Microbiología
LOS MICROORGANISMOS 44.. M Miiccrroooorrggaanniissm mooss eeuuccaarriioottaass Pertenecen a los reinos: protoctista, fungi.Son algas, hongos y protozoos. Aunque algas y hongos tienen muchas especies macroscópicas, disponen también de representantes microbianos. Habitan en ecosistemas terrestres y acuáticos. Los protozoos son todos microscópicos y muchas veces considerados erróneamente animales por presentar movilidad.
de las células del hospedador. Desde el punto de vista humano, algunos hongos son destructivos, atacan nuestros productos alimentarios, plantas y animales domésticos, e incluso producen enfermedades en el hombre. La mayoría de los hongos se reproduce tanto sexual como asexualmente. La reproducción asexual la realizan de dos formas. Una de ellas es por fragmentación de hifas, de cada segmento de hifa se obtiene el micelio completo. La otra es mediante la producción de esporas. En algunos hongos las esporas se producen en esporangios, que están sustentados por unas hifas a las que se le llama esporangióforos. Al igual que las esporas de otros organismos, las esporas de los hongos pueden sobrevivir durante mucho tiempo a las condiciones más extremas. La reproducción sexual de muchos hongos, requiere de la presencia de gametangios. Estos se obtienen a partir de partes de hifas que se especializan. Los gametangios están separados de la hifa que los origina mediante un tabique al que se le da el nombre de septum. La reproducción sexual puede producirse de varias formas: por fusión de gametos liberados por el gametangio; por fusión de gametangios; o por fusión de hifas no especializadas. De cada una de las fusiones se obtiene un esporangio, que es diferente según el tipo de fusión. En el interior de los esporangios se encuentran zigotos diploides, que sufren meiosis y que dan lugar a meiosporas, que al germinar dan lugar al micelio de un hongo. Los tipos de esporangios y de meiosporas sexuales son características de cada grupo de hongos. Exceptuando los deuteromicetes que no presentan reproducción sexual. Clasificación de los hongos Se clasifican generalmente en tres divisiones principales: Zygomycota; Ascomycota; Basidiomycota. Los criterios que se siguen para su clasificación incluyen características estructurales, patrones de reproducción sobre todo la sexual. Otra división: los Deuteromycota u hongos imperfectos, incluye hongos cuya reproducción sexual se desconoce. Y por
44..11 H Hoonnggooss Los hongos son organismos eucariotas unicelulares o pluricelulares. Sus células presentan pared de quitina. La mayor parte de las especies son pluricelulares, estos están formados por unos filamentos a los que se les da el nombre de hifas. Las células que forman las hifas pueden estar completamente separadas, entonces se les llama hifas septadas. O bien, pueden estar incompletamente separadas: hifas sifonadas. El conjunto de hifas se le llama micelio. El micelio se origina normalmente por germinación de una sola espora. No tienen motilidad, pero el crecimiento del micelio suple a su falta de movimiento, y pone al organismo con lugares donde hay fuente de alimento y o con otras cepas con las que realiza la reproducción Los hongos son heterótrofos y la materia orgánica que necesitan la adquieren a partir de restos de seres vivos (saprofitos). Vierten sobre ellos potentes enzimas digestivas (digestión extracelular). Cuando la materia es digerida, absorben los nutrientes. La mayor parte de los hongos viven en ambientes terrestres, bien en el suelo o bien sobre materia vegetal muerta, contribuyendo a su descomposición. Los hongos junto con las bacterias son los principales descomponedores de la materia orgánica en los ecosistemas. En 20 cm de superficie de suelo fértil hay unas 5 toneladas de hongos y bacterias. Otros hongos son parásitos de animales y plantas. Estos desarrollan unas hifas especializadas, a los que se les da el nombre de haustorios, que absorben el alimento directamente Carmen Bonet
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Microbiología célula madre. Durante la formación de la yema, el núcleo sufre una división, y uno de los núcleos hijos pasa a la yema que se está desarrollando. Otro ascomicete es Neurospora crassa.
último los Oomicetes, este grupo de hongos es por muchos autores considerado como perteneciente al R. Protoctista. A continuación ponemos ejemplos de aquellos hongos, que son microscópicos. -Zigomicetes: la mayoría son saprofitos, viven en el suelo. Su reproducción se caracteriza por la formación de cigosporas, que resultan de la fusión de gametangios. De está fusión se obtiene un cigosporangio, que contiene varios cigotos que sufren meiosis y originan cigosporas que son haploides. Como ejemplos destacamos: Mucor mucedo; Mucor genevensis, que son habitantes del suelo y del estiércol.
