MICROBIOLOGÍA

MICROBIOLOGÍA

Los microorganismos son un grupo de organismos muy variados que comparten su pequeño tamaño, por lo que se necesita un microscopio para verlos. Entre los microorganismos encontramos formas celulares y acelulares. La microbiología es la ciencia que estudia todos los aspectos relacionados con los MO y existen cinco grupos de MO no relacionados entre sí: bacterias, algas, hongos, protozoos y virus. Las bacterias son procariotas; las algas, hongos y protozoos, eucariotas; y los virus, acelulares.

Sus características se deben a su pequeño tamaño, a medida que disminuye el volumen de un cuerpo, la proporción de área superficial en contacto con el medio se hace mayor, y viceversa.

-El pequeño volumen permite que enzimas y reactivos estén muy próximos, acelerando las reacciones metabólicas.
-Su elevada capacidad de intercambiar nutrientes y desechos con el medio hace que alteren rápidamente su entorno.
-Su elevado metabolismo les permite una reproducción acelerada.

Estos microorganismos se clasifican según en el estudio de los componentes moleculares de los organismos. Estudiando las secuencias del ARNr en numerosos organismos se ha logrado establecer el árbol evolutivo de los seres vivos. Está formado por los siguientes dominios: Eubacteria (verdaderas bacterias), Archaea (arqueobacterias) y Eukarya (eucariotas).Todos derivan de LUCA.

VIRUS

Los primeros indicios de virus datan de finales del siglo XIX, cuando se vio que los extractos de plantas de tabaco, infectadas por la enfermedad del mosaico. Wendell Stanley, aisló el virus del mosaico del tabaco, permitiendo sus estudio. Son formas acelulares microscópicas, formados por un ácido nucleico y una envoltura proteica. Son parásitos intracelulares obligados. Fuera de una célula, la partícula vírica se denomina virión, es inerte y similar a un mineral. Dentro de una célula , el ácido nucleico se libera, se inserta en el genoma celular y controla su maquinaria metabólica para inducir la fabricación de nuevos virus.

Dentro de su estructura están:

Ácido nucleico

-Puede ser ADN o ARN, nunca ambos.
-Puede ser monocatenario o bicatenario.
-Puede ser circular o lineal.
-Puede constar de una única molécula o de varias de ellas.
-Pueden llevar una única copia o dos copias idénticas de su genoma (retrovirus).
-Pueden tener cadenas positivas o cadenas negativas.
-Contienen bases no habituales.

Cápsida

Rodea y protege al ácido nucleico. Juntos forman la nucleocápsida vírica. Formada por subunidades proteicas llamadas capsómeros, que pueden componerse de un único tipo de proteína o de varias cadenas peptídicas. Pueden clasificarse en helicoidales, poliédricas y complejas.

Envoltura

Rodea la cápsida y está formada por una bicapa lipídica obtenida al abandonar a la célula huésped y proteínas codificadas por el genoma viral. Esta envoltura les permite a los virus que la poseen reconocer a la célula huésped y penetrar en ella.

Enzimas

Algunas de ellas son las neuraminidasas, para romper enlaces glucosídicos de glucoproteínas y glucolípidos de las membranas del hospedador; lisozima, degrada la pared bacteriana y rompe la célula al terminar la infección; polimerasas, para la transcripción del genoma vírico a ARNm y retrotranscriptasa, transcribe el ARN vírico a ADN intermediario.

Existen diversos criterios de clasificación:

• Según la estructura de la cápsida: pueden ser helicoidales, poliédricos o complejos.
• Según la presencia o ausencia de envoltura: hay virus envueltos y desnudos.
• Según la célula infectada: se clasifican en bacteriófagos, virus animales y virus vegetales.
• Según el ácido nucleico: pueden ser virus de ADN o de ARN

En cuanto al ciclo viral, un virión debe invadir una célula huésped para poder multiplicarse. El ciclo viral es el conjunto de procesos por el que pasa el virión hasta dar lugar a otros muchos viriones idénticos. Puede dividirse en varias fases:

• Fijación o adsorción: los viriones colisionan por azar con una célula huésped y se fijan a su superficie.
• Penetración y descapsidación: consiste en la entrada total o parcial de la estructura del virión. Los virus envueltos penetran por fusión de la cubierta vírica con la membrana celula y los virus desnudos entran en la célula por penetración directa. La descapsidación es la separación del ácido nucleico de la envoltura proteica. 
• Biosíntesis: en esta fase se dan la replicación del ácido nucleico, la transcripción a ARNm y la traducción para formar proteínas víricas. La replicación depende del tipo de ácido nucleico. En virus con ADN es una copia simple. En virus con ARN puede llevarse a cabo mediante una retrotranscriptasa. 
• Ensamblaje o encapsidación: los distintos componentes víricos se autoensamblan.
• Liberación: el virus sale al exterior celular. Los virus desnudos se liberan por lisis y los virus envueltos por exocitosis o gemación.

