microbiología aplicada
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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