Ciclo biológico de los Ascomicetes
. -El G. Penicilium, productor de penicilina y el G. Aspergilium, fueron considerados Ascomicetes debido a su reproducción asexual mediante conidios. Pero en estos dos géneros de hongos no se ha observado reproducción sexual, no se sabe si es porque la han perdido. Por esta razón se les considera como hongos imperfectos o Deuteomicetes. Lo único que se conoce de estos dos géneros de hongos son sus fases imperfectas, es decir formas de reproducción asexual.
Mucor mucedo
Y al moho del pan, Rhizopus stolonifer. Es el moho negro del pan. Es una especie que produce hifas aéreas, parecidas a estolones que emiten rizoides parecidos a raíces. Encima de los estolones se desarrollan los esponrangios y los esporangióforos. -Ascomicetes: se reproducen sexualmente y producen esporas sexuales, mediante meiosis del zigoto, son las ascosporas. Las ascosporas se forman en el interior de las ascas, ya que es el lugar donde se produce la cariogamia y la meiosis. En los ascomicetes más evolucionados las ascas se producen en estructuras complejas que se denominan ascocarpos. Entre los ascomicetes están las levaduras que son formas unicelulares y pertenecen a los ascomicetes más sencillos. Ej. Saccharomyces cereviceae, denominada comúnmente levadura del pan o de la cerveza, es responsable de la fermentación alcohólica, puede vivir anaerobiamente por lo que se la usa para transformar los azúcares en alcohol etílico. Se reproduce asexualmente por gemación. En este proceso se produce una pequeña protuberancia, que crece y normalmente se separa de la Carmen Bonet
Penicilium
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Microbiología mediante esporas o por fragmentación, como es el caso de algunas algas pluricelulares. La reproducción sexual se ha comprobado en las algas diatomeas, los clorófitos, los feófitos y rodófitos. Clasificación de algas Existen seis divisiones de algas: Euglenophyta, Chrysofita, Dinoflagellata, Chlorophyta, Rhodophyta, Phaeophyta. Las seis divisiones de algas se diferencian en: la pigmentación, la natualeza de las reservas alimenticias, los componentes de la pared celular, el número de flagelos y su disposición, si es que existen. A continuación se describen estas características para los grupos de algas que se citan: Rhodophytas: crecen a mayor profundidad que las demás algas, deben su color a unos pigmentos denominados ficobilinas, a carotenos y a clorofilas. Almacenan como sustancia de reserva al almidón de floridea. Su pared presenta pectina con impregnaciones de carbonato de calcio. Su ciclo biológico es una alternancia de generaciones. No tienen células flageladas. Chlorophytas: se encuentran en gran variedad de habitats: acuáticos, en troncos de árboles y también las hay simbiontes. Presentan clorofilas a y b, beta-carotenos. Almacenan almidón. Su pared es de celulosa. Se las sitúa en línea directa con las plantas. Ejemplos: G. Chlamydomonas, G. Gonium, G. Pandorina, G. Volvox. Hay algas con ciclos de vida haplontes y diplontes. Si hay células flageladas. Phaeophyta: son las algas pardas. Deben su coloración a unos pigmentos: clorofila a y c y la fucoxantina. El polisacárido de reserva es la laminarina, a veces almacenan aceites, nunca almacenan almidon. Sus paredes celulares contienen celulosa. Si tienen células flageladas. Ej. G. Fucus, Laminaria. Estas tres últimas clases pertenecen a algas unicelulares. Dinoflagellata: forman parte del fitoplancton. Presentan clorofila a y c y pigmentos carotenoides. Almacenan almidon y aceite. Presentan almidón y aceite. También presentan células flageladas. Reproducción sexual raramente. Ej. Ceratium y Noctiluca.
-Oomicetes. Se reproducen sexualmente produciendo oosporas. Es el grupo de los mohos acuáticos. Ej. G. Saprolegnia, vive en agua dulce y en el suelo. Algunas especies son parásitos de animales y plantas.
