegando a crecer a temperaturas superiores a 90ºC y soportando pH menores de 2.
• Mollicutes: se llaman también micoplasmas. Carecen de pared celular y tienen la menor cantidad de ADN por célula de todos los organismos de vida libre conocidos. Son patógenos, los antibióticos no inhiben su crecimiento. Presentan formas variables y tamaños tan pequeños que pueden no verse con los microscopios ópticos.
• Eubacterias: constituyen el conjunto de organismos más abundante y ampliamente distribuido del planeta: se les encuentra desde los hielos polares a las fuentes termales, con luz o sin ella, con oxígeno o sin oxígeno. Existen hace 3400 millones de años. Según su metabolismo pueden ser:
  • Fotótrofas: cianobacterias, bacterias verdes y rojas.
  • Quimiótrofas: obtienen energía de la oxidación de moléculas inorgánicas y, por tanto, necesitan oxígeno; por ejemplo, las bacterias nitrificantes.
  • Heterótrofas: se nutren de sustratos orgánicos, vivos o muertos. Las más abundantes son las saprofitas, responsables de las fermentaciones. Otras bacterias heterótrofas degradan la materia orgánica de organismos vivos: son las llamadas parásitas o patógenas (tuberculosis, lepra).

Reino Protoctista

Llamado también protistas, está formado por microorganismos eucariontes unicelulares, filamentosos o coloniales, fotosintetizadores o heterótrofos. Los protozoos forman 4 grupos, con parásitos en casi todos los grupos que son:

• Flagelados: se mueven por flagelos.
• Ameboides: se mueven por pseudópodos.
• Ciliados: se mueven por cilios.
• Esporozoos: se reproducen por esporas.

Reino Fungi

Son organismos heterótrofos unicelulares o pluricelulares, pero sin formar auténticos tejidos. Sus células tienen una rígida pared de quitina y almacenan glucógeno. No todos los hongos son microorganismos; los únicos unicelulares son las levaduras.

Virus

Son organismos acelulares, constituidos por un ácido nucleico asociado a proteínas. No pueden ser considerados seres vivos, ya que no llevan a cabo las funciones de nutrición y relación, pero sí son capaces de multiplicarse.

Clasificación de los virus según su estructura

• Virus con simetría helicoidal: capsómeros que se disponen helicoidalmente alrededor del ácido nucleico.
• Virus con simetría icosaédrica: poseen la forma de un icosaedro.
• Virus complejos: con virus con formas y simetrías diversas, como los virus bacterianos, como el de la viruela.

Según su hospedador pueden ser virus bacterianos, virus vegetales y virus animales.

Ciclo Lítico

1. Entrada de los virus en la célula hospedadora: suele ir precedido por una fase de adsorción en la que se produce la unión de las proteínas de la cápsida o la envoltura del virus a receptores específicos de la célula hospedadora. La penetración, este proceso puede llevarse a cabo de varios modos:
   • Por inyección de ácido nucleico viral como ocurre en los bacteriófagos y ciertos virus animales desnudos.
   • Por procesos de endocitosis, en los que el virus penetra completo en el interior de una vesícula de endocitosis y es liberado en el citoplasma.
   • Por fusión de la envoltura viral con la membrana plasmática de la célula.
2. Replicación y síntesis de los componentes virales: utiliza la maquinaria de la célula. Esta etapa cumple dos funciones principales:
   • Síntesis de proteínas del virus, siempre se produce en el citoplasma de la célula hospedadora.
   • Replicación del ácido nucleico viral, puede ocurrir en el citoplasma o bien en el núcleo de la célula hospedadora. Los retrovirus como el VIH, puede llevarse a cabo gracias a la presencia de una enzima clave, la retrotranscriptasa que dirige la síntesis de ADN a partir de ARN. La variabilidad de los virus con ARN como material genético es más elevada que la de aquellos que presentan ADN, ya que la ARN polimerasa es una enzima que comete errores de lectura.
3. Maduración: Las cápsidas se ensamblan con el ácido nucleico.
4. Liberación: durante la fase de liberación, los virus envueltos adquieren su membrana a partir de la membrana de la célula tras insertar en ella proteínas víricas.