VIROIDES Y PRIONES

Los viroides son moléculas pequeñas de ARN de cadena simple, circular y desnudo. Carecen de proteínas o lípidos y no codifican proteínas. Parece ser que interfieren en el “splicing” de las células eucariotas. Los priones son glucoproteínas de estructura anómala que ocasionan enfermedades neurodegenerativas transmisibles.La estructura primaria de los priones es idéntica a la de la proteína normal, pero en su plegamiento se altera su estructura secundaria y terciaria, formando una proteína anómala que tiene la capacidad de inducir esta anomalía en las proteínas no priónicas.

BACTERIAS

Las bacterias son los seres vivos más pequeños conocidos. Incluye MO muy diversos, unicelulares procariotas, de 0,3 a 10 micrómetros.Se encuentran en cualquier tipo de ambiente y presentan todos los tipos posibles de nutrición. Presentan formas muy diversas y en general son unicelulares, pero a veces quedan unidas tras la división celular. Además, algunas forman grandes colonias agrupadas en biofilms o biopelículas.

Los modelos morfológicos más característicos son:

-Cocos
-Bacilos
-Espirilos
-Espiroquetas
-Vibrios
-Bacterias filamentosas
-Bacterias con apéndices

Su estructura es más simple que la de eucariotas.

• Pared bacteriana: envuelve y protege a la célula, dándole forma y rigidez.Salvo los micoplasmas, todas las bacterias tienen pared. Permite distinguir dos tipos: Bacterias Gram positivas (G+) y Bacterias Gram negativas (G-).
• Membrana celular: es similar a las membranas plasmáticas eucariotas y con las mismas funciones. En las bacterias G- existen dos membranas: membrana interna, contiene sistemas enzimáticos  y la membrana externa, contiene moléculas de lipopolisacárido exclusivas de las bacterias y que les da resistencia frente a sustancias antibacterianas.Las bacterias G+ son menos resistentes.
  
• Citoplasma: es la sustancia rodeada por la membrana plasmática. Está compuesto de agua (80%), proteínas, glúcidos, lípidos e iones. Poseen citoesqueleto e interviene en la forma celular, protección y división. En el hay diferentes estructuras: ribosomas, inclusiones, estructuras membranosas, nucleoide. Dentro de este último se encuentra el cromosoma bacteriano y los plásmidos. Existen los episomas, los plásmidos conjugativos y  los no conjugativos.
• Otras estructuras como la cápsula o glucocálix, protege de ambientes adversos, fimbrias; sirven de adherencia a sustratos vivos o inertes, pili sexuales; participan en la conjugación, endosporas; formas de resistencia ante situaciones adversas y los flagelos, sirven para el movimiento.

Las bacterias se reproducen asexualmente, pero tienen varios mecanismos de intercambio de genes entre diferentes individuos. Esta transferencia horizontal de genes constituye los procesos parasexuales, llamados así para diferenciarlos de la verdadera reproducción sexual, que es un intercambio vertical, entre progenitores y descendientes. Permite a las bacterias adquirir nuevas características en una misma generación y existen tres mecanismos básicos de intercambio de genes en bacterias:

-Transformación: las bacterias captan fragmentos de ADN desnudo que se encuentran dispersos en el medio.

-Transducción: transferencia de material genético de una bacteria a otra mediante un fago que actúa como vector. Los virus, al salir de una célula infectada, pueden llevarse parte del ADN de la bacteria y luego incorporarlo a otra bacteria.

-Conjugación: una bacteria donadora transmite un fragmento de ADN a una bacteria receptora a través de los pili sexuales. Las bacterias donadoras poseen plásmidos conjugativos, como el factor F o de fertilidad, y el factor R. 

Con respecto a la microbiología industrial, cultiva MO para realizar transformaciones químicas u obtener productos comerciales.Muchas dependen en parte o enteramente de la acción bacteriana. Hoy en día, las bacterias y otros MO se manipulan genéticamente para lograr que sean más eficaces o produzcan sustancias nuevas. Se emplean bacterias, mohos y levaduras.Entre los usos industriales destacan:

-Fabricación de sustancias químicas

-Curado y curtido

-Alimentos fermentados

-Ecología

-Farmacia

-Agricultura

-Biología, genética, bioquímica

En microbiología industrial se llaman fermentaciones a todos los procesos de los MO que permiten la obtención de sustancias comerciales, aunque no sean realmente una fermentación.Las fermentaciones se realizan en grandes tanques llamados fermentadores.

En la industria alimentaria las levaduras son los MO más utilizados.se utilizan para fabricar alcohol, bebidas alcohólicas, pan, vitaminas y factores de crecimiento. Para ello se utilizan fermentadores alimentados por residuos de la industria del azúcar de caña y remolacha. La producción del vino (enología), sigue la fase de prensado, fermentación, trasiego y maduración. La fabricación de quesos se hace por fermentación láctica, sus etapas son el cuajado y la maduración.

En Extremadura existen numerosos productos con Denominación de Origen. La D.O. extremeña es Ribera del Guadiana, que comercializa vinos blancos, rosados y tintos de distintas categorías y calidades. Existen 3 quesos con D.O.: el queso de la Serena, el queso Ibores y la torta del Casar.

Fuentes: Biogeo, Libro Biología 2º Bachillerato (Bruño)