Saprolegnia
44..22 A Allggaass Son protoctistas que realizan la fotosíntesis. Los hay unicelulares y pluricelulares microscópicas y macroscópicas. Pueden estar formadas por una sola célula, un filamento de células o una placa de células o presentar un cuerpo sólido. Algas unicelulares, se encuentran habitualmente flotando cerca de la superficie de los océanos. Cada célula es un individuo, a veces pueden vivir formando colonias. Forman el fitoplancton. Realizan la fotosíntesis en los océanos y constituyen la base de la cadena trófica. Las pluricelulares están adaptadas a vivir en aguas poco profundas a lo largo de la costa, donde están sometidas a grandes fluctuaciones de humedad, temperatura, salinidad y luz. Las algas contienen cloroplastos donde se encuentran los pigmentos fotosintéticos, entre los que hay varios tipos de clorofilas, xantofilas y carotenos. La pared celular suele ser de celulosa, como en las plantas superiores, pero a veces se le añaden otras moléculas como pectinas, xilanos y mananos. En ocasiones se les añaden sustancias minerales como carbonatos de calcio o sílice, que endurecen la cubierta de la célula. Hay algunas algas unicelulares que carecen de pared celular. Las algas se pueden reproducir asexualmente y sexualmente. Asexualmente por bipartición, Carmen Bonet
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Microbiología Entre los parásitos no responsables de patologías en humanos destacamos: Leishmania infantum , que parasita a los leucocitos. Los tripanosomas que son causantes de la enfermedad del sueño africano. Sarcodinos o rizópodos: realizan su desplazamiento mediante seudópodos, estructuras que también utilizan para capturar alimento. Son típicas las amebas. Son organismos de vida libre, viven en agua dulce, marinos o en el suelo. También los hay parásitos. Pueden estar recubiertos de un caparazón o teca. Algunos autores incluyen grupos con caparazones perforados: silíceos como los de los radiolarios y heliozoos; y los calcáreos como los de los foraminíferos. Su membrana celular es muy flexible, lo que les proporciona forma muy variable. Tienen un único núcleo. Se reproducen asexualmente mediante división binaria o múltiple. Algunas especies producen quistes de resistencia que soportan la desecaión. Una especie parásita en humanos es Entoamoeba hystolytica, que causa la disentería. Esporozoos o apicomplejos: todos son parásitos de animales superiores. Los adultos presentan escasa movilidad al carecer de órganos locomotores. Presentan nutrición saprofita. Presentan forma definida. Presentan ciclos vitales muy complejos, que incluye la reproducción sexual y en el que participan varios tipos de huéspedes. Los parásitos humanos más comunes son los plasmodios, tres de cuyas especies son causantes de diferentes formas de paludismo o malaria. Los plamodios invaden los eritrocitos. La especie Toxoplasma gondii produce la toxoplamosis. Cilióforos o ciliados: paramecio. Son de vida libre, raramente parásitos, de agua dulce o marina. Presentan dos tipos de núcleos: uno grande o macronúcleo, dedicado al metabolismo, y uno pequeño o micronúcleo relacionado con la reproducción. La rigidez de su membrana les otorga forma definida. La mayoría poseen un orificio en la membrana denominado citostoma. Tienen movimiento vibrátil, debido a los numerosos cilios que recubren y que también les sirven para capturar el alimento. Se reproducen asexualmente por división binaria transversal o por gemación.
Dinoflagelados
Chrysophyta: son marinos y de agua dulce. Presentan clorofilas a y c. Almacenan laminarina como sustancia de reserva. La pared celular es de celulosa impregnada con sílice. Algunos de sus representantes no presentan pared. Si hay células flageladas. Ej. las diatomeas que forman parte del plancton. Euglenophyta: presentan clorofilas a y b y carotenoides. Almacenan grasas y un polisacárido llamado paramilo. Si presentan células flageladas. No presentan pared en sus células. Son de agua dulce y la reproducción sexual en este grupo de algas se desconoce.
44..33 PPrroottoozzooooss Son unicelulares y heterótrofos. Sus células no presentan pared. Presentan características que les hace parecer a los animales: sus procesos digestivos, su excitabilidad frente a los estímulos, su capacidad de desplazamiento. Viven en ambientes húmedos y acuáticos. Son de vida libre. Aunque algunos son parásitos. Se mueven mediante cilios, pseudópodos y flagelos. Se alimentan de bacterias, de otros protozoos, de rotíferos, de materia orgánica. Se reproducen asexualmente por división binaria, que es un proceso parecido a una mitosis. También mediante esporulación. Se produce un proceso de conjugación: dos individuos permanecen unidos y se intercambian ADN. Clasificación de protozoos Mastigóforos o flagelados: son organismos de vida libre, saprofitos o parásitos. Presentan un único núcleo y una membrana celular rígida que les proporciona una forma definida. De adultos presentan uno o más flagelos que utilizan para su desplazamiento. Su reproducción asexual es por división binaria longitudinal o por esporulación. También presentan reproducción sexual. Carmen Bonet
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Microbiología Los géneros más conocidos son: Paramecium, Vorticela, Stentor.