Ciclo Lisogénico

La mayoría de los bacteriófagos son virulentos, es decir, siguen un ciclo lítico. Sin embargo, los virus denominados atemperados, pueden seguir un ciclo lisogénico, en el cual no se producen partículas virales. Un virus puede incorporar su ácido nucleico al genoma del hospedador y replicarse con él sin que se produzcan la síntesis de los componentes virales ni la liberación de la progenie viral. Solo ciertos agentes inductores provocan la separación del ácido nucleico del virus, que seguirá entonces un ciclo lítico.

Viroides

Moléculas de ARN monocatenario circular. En las plantas provocan enfermedades relacionadas principalmente con el crecimiento.

Priones

Están constituidos por proteínas anormales, son infectivos. Se asocian a enfermedades degenerativas.

Bacterias

Presentan un tamaño de unos pocos micrómetros y diversas formas incluyendo filamentos, esferas, barras y hélices.

• Envoltura celular: comprende la membrana citoplasmática y la pared celular más una membrana externa, si esta existe. Caen en dos categorías importantes: gram-positiva y gram-negativa. Se distinguen por su reacción de tinción.
• Citoplasma: está limitado por la membrana citoplasmática, y en él se encuentran las inclusiones celulares. En un principio considerado una “solución” homogénea de proteínas, los métodos de fraccionamiento acoplados a los estudios bioquímicos y de microscopía electrónica mostraron la complejidad del sistema. En realidad está atravesado por numerosas membranas que lo compartimentalizan, si bien esta compartimentalización no es tan desarrollada como en eucariotas.

Procesos Parasexuales

• Transformación: Fragmentos de ADN que pertenecían a células lisadas se introducen en células normales. El ADN fragmentado recombina con el ADN de la célula receptora provocando cambios en la información genética de esta.
• Transducción: Cuando una célula es atacada por un virus bacteriófago, la bacteria genera nuevas copias del ADN vírico. En la fase de ensamblaje se pueden introducir fragmentos de ADN bacteriano en la cápsida del virus. Los nuevos virus ensamblados infectarán nuevas células. Mediante este mecanismo, una célula podrá recibir ADN de otra bacteria e incorporar nueva información.

Biotecnología

Este término engloba todas las actividades que tienen en común el aprovechamiento de las células de todos los organismos para producir sustancias útiles a la humanidad. Antes de que se supiera la existencia de los microorganismos, los humanos los usaban para fabricar vino, pan, quesos, etc. La Microbiología industrial se ocupa del estudio de todos los procesos de importancia económica en los que intervienen microorganismos.

Ingeniería Genética

Es la tecnología del control y transferencia de ADN de un organismo a otro, lo que posibilita la corrección de los defectos genéticos y la creación de nuevas cepas, variedades y razas para una obtención más eficiente de sus productos.

Aplicaciones de la Ingeniería Genética

Tiene numerosas aplicaciones prácticas y comerciales, entre las que podemos destacar:

• Fermentaciones microbianas: la obtención de productos de origen microbiano como antibióticos. En lugar de seleccionar cepas de organismos superproductores, actualmente se clonan los genes implicados en la producción en un microorganismo de cultivo fácil. Además, estos genes pueden manipularse antes de clonarlos.
• Obtención de proteínas de mamíferos: algunas hormonas, los interferones y proteínas de la sangre. Antes se obtenían por extracción directa de tejidos o fluidos corporales. Hoy, se clonan los genes de proteínas humanas en microorganismos adecuados para su fabricación comercial.
• Obtención de vacunas: en el sistema tradicional, las vacunas se obtienen con los microorganismos patógenos debilitados o inactivos antes de inocularlos a personas o animales.
• Genoma humano: interés biológico: el proyecto de Genoma Humano es el programa de investigación biológica más ambicioso realizado hasta la fecha a escala mundial.
• Especies transgénicas.

Organismos Transgénicos

Organismo cuyo material genético ha sido alterado usando técnicas de ingeniería genética.

Clonación

Puede definirse como el proceso por el que se consiguen, de forma asexual, copias idénticas de un organismo, célula o molécula ya desarrollado.

Genoma Humano

La secuencia de ADN contenida en 23 pares de cromosomas en el núcleo de cada célula humana diploide.