TEMA 9. LOS MICROORGANISMOS

ZOONOSIS Y PANDEMIAS, IMPORTANCIA DEL ESTUDIO DE LOS MICROORGANISMOS

Las zoonosis son enfermedades infecciosas que se transmiten de los animales a los seres humanos. Estas enfermedades pueden estar causadas por virus, bacterias, hongos o parásitos, y su aparición está relacionada con el contacto directo con animales, el consumo de alimentos contaminados o la transmisión por vectores como mosquitos o garrapatas. Algunas zoonosis importantes son la rabia, la gripe aviar, la salmonelosis o la enfermedad de Lyme. Las zoonosis tienen una gran relevancia sanitaria porque pueden originar epidemias, es decir, la propagación rápida de una enfermedad infecciosa en una población concreta durante un periodo de tiempo limitado. Cuando una epidemia se extiende a escala mundial se denomina pandemia, como ocurrió con la COVID-19.

Las epidemias se producen cuando un microorganismo patógeno encuentra condiciones favorables para su transmisión, como alta densidad de población, falta de higiene, movilidad humana o debilidad del sistema sanitario. La prevención de epidemias depende de medidas como la vacunación, el control sanitario de animales, la mejora de las condiciones higiénicas y la vigilancia epidemiológica.

Entre los organismos patógenos más frecuentes destacan:

• Virus, responsables de enfermedades como la gripe, la COVID-19, el sarampión o el VIH. Los virus son agentes infecciosos acelulares que necesitan invadir células vivas para reproducirse.
• Bacterias, que causan enfermedades como la tuberculosis, el cólera, la salmonelosis o la neumonía bacteriana. Algunas bacterias producen toxinas que dañan los tejidos del organismo.
• Hongos, que pueden provocar infecciones cutáneas como la candidiasis o el pie de atleta, especialmente en personas con el sistema inmunitario debilitado.
• Protozoos y parásitos, responsables de enfermedades como la malaria, la toxoplasmosis o la teniasis, que suelen transmitirse por vectores o alimentos contaminados.

El estudio de las zoonosis y de los organismos patógenos es fundamental para la salud pública, ya que permite desarrollar estrategias de prevención, tratamiento y control de enfermedades infecciosas, protegiendo tanto a las personas como a los ecosistemas.

 CLASIFICACIÓN

 

MICROORGANISMOS, FORMAS ACELULARES Y SALUD

IMPORTANCIA DE LOS VIRUS

• Transferencia de genes: Actúan como vectores que mueven material genético entre organismos, aumentando la diversidad genética.
• Evolución humana: Más del 40% del genoma humano contiene secuencias virales. Genes de origen viral son esenciales, por ejemplo, en la formación de la placenta (sincitina) en mamíferos. 

• Equilibrio poblacional: Los virus, especialmente bacteriófagos, controlan la abundancia de bacterias y otros organismos, evitando superpoblaciones.
• Ciclos biogeoquímicos: Son fundamentales en los ecosistemas marinos, liberando nutrientes al lisar bacterias y contribuyendo al ciclo del carbono. 
• Herramientas de investigación: Han sido clave para comprender procesos moleculares básicos como la replicación del ADN, transcripción y traducción.

• Terapia Génica y Vacunas: Se utilizan virus modificados para introducir material genético sano en células o para fabricar vacunas (ej. vacunas contra el COVID-19 basadas en adenovirus).

MICROORGANISMOS, FORMAS CELULARES

1. LAS BACTERIAS, REINO MONERAS

1.1.  ORGANIZACIÓN BACTERIANA

Las bacterias son organismos unicelulares procariotas. Están formatos por una sola célula sin núcleo. Su ácido desoxiribonucleico (ADN) no está rodeado por una membrana formando un núcleo, sino que se encuentra más o menos condensado en una región del citoplasma celular denominada nucleoide o falso núcleo. Son células muy sencillas. De fuera a dentro se pueden distinguir las siguientes estructuras: la cápsula bacteriana (capa mucosa externa que puede faltar), la pared bacteriana (capa rígida que en ocasiones soporta flagelos muy sencillos), la membrana plasmática y el citoplasma. Dentro de este se pueden diferenciar el ADN, los ribosomas, los mesosomas (unos orgánulos exclusivos de estas células) y las inclusiones.