Desarrollan mecanismos de conjugación, en los que intercambian material hereditario.
LOS MICROORGANISNOS Y LAS ENFERMEDADES INFECCIOSAS en estos animales y desde estos pasan al hombre. Reservorios: son lugares donde los microorganismos patógenos pueden sobrevivir fuera de sus huéspedes y desde donde pueden comenzar la infección. Los reservorios pueden ser tanto seres vivos como objetos inanimados. Vectores: son seres vivos que se encargan de transmitir el microorganismo patógeno hasta el hospedador definitivo. Portadores: Hay personas que no manifiestan síntomas de enfermedad, y sin embargo llevan en su interior al microorganismo patógeno. Puede ser que ellos estén incubando los microbios, o que ya hayan padecido la enfermedad, y que aún los presenten. Cuarentena: es el tiempo en el que se tienen limitados de movimientos a personas que estén infectados, y afecta al tiempo de contagio de la enfermedad. En la actualidad sólo se obliga a efectuar cuarentena en las siguientes enfermedades: fiebre amarilla, peste, cólera, fiebre tifoidea, y fiebre recurrente.
11.. LLooss m miiccrroooorrggaanniissm mooss ppaattóóggeennooss La mayoría de los microorganismos son inocuos para los demás seres vivos. Muchos de ellos se han adaptado a las condiciones que tienen los tejidos de los animales como la piel, sus conductos digestivos, sus conductos respiratorios. Y habitan en ellos. Forman la llamada flora normal. Los microorganismos patógenos, son los que producen enfermedades infecciosas en plantas, animales y en el hombre. Para poder ejercer sus efectos patógenos, han de penetrar en los seres vivos. Generalmente esta penetración suele producirse a través de las heridas en el piel. O mediante los orificios o conductos naturales de los animales, como los digestivos, los respiratorios o genitourinarios. Microorganismo oportunistas, son microorganismos que normalmente no son patógenos, pero pueden serlo cuando las defensas del organismo del animal disminuyen.
11..11 C Coonncceeppttooss rreellaacciioonnaaddooss ccoonn eenn-ffeerrm meeddaaddeess iinnffeecccciioossaass
11..22 LLaa iinnffeecccciióónn m miiccrroobbiiaannaa El primer paso que se da cuando un microorganismo va a infectar a un ser vivo es la adherencia del microbio a las células del huésped. En esta adherencia suele existir especificidad del microorganismo por su huésped. En ella intervienen macromoléculas de la superficie del microbio, como las que se encuentran en las cubiertas de los virus y bacterias. Lo más frecuente es que penetren a través de los epitelios mediante pequeñas roturas en estos. Inicialmente se produce un foco de infección, situado muy cerca del lugar de entrada del microbio, donde se localiza y reproduce. Posteriormente, los microbios pueden acceder a las vías linfáticas, y a los ganglios linfáticos, donde ponen en marcha la defensa inmunoló-
Infección: Las infecciones están producidas por microbios que son patógenos. Se habla de epidemia cuando al mismo tiempo se dan muchos casos de individuos enfermos de la misma enfermedad en una determinada comunidad o área geográficamente pequeña. Se habla de pandemia cuando la enfermedad infecciosa está distribuida en una zona extremadamente amplia de la Tierra. Si una enfermedad afecta de manera constante a una determinada comunidad pero con una incidencia no muy alta en la población, se dice que es endemia. Zoonosis: son enfermedades que se transmiten al hombre desde un animal: ganado vacuno, cerdos, perros, murciélagos y los conejos. Las enfermedades comienzan primariamente Carmen Bonet
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Microbiología la hialuronidasa, la coagulasa, la lecitinasa, la leucocidina y las hemolisinas. Bacterias como Staphylococcus aureus y Streptococcus pyogenes producen hialuronidasa, enzima que hidroliza el ácido hialurónico presente en la matriz extracelular. Al hidrolizarlo impide que las células permanezcan unidas en los tejidos y por lo tanto tienen mayor facilidad para invadirlo. Otra bacteria Clostridium perfringen, segrega lecitinasa que hidroliza los lípidos de membrana de las células huésped. Esta misma bacteria es capaz de producir colagenaza, que actúa destruyendo las fibras de colágeno, que hay en tejidos los conectivos. Algunos Staphylococcus producen coagulasa que provocan que el fribrinógeno del plasma sanguíneo del huésped se transforme en fibrina, que forma unas fibras que rodean a las bacterias, protegiéndolas de la acción de los macrófagos. Las leucocidinas lisan leucocitos, las hemolisinas lisan glóbulos rojos.
