microbiología aplicada

IMPORTANCIA Y APLICACIONES DE LOS

MICROORGANISMOS

Importancia de los microorganismos

MICROORGANISMOS y

SALUD

MEDIO AMBIENTE

INDUSTRIA(BIOTECNOLOGÍA)

CICLOS BIOGEOQUÍMICOS

BIORREMEDIACIÓN

DEPURACIÓN AGUAS RESIDUALES

MICROBIOTA NORMAL

M. PATÓGENOS

ALIMENTARIA

QUÍMICA

FARMACÉUTICA

AGRÍCOLA

MINERÍA

Los ciclos biogeoquímicos

Los microorganismos participan en ellos de manera muy importante gracias a su gran diversidad metabólica

En todos los ciclos actúan como descomponedores

En los ecosistemas acuáticos son una parte importante de los productores primarios

Pueden participar en otros procesos vitales como la fijación del nitrógeno o la solubilización de hierro

Fijación biológica del N2

MICROORGANISMOS DE VIDA LIBRE Azotobacter Clostridium Bacillus Anabaena

M. SIMBIONTES Rhizobium Frankia

Azotobacter

Rhizobium

Descomposición y desnitrificación

Nitrosomonas sp.

Participación de microorganismos en otros ciclos

CICLO DEL AZUFRE: Bacterias sulfatorreductoras, bacterias quimiolitotrofas del azufre y bacterias fotosintéticas anoxigénicas

CICLO DEL HIERRO: Bacterias que solubilizan el hierro (Thiobacillus ferroxidans), bacterias quimiolitotrofas del hierro

CICLO DEL FOSFORO: Incorporación del P a la cadena trófica del mar por fitoplancton

Biorremediación

Es la utilización de organismos vivos para eliminar del medio ambiente sustancias contaminantes

Pseudomonas aureginosa, Bacillus, Rhodococcus, bacterias modificadas genéticamente

Hidrocarburos, pesticidas,

PCBs, cianuro potásico

Depuración aguas residuales

Microbiota normal

La flora normal o flora indígena es una colección de organismos que se encuentra habitualmente en el individuo sano normal y que coexisten en forma bastante pacífica en una relación equilibrada con su hospedador

Se ha estimado que los humanos tenemos aproximadamente 1013 células en el cuerpo y alrededor de 1014 bacterias asociadas a ellas, la mayoría en el intestino grueso.

La flora normal se adquiere con rapidez durante y poco después del nacimiento, y cambia de forma continua durante el crecimiento.

La flora normal previene la colonización de otras bacterias potencialmente patógenas. Lo hacen liberando factores con actividad antibacteriana. En ciertas situaciones pueden casusar enfermedades

Las bacterias intestinales liberan también ciertos factores que pueden tener algún valor metabólico para el hospedador; además producen vitaminas B y K

Microbiota normal

1. Staphylococcus epidermidis – skin2. Haemophilus influenzae - upper respiratory tract;3. Bacteroides fragilis – colon;4. Bifidobacterium bifidus - small intestine;5. Actinomyces israelii - oral cavity;6. Lactobacillus acidophilus - vagina.

Microorganismos y enfermedad

Microorganismo patógeno: aquel que causa una enfermedad

Patogeneicidad: capacidad del agente patógeno de causar una enfermedad

Virulencia: grado de patogeneicidad de un microorganismo

Infección: proliferación de organismos patógenos en un individuo

Vector: organismo que transmite un patógeno

Microorganismos y enfermedad

Enfermedad esporádica: aparece de manera ocasional

Epidemia: afectan a elevado nº de personas en poco tiempo (gripe)

Pandemia: epidemia que afecta a mucha población a nivel mundial

Enfermedad endémica: restringida a una zona determinada donde son habituales (malaria)

Septicemia: infección generalizada, se encuentran bacterias en la sangre

Vías de transmisión

CONTACTO DIRECTO: Herpes, sífilis, lepra

INGESTIÓN PATÓGENOS: Colera, salmonelosis, tifus

INHALACIÓN: Legionelosis, meningitis, gripe

PARENTERAL: Peste, hepatitis B, Tétanos, malaria

Toxinas

Son sustancias tóxicas para las células y los tejidos

EXOTOXINAS: Son liberadas al medio mientras crece (bacteria botulínica o colérica)

ENDOTOXINAS: Son componentes del microorganismo y sólo se libera cuando éste lisa