 

 

 

 

 

 

Su tamaño es muy pequeño, unas 10 veces menor que el de una célula eucariota corriente. Sólo presenta cuatro tipos de formas: cocos (esféricas), bacilos (bastoncillos), vibrios (forma de coma ortográfica) yespirilos (espiral).

1.2. NUTRICIÓN BACTERIANA

Presentan todas las formas de nutrición conocidas, tanto autótrofas como heterótrofas. Un tipo de bacterias autótrofas fotosintéticas denominadas cianobacterias realiza una fotosíntesis con desprendimiento de oxígeno como hacen las plantas. Estas bacterias son las que originaron el oxígeno atmosférico hace unos 2000 millones de años. 

 

METABOLISMO BACTERIANO

LAS FERMENTACIONES

La fermentación o metabolismo fermentativo es un proceso catabólico de oxidación incompleta, que no requiere oxígeno, y cuyo producto final es un compuesto orgánico.​ Es propio del metabolismo de muchos microorganismos y según los productos finales, existen diversos tipos de fermentación. El proceso de fermentación es anaeróbico, es decir, se produce en ausencia de oxígeno.

• Fermentación alcohólica: La fermentación alcohólica tiene como finalidad biológica proporcionar energía anaeróbica a los microorganismos unicelulares (levaduras y algunas bacterias) en ausencia de oxígeno a partir de la glucosa. En el proceso, las levaduras obtienen energía disociando las moléculas de glucosa y generan como desechos alcohol y CO₂
• _{Fermentación láctica:} La fermentación láctica es un proceso celular anaeróbico donde se utiliza glucosa para obtener energía y donde el producto de desecho es el ácido láctico. Este proceso lo realizan muchas bacterias (llamadas bacterias lácticas), hongos, algunos protozoos y en los tejidos animales.

DIFERENTES METABOLISMOS

Atendiendo a las diferentes categorías, entre las bacterias podemos encontrar las siguientes formas, como puede apreciarse:

1. Las bacterias quimioheterótrofas, utilizan un compuesto químico como fuente de carbono , y a su vez, este mismo compuesto es la fuente de energía. La mayor parte de las bacterias cultivadas en laboratorios y las bacterias patógenas son de este grupo.
2. Las bacterias quimioautótrofas, utilizan compuestos inorgánicos reducidos como fuente de energía y el CO2 como fuente de carbono. Como por ejemplo, Nitrobacter, Thiobacillus.
3. Las bacterias fotoautótrofas, utilizan la luz como fuente de energía y el CO2 como fuente de carbono. Bacterias purpureas.
4. Las bacterias fotoheterótrofas, utilizan la luz como fuente de energía y biomoléculas como fuente de carbono. Ejemplos como Rodospirillum y Cloroflexus.

1.3. REPRODUCCIÓN BACTERIANA

Se reproducen asexualmente por bipartición (división de una célula en dos). Además pueden presentar mecanismos sexuales, que se denominan parasexuales para diferenciarlos de los sexuales de los organismos superiores, mediante los cuales incorporan material genético (moléculas de ADN) procedente del exterior o de otro bacteria próxima. 

Generalmente las bacterias se reproducen por bipartición, como se ve en el siguiente esquema:

Tras la duplicación del ADN, que esta dirigida por la ADN-polimerasa que se encuentra en los mesosomas, la pared bacteriana crece hasta formar un tabique transversal separador de las dos nuevas bacterias.