gica de tipo celular. La inflamación de los ganglios linfáticos es indicio de infección microbiana. Si los microorganismos alcanzan los vasos sanguíneos, se extienden a otras partes del cuerpo del huésped, pudiendo concentrarse en tejidos como el hígado, el bazo, o bien producirse una infección generalizada o sistémica en diferentes órganos a la vez.
11..33 LLooss ffaaccttoorreess ddee vviirruulleenncciiaa Se conoce por virulencia el grado en el que un microorganismo patógeno es capaz de producir una enfermedad. Los factores de virulencia son los mecanismos mediante los que los microorganismo son patógenos. No se conocen en muchos casos, pero en otros si se ha llegado a identificar. Son por ejemplo: Toxinas: son sustancias producidas por microorganismos, principalmente bacterias, que tienen efecto tóxico o venenoso en los tejidos del huésped. Hay dos categorías de toxinas: las que son liberadas al medio que circunda al microorganismo o exotoxinas, y las que producen su efecto sin ser liberadas o endotoxinas. Las exotoxinas suelen se proteínas que tienen una gran especificidad para ciertos tejidos; así se habla de neurotoxinas, cuando son exotoxinas que atacan a las células del sistema nervioso, y enterotoxinas las que afectan a las células epiteliales digestivas causando diarreas. Algunas tienen efectos tóxicos incluso en ausencia del miroorganismo que las produce, de manera que alimentos contaminados con toxinas pueden producir la enfermedad, como ocurre con el botulismo. Las exotoxinas producen la síntesis de antitoxinas, que son anticuerpos. Las exotoxinas pierden su efecto cuando son calentadas o cuando son tratadas con ciertas sustancias químicas llamadas toxoides. Las principales enfermedades producidas por exotoxinas son el botulismo, el cólera, la difteria y el tétanos. Las endotoxinas son moléculas estructurales de la membrana externa de la pared celular de bacterias Gram negativas. Son lipopolisacárido y su actividad tóxica la presentan tanto si están formando parte de la pared celular intacta, como si son liberadas al medio. Otros microorganismos deben virulencia a la producción de enzimas extracelulares, como Carmen Bonet
22.. TTrraannssm miissiióónn ddee eennffeerrm meeddaaddeess iinn-ffeecccciioossaass Las enfermedades infecciosas se transmiten por diferentes vías: por contacto directo, transmisión sexual, por contaminación fecal de aguas o alimentos, mediante vectores animales, etc. A continuación se exponen los diferentes medios de transmisión de enfermedades, ejemplos de enfermedades relacionadas con cada medio, y el tipo de agente infeccioso que la produce. -- E Ennffeerrm meeddaaddeess ttrraannssm miittiiddaass ppoorr ccoonnttaaccttoo ddiirreeccttoo aa ttrraavvééss ddee hheerriiddaass eenn llaa ppiieell La piel es una barrera infranqueable para la mayoría de los microorganismos patógenos. Por lo que deben de aprovechar la oportunidad de que esté rota, por producirse en ella una herida. Los microorganismos que penetran a través de heridas en la piel pueden encontrarse sobre ella, o provenir del suelo, ropa u objetos. También procedentes de las heces e incluso de la orina. Rabia- Rhabdovirus Tetano- Clostridium tetani Gangrena gaseosa- Clostridium perfringens Dermatomicosis- hongos dermatófilos -- E Ennffeerrm meeddaaddeess ttrraannssm miittiiddaass ppoorr eell aaiirree 6
Microbiología Fiebre de las montañas rocosas-Rickettsia rickettsii.La transmite la garrapata del perro, que es además de vector, el reservorio. Malaria o paludismo-Plasmodium sp. La transmite el mosquito Anopheles, que es un vector biológico. Enfermedad del sueño-Trypanosoma brucei. El vector es la mosca tse-tse. --E Ennffeerrm meeddaaddeess ttrraannssm miittiiddaass ppoorr eell aagguuaa yy llooss aalliim meennttooss El almacenamiento inadecuado de los alimentos, o condiciones inadecudas en su manipulación o el cocinado incompleto puede ser causa de la transmisión de ciertas enfermedades infecciosas. También el agua contaminada con restos fecales pueden transmitir enfermedades. Las enfermedades transmitidas