Para combatirlas: toxoides (toxinas modificadas que inducen la formación de anticuerpos) o antitoxinas (suero con anticuerpos que producen la neutralización de la toxina)

Principales enfermedades infecciosas

Enfermedad Agente Vía contagio

BACTERIAS

Botulismo Clostridium botulinun Digestiva (toxina)Legionelosis Legionella pneumophila RespiratoriaCólera Vibrio cholera Digestiva (toxina)Meningitis Neisseria meningitidis Contacto directoSífilis Treponema pallidum SexualTétanos Clostridium tetani Heridas profundasÚlcera gástrica Helycobacter pylori Digestiva

VIRUS

Gripe Virus influenza RespiratoriaSida HIV (RNA) Sexual/ParenteralPoliomelitis Poliovirus (RNA) DigestivaRabia Rhabdovirus (RNA) MordedurasHepatitis B VHB (DNA) Sexual/ParenteralSarampión Paramixovirus (RNA) RespiratoriaVaricela Herpes-zoster (DNA) Contacto directo

PROTOZOOSAmebiasis Entamoeba DigestivaSueño Trypanosomas brucei PicaduraMalaria Plasmodium sp. Picadura

HONGOSDermatomicosis Tinea sp. DirectaCandidiasis Candida albicans DirectaAspergilosis Aspergillus Respiratoria

El control de las enfermedades infecciosas

ANTIBIÓTICOS: Sustancias producidas por microorganismos, que difunden en el medio impidiendo el crecimiento de otros microorganismos (bacteriostáticos) o causando su muerte (bactericidas). Pueden actuar a varios niveles:

Inhibiendo la síntesis de pared bacteriana (penicilina, cefalosporinas)

Modificando permeabilidad de membrana (polimixina B) Inhibiendo síntesis de proteínas (eritromicina) Inhibiendo síntesis de ácidos nucleicos (rifampicina)

Dianas de los antibióticos

Resistencias

Transferencia horizontal de plásmidos Alta tasa de mutación Alta presión selectiva

Otros agentes quimioterapéuticos

ANTIVIRALES: Aciclovir (herpes), azidotimidina (AZT) inhibe retrotranscriptasa (SIDA)

ANTIFÚNGICOS: Muchos inhiben síntesis colesterol (nistatina)

ANTIPARASITARIOS: Cloroquina (malaria)

Biotecnología microbiana

Conjunto de procesos industriales donde se cultivan microorganismos para obtener productos de interés

INDUSTRIA ALIMENTARIA INDUSTRIA FARMACÉUTICA INDUSTRIA QUÍMICA AGRICULTURA MINERÍA

Industria alimentaria

Fabricación de pan: Fermentación alcohólica (Saccharomyces cerevisiae)

Fabricación de vino: Fermentación alcohólica (S. cerevisae y otras)

Producción de vinagre: Fermentación acética (Acetobacter, Gluconobacter)

Producción de queso y leches fermentadas: Fermentación láctica (bacterias del ácido láctico: Lactobacillus, Streptococcus)

Fermentación alcohólica

Otro ejemplo

Fermentación láctica

Streptococcus lactis

Lactobacillus bulgaricus

Industria farmacéutica

Producción de antibióticos Síntesis de vacunas y anticuerpos

monoclonales Producción de hormonas Producción de enzimas

Alexandre Fleming

Penicillium

Aplicaciones de las enzimas

Proteasas, lipasas, amilasas

en detergentes

Renina para fabricar queso

Dihidrofolato reductasa para

tratamiento de cáncer

Gran interés de las enzimas

de extremófilos (extremozimas)

como por ejemplo Taq

Industria química

Producción de sustancias orgánicas como etanol, acetona, n-butanol, glicerina, etc...

Fabricación de plásticos biodegradables (EPS) y aditivos para gasolinas

Ácido cítrico y glutámico como conservantes

Agricultura

Producción biofertilizantes (Rhizobium, nitrogenasa)

Control biológico (B. thuringiensis, toxina bt) Produción de proteínas para piensos

(Saccharomyces) Micorrización de plantas

Minería

Los microorganismos se pueden utilizar en dos procesos:

Biolixiviación: Las bacterias provocan la solubilización de los metales de interés. Eje: Thiobacillus ferroxidans

Recuperación de petróleo cautivo. Mediante la utilización de polisacáridos de Xantomonas