Pero además de este tipo de reproducción asexual, las bacterias poseen unos mecanismos de reproducción sexual o parasexual, mediante los cuales se intercambian fragmentos de ADN .
Puede realizarse por :

• TRANSFORMACION: Consiste en el intercambio genético producido cuando una bacteria es capaz de captar fragmentos de ADN, de otra bacteria que se encuentran dispersos en el medio donde vive.
  

  
  

  CONJUGACIÓN: En este proceso, una bacteria donadora F+ transmite a través de un puente o pili, un fragmento de ADN, a otra bacteria receptora F-. La bacteria que se llama F+ posee un plásmido, además del cromosoma bacteriano.

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• TRANSDUCCIÓN: En este caso la transferencia de ADN de una bacteria a otra , se realiza a través de un virus bacteriófago, que se comporta como un vector intermediario entre las dos bacterias.
  
  
  

  
  
  

EJEMPLOS BACTERIAS COTIDIANAS

Delante de ambientes desfavorables las bacterias pueden dar lugar a esporas resistentes a la desecación. Algunas bacterias producen enfermedades (infecciones) que remiten con el uso de antibióticos. Por ejemplo la pneuomonia , tuberculosis, el tétanos y la sífilis. Otras bacterias son beneficiosas, por ejemplo: las fermentadoras que producen vinos, quesos, cuajadas, yogures y otras bebidas alcohólica.

2. REINO PROTOCTISTAS

Abarca los Protozoos y las Algas

Protozoos. Son organismos eucariotas, unicelulares y que se alimentan de materia orgánica (heterótrofos), que captura y digiere en su interior. Por lo tanto:

• Se diferencian de las algas unicelulares en qué no realizan la fotosíntesis.
• Se diferencian de los hongos unicelulares en qué estos presentan digestión externa.

Solo son visibles con el microscopio. Su cuerpo se encuentra delimitado por la membrana plasmática. Algunas especies segregan una sustancia, la denominada matriz extracelular, que muchas veces, como pasa en el grupo de los foraminíferos, se impregna de sustancias minerales. La mayoría de los protozoos viven libres al agua. Algunos pueden vivir en el interior de los organismos y muchas veces producen enfermedades. Se reproducen asexualmente por bipartición o por esporulación. Se clasifican según las estructuras que utilizan para desplazarse 

Clasificación de los protozoos:  Clase Flagelados. Presentan flagelos (estructuras alargadas, permanentes, generalmente en número de uno, dos o pocos más). Por ejemplo el Trypanosoma que es responsable de la " enfermedad del sueño" y que es transmitido por la picadura de la mosca tropical Tsé-Tsé.   Clase Ciliados. Presentan cilios (estructuras similares a los flagelos pero mucho más cortas y muy numerosas). Por ejemplo el Paramecium que es nadador y laVorticella que vive fija.     Clase Rizópodos. Presentan pseudópodos (prolongaciones temporales del cuerpo en forma de falsos pies). Por ejemplo la Ameba y la Entamoeba responsable de la " disenteria amebiana", enfermedad propia de países del Tercer Mundo y que se caracteriza por deposiciones diarreicas con sangre. Algunos rizópodos como los foraminíferos presentan un esqueleto calcáreo.   Clase Esporozoos. Se mueven por simples contracciones del cuerpo. Por ejemplo el Plasmodium que es el responsable de la " malaria" o " paludismo" que es la principal causa de muerte del mundo. Esta enfermedad es propia de países del Tercero Mundo, se caracteriza por repentinos accesos de fiebre muy altas y se transmite por la picadura de las hembras del mosquito Anopheles.

Las algas. 

Son seres eucariotas, unicelulares o pluricelulares talofíticos, autótrofos fotosintéticos, es decir que se nutren de materia inorgánica gracias a que captan la energía luminosa.