de esta forma pueden producirse debido a la proliferación de los microorganismos en el cuerpo del animal que los ingiere o bien por las toxinas existentes en los alimentos, sin que sea necesaria la presencia del microbio patógeno. Las enfermedades transmitidas por esta vía suelen afectar al aparato digestivo. Otras pueden afectar a otras partes del cuerpo como el sistema nervioso, los músculos o el corazón. Ejemplos: Poliomielitis- Poliovirus Hepatitis A-Virus hepatitis A Botulismo- Clostridium botulinum Salmonelosis- Salmonella sp Cólera- Vibrio cholereae Envenenamiento por Staphylococcus aureus. Disentería- Entoameba histolytica
Se transmiten dentro de microgotas de humedad que proceden de personas enfermas. También pueden ir sobre partículas de polvo. Los microorganismos que se transmiten por el aire infectan generalmente las vías respiratorias. Resfriado común- Rhinovirus Sarampión-Paramixovirus Gripe- Ortomixovirus Paperas- Paramixovirus Varicela-Herpesvirus Faringitis-Streptococcus viridens y pyogenes Tuberculosis-Mycobacterium tuberculosis Neumonía-Streptococcus pneumoniae --E Ennffeerrm meeddaaddeess ttrraannssm miittiiddaass ppoorr vvííaa sseexxuuaall Son denominadas también enfermedades venéreas están extendidas en todo el mundo. Los microorganismos que las causan se transmiten a través de las relaciones sexuales, auque pueden transmitirse también a través de jeringuillas contaminadas, por transfusiones de sangre contaminada, o en el momento del nacimiento a partir de madres infectadas. Ejemplos: Sida- Retrovirus Gonorrea- Herpesvirus Hepatitis B- Picornavirus Sífilis-Treponema pallidum Candidiasis vaginal- Candida albicans Tricomonasis- Trichomonas vaginalis --E Ennffeerrm meeddaaddeess ttrraannssm miittiiddaass ppoorr aanniim maalleess Los principales animales que son utilizados por algunos microbios patógenos, como vectores, son del grupo de los artrópodos, como las garrapatas, piojos, pulgas, los mosquitos y las moscas. Estos animales al picar a la especie humana o al contaminar los microbios les transmiten el microbio. Hay que distinguir entre vectores mecánicos, que transportan microbios en partes de su cuerpo, y los vectores biológicos en los que el microorganismo completa parte de su ciclo vital. En muchas ocasiones, los vectores adquieren los microbios de reservorios como pueden ser las ratas. Hoy en día las peores enfermedades que se transmiten por esta vía son la malaria y la fiebre amarilla. Ejemplos: Fiebre amarilla-Flavivirus. El vector es el mosquito Aedes aegypti Peste-Yersinia pestis. El vector es la pulga de las ratas. Y el reservorio son las ratas.
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33.. LLaa qquuiim miiootteerraappiiaa Muchas enfermedades producidas por microorganismos patógenos son tratadas mediante el uso de variadas sustancias. A las que se les llama agentes quimioterapéuticos. Y al tratamiento quimioterapia. Hay dos categorías de agentes quimioterapeúticos: los antibióticos y los que son de origen sintético. Los antibióticos son sustancias químicas producidas en el metabolismo de algunas bacterias del grupo de las actinomicetales y por ciertos hongos filamentosos. La composición química que presentan es variada, por lo que se les agrupa en familias. Los hay que son péptidos, otros que contienen hidratos de car7
Microbiología nes mutados que estos heredan puede ocurrir que se encuentre el que le proporciona a los descendientes la resistencia. Los genes de resistencia a antibióticos le proporcionan a las bacterias la capacidad de sobrevivir a la actuación de estas sustancias por diversos mecanismos: -Los genes de resistencia pueden proporcionarle a la bacteria, proteínas capaces de alterar la composición química de los antibióticos. Al modificarlos se altera su actividad. -Otros genes proporcionan a la bacteria la capacidad de hidrolizar a los antibióticos. -Otros genes le proporcionan a las bacterias proteínas de membrana que son transportadores de antibióticos. Estos sacan de la bacteria a las moléculas de antibióticos que entran.
bono, otros que son derivados de animoácidos, otros que son quinonas. En general son muy útiles para el tratamiento de enfermedades producidas por bacterias, aunque también producen efectos sobre hongos patógenos. No todos actúan de la misma forma. Unos inhiben la síntesis de la pared bacteriana, otros inhiben la síntesis de proteínas, y otros inducen la síntesis de proteínas anormales. Ejemplos: Cloranfenicol: lo producen bacterias del G. Streptomyces. Inhibe la síntesis de proteínas. Eritromicina: lo producen bacterias del G. Streptomyces. Inhibe la síntesis de proteínas. Neomicina y estreptomicina: Streptomices, produce síntesis de proteínas anormales. Tetraciclina: Streptomices. Inhibe la síntesis de proteínas. Cefalosporina: Cephalosporium. Inhibe la síntesis de la pared. Penicilina. Penicillium crhysogenun. Inhibe la síntesis de la pared bacteriana. Los principales agentes quimioterapéuticos sinteticos son las sulfonamidas o sulfamidas, forman un conjunto de sustancias que interfieren en algunas reacciones importantes de los microorganismos, inhibiendo su crecimiento. Otros agentes son: la isoniacida, que se utiliza para el tratamiento de la tuberculosis; el AZT o azidotimidina es utilizado para disminuir los efectos del SIDA, que inhibe la acción de la transcriptasa inversa, impidiendo que se sintetice ADN; cloroquina es utilizada para la malaria y la pentamidina la enfermedad del sueño.
44.. EEll ccoonnttrrooll ddee llooss m miiccrroooorrggaanniim mooss.. Las sustancias que actúan sobre los microorganismos se llaman agentes antimicrobianos, pueden ser: antibacterianos, si atacan a las bacterias; antivíricos, si atacan a los virus; antifúngicos, si atacan a los hongos; antiprotozoicos, si atacan a los protozoos. También pueden ser microbicidas, si matan a las bacterias o microbiostáticos, si inhiben su crecimiento, pero no los destruyen. Se llama esterilización a la destrucción de todos los microorganismos que hay en cualquier sustrato. Los agentes antimicrobianos pueden actuar a varios niveles. Que van desde la rotura o destrucción de las cubiertas microbianas, como la pared o membrana; alteraciones de las propiedades físicas del citoplasma microbiano y la inactivación de enzimas. Los agentes antimicrobianos pueden ser: aa.. F Fííssiiccooss -Temperatura: produce esterilización. Pero hay que tener en cuenta que se pueden someter a los microorganismos a temperaturas altas y a temperaturas altas. A temperaturas altas: se distingue entre en calor húmedo y el calor seco. -Calor húmedo: se desnaturalizan y coagulan las proteínas. -Calor seco: se produce oxidación de sus componentes celulares. La esterilización con calor húmedo requiere temperaturas menos elevadas y menos tiempo de exposición. Los organismos menos resis-
R Reessiisstteenncciiaa aa llooss aannttiibbiióóttiiccooss ddee llaass bbaacctteerriiaass Los genes responsables de la resistencia a los antibióticos, que presentan las bacterias se encuentran situados en los plásmidos. Las bacterias con estos genes son capaces de transmitirlos a sus descendientes, debido a la capacidad que presentan los plásmidos de replicarse, al igual que el cromosoma bacteriano. Pero también pueden transmitirse estos genes se unos bacterias a otras, mediante mecanismos de transferencia transversal de material hereditario: los mecanismos parasexuales. También se ha observado que las bacterias que sufren estrés producido por la presencia de antibióticos, sufren mutaciones al azar que transmiten a sus descendientes. Entre los geCarmen Bonet
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Microbiología tentes a la temperatura son los protozoos y los hongos. Después las bacterias y después las esporas de las bacterias. Para esterilizar con calor húmedo se utiliza el autoclave. A bajas temperaturas: por debajo del punto de congelación se inhibe el crecimiento microbiano. Es bacteriostático y no suele matar a los microorganimos. -Radiacciones ionizantes Los rayos X, gamma, haces de electrones y de energía son microbicidas. Además atraviesan materiales, por lo que se utilizan para esterilizar alimentos envasados y equipamientos médicos. -Filtración del aire o el gas en el que viven los microorganismos utilizando filtros, por los que se hace pasar el aire con los microorganismos. Estos quedan retenidos en el filtro. bb.. Q Quuíím miiccooss - Los agentes químicos esterilizantes como el formaldehído. Matan a todas las formas tratadas de las superficies microbianas. Por ejemplo el glutaraldehido. -Desinfectantes: matan a los microbios que producen enfermedades infecciosas, pero no destruyen esporas. Se emplean para tratar superficies inanimadas. Ejemplos: sulfato de cobre, fenoles. -Antisépticos- sustancias que se usan para matar o impedir el crecimiento de los microbios presentes en las heridas sufridas en la piel. Ejemplos: Yodo, agua oxigenada, detergentes. PPaasstteeuurriizzaacciióónn.. LLoouuiiss PPaasstteeuurr Louis Pasteur diseñó un método para conservar los alimentos. Consiste en someter los alimentos a un tratamiento de calor suave que no mata a todos los microorganismos presentes por lo que no se le puede considerar esterilizante. Inventó la pasteurización. La técnica consiste en someter a los alimentos a altas temperaturas durante poco tiempo y después de enfriar rápidamente. Existe una pasteurización rápida: 71,5 ºC durante 15 segundos. Y una más lenta: 63ºC durante 30 minutos y luego enfriarla rápidamente. Los productos, que se obtienen, han de ser conservados en frío para evitar el desarrollo de los microorganismos que han sobrevivido al proceso.