Ser pluricelulares talofíticos quiere decir que todas sus células son del mismo tipo, es decir no poseen células especializadas que formen tejidos diferentes. Este tipo de estructura se denomina talo. Debido a esto, las algas carecen de un tejido epidérmico impermeable que evite su desecación y, por lo tanto, no pueden vivir fuera del agua, salvo que se trate de lugares muy húmedos. Algunas presentan formas parecidas a hojas, tallos y raíces pero como estas estructuras carecen de tejidos conductores internos, no son auténticos hojas, tallos y raíces y no se pueden incluir en el Reino de las Plantas. Es decir no son plantas.

Se reproducen asexualmente por bipartición, fragmentación o mediante espores, y sexualmentemediante gametos. Generalmente la reproducción es alternante.

Se clasificación en parte según los pigmentos fotosintéticos que poseen. Estos pueden ser verdes (algas verdes), marrones (algas marrones o pardas) o rojos (algas rojas).

CLASIFICACIÓN DE LAS ALGAS Algas flageladas. Son unicelulares y flageladas. Forman parte del plancton. Algas diatomeas. Son unicelulares. Presentan un estuche de sílice y un pigmento fotosintético amarillento. Forman parte del plancton. Algas verdes.Pueden ser unicelulares (planctónicas) o pluricelulares (bentónicas) y en ellas predomina el pigmento verde denominado clorofila. Algas pardas. Son pluricelulares y en ellas predominan los pigmentos marrones. Pueden vivir fijadas al fondo (bentónicas) o flotando en el mar. Algas rojas. Son pluricelulares y en ellas predominan los pigmentos rojos. Son bentónicas y algunas acumulan carbonatos por el que contribuyen a formar los arrecifes coralinos.
	3. REINO HONGOS Organización celular: Eucariotas. Pueden ser unicelulares (como Saccharomyces cerevisiae) o pluricelulares. Nutrición Heterótrofa (Absorción): Liberan enzimas para digerir la materia orgánica en el exterior y luego absorben los nutrientes. Son descomponedores, parásitos o simbiontes. Pared Celular: Compuesta por quitina, no celulosa como las plantas. Reproducción: Principalmente por esporas, ya sea de forma sexual o asexual. Movilidad: Son organismos sésiles (no se desplazan).  Clasificación y Ejemplos Levaduras: Hongos unicelulares importantes en la fermentación (pan, vino). Mohos: Hongos filamentosos (ej. Penicillium), importantes en descomposición y medicina. Importancia Ecológica y Económica Descomponedores: Reciclan la materia orgánica en los ecosistemas. Industria alimentaria: Producción de pan, queso, vino y cerveza. Medicina: Producción de antibióticos (penicilina). Patógenos: Pueden causar enfermedades (micosis) en humanos, animales y plantas.  4. CICLOS GEOQUÍMICOS Los microorganismos juegan un papel fundamental en los ciclos biogeoquímicos, ya que participan en ellos como organismos productores, consumidores y descomponedores. Por tanto, los microorganismos son fundamentales para el reciclaje de la materia y por ende para la vida.  CICLO DEL CARBONO Algunos organismos autótrofos (conocidos como organismos fijadores del carbono) —como las plantas, que captan el carbono atmosférico (CO2), o como las algas o las cianobacterias, que captan el que está disuelto (HCO3-)— crean biomoléculas que componen materia orgánica, mediante el proceso de fotosíntesis. Los organismos heterótrofos consumidores —como los animales y los microorganismos heterótrofos descomponedores, como las bacterias y los hongos— consumen esta materia orgánica y devuelven al medio el carbono, en forma de CO2, mediante procesos catabólicos aeróbicos (como la respiración celular) y anaeróbicos (como la fermentación). CICLO DEL NITRÓGENO El nitrógeno es otro elemento fundamental y forma el esqueleto de biomoléculas esenciales para la vida como las proteínas y los ácidos nucleicos. El principal reservorio de nitrógeno en la Tierra es la atmósfera, donde se encuentra en forma molecular (N2). El ciclo biogeoquímico del nitrógeno describe, principalmente, la transferencia de nitrógeno entre la atmósfera y los seres vivos. El intercambio de nitrógeno entre la atmósfera y los seres vivos es posible gracias a las bacterias fijadoras de nitrógeno: estas son capaces de captar el nitrógeno molecular (N2), lo que permite su posterior transformación en amoniaco (NH3) o ion amonio (NH4+). También existe una gran cantidad de nitrógeno almacenado en la biomasa animal y vegetal. Las bacterias y hongos descomponedores se encargan de extraer el nitrógeno de la materia orgánica en forma de amoniaco (NH3) o ion amonio (NH4+), mediante el proceso de amonificación. Posteriormente, las bacterias nitrosificantes transforman el amoniaco a nitritos (NO2), y las nitrificantes convierten los nitritos en nitratos (NO3) asimilables por los organismos vegetales —como las plantas o el fitoplancton—, mediante el proceso de nitrificación. De esta manera, el nitrógeno entra a formar parte de nuevo de la materia orgánica. Las bacterias desnitrificantes convierten el exceso de nitrato presente en el suelo en nitrógeno molecular (N2), devolviéndolo así a la atmósfera.

5. RESISTENCIA A ANTIBIÓTICOS

El descubrimiento del primer antibiótico a mediados del siglo XX cambió el rumbo de la medicina moderna, que pudo así comenzar a tratar la mayoría de las infecciones bacterianas, tanto en los seres humanos como en los animales.

Hoy por hoy, el desarrollo de bacterias resistentes a este tipo de medicamentos constituye una de las amenazas más serias para la salud pública; las bacterias multirresistentes causan 33.000 muertes al año en Europa y generan un gasto sanitario adicional de unos 1.500 millones de euros.

El uso excesivo e inadecuado de los antibióticos es una de las principales causas de este problema en el que todos tenemos parte de responsabilidad. La solución también está en manos de todos. Tú tienes algo que aportar! Haz que los antibióticos sigan funcionando.

IMPORTANCIA BIOLÓGICA DE LOS MICROORGANISMOS

6. CULTIVO DE MICROORGANISMOS

El cultivo de microorganismos es una técnica fundamental en microbiología que permite aislar, observar y estudiar bacterias, hongos y otros microorganismos en condiciones controladas de laboratorio. Para que el cultivo sea válido, es imprescindible evitar la contaminación por microorganismos externos, por lo que se aplican técnicas de esterilización y normas estrictas de higiene.

La esterilización consiste en eliminar completamente cualquier forma de vida microbiana presente en materiales, instrumentos o medios de cultivo. Existen varios métodos de esterilización. El más utilizado en laboratorio es el calor húmedo mediante autoclave, que emplea vapor de agua a alta temperatura y presión para destruir microorganismos y esporas. También se utiliza el calor seco, aplicado en estufas especiales, adecuado para materiales que no pueden mojarse. Otros métodos incluyen la filtración, que elimina microorganismos de líquidos o gases al hacerlos pasar por filtros muy finos, y la esterilización química, que utiliza sustancias desinfectantes o gases esterilizantes para materiales sensibles al calor.

Una vez esterilizado el material, los microorganismos se cultivan en medios de cultivo, que son sustancias nutritivas diseñadas para favorecer su crecimiento. Estos medios pueden ser líquidos o sólidos; los sólidos suelen contener agar, una sustancia gelatinosa que permite observar colonias microbianas. Durante el cultivo se mantienen condiciones controladas de temperatura, humedad y oxígeno, según las necesidades del microorganismo. Las técnicas básicas incluyen la siembra en placa, que permite aislar colonias individuales, y el cultivo en tubos o matraces para su multiplicación.

El cultivo de microorganismos tiene aplicaciones en medicina, industria alimentaria, biotecnología e investigación científica, ya que permite identificar patógenos, producir antibióticos, elaborar alimentos fermentados y estudiar procesos biológicos esenciales.