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Louis Pasteur
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Microbiología
LOS MICROORGANIMOS Y LOS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS Muchos elementos químicos que componen los materiales terrestres están sometidos a unos circuitos cíclicos que consisten, en que pasan de formar parte de materia inorgánica inerte a formar parte de materia constitutiva de seres vivos y de estos posteriormente, de nuevo a materia inorgánica inerte, cerrándose el ciclo. Estos ciclos de la materia son los ciclos biogeoquímicos. El papel de los microorganismos en estos ciclos es vital, puesto que son capaces de llevar la función de descomposición de la materia orgánica compleja muerta (cadáveres de animales y restos de vegetales) en materia orgánica sencilla y, posteriormente, la transformación de ésta en materia inorgánica (mineralización). Así se permite incorporar materia inerte a la biosfera y por otro lado pone a disposición de los organismos fotosintetizadores materia inorgánica utilizable. C Ciicclloo ddeell ccaarrbboonnoo El carbono es el átomo más abundante de la materia viva. Constituye el esqueleto de la mayoría de las biomoléculas . Los microorganismos fototrofos (bacterias y todas las algas microscópicas, captan el CO2 atmosférico y lo fijan para poder producir moléculas orgánicas. Sin embargo los organismos fotosintéticos también respiran, por lo que degradan materia orgánica y desprenden CO2 de nuevo a la atmósfera. Las bacterias descomponedoras, descomponen materia orgánica mediante fermentación butírica (Bacillus amilobácter, Clostridium butiricum) en la que descomponen restos vegetales, o la fermentación pútrida (Bacterium linens, Clostridium sporogenes) en la que se descompone materia orgánicas de tipo proteico. Ciertos hongos basidiomicetes, los llamados hongos de descomposición de la madera, son también capaces de descomponer restos vegetales. Al producirse la descomposición se producen sustancias malolientes y dos compuestos de carbono que son el CO2 y el CH4. El metano Carmen Bonet
sólo se produce por arquebacterias metanógenas anaerobias que viven en ambientes anaerobios como los fangos de los pantanos, las ciénagas y los sedimentos marinos de profun didad. Producen metano a partir de CO2, metanol y ac. acético. Algunas se han adaptado a vivir como endosimbiontes en protozoos o en el tubo digestivo de los rumiantes. Otras bacterias oxidan el metano a CO2 que se incorpora a la atmósfera. E Ell cciicclloo ddeell aazzuuffrree El azufre se encuentra en numerosas rocas y sedimentos. En los seres vivos el azufre es un bioelemento primario, al entrar en la composición de algunas moléculas orgánicas como ciertos heteropolisacáridos y aminoácidos. Las bacterias tienen un papel importante en la transformación de los compuestos de azufre. Las bacterias oxidantes del azufre como Thiobacillus, oxidan el azufre elemental o los sulfuros, produciendo sulfatos y obteniendo con ello energía. Otras bacterias son reductoras de sulfatos. Utilizan sulfatos para transformarlos en sulfuros. Estas bacterias habitan en medios acuáticos con abundante materia orgánica en descomposición y sulfatos disueltos. Los sulfatos presentes en el medio pueden ser utilizados por muchos seres vivos y al reducirlos a sulfuro de hidrógeno, el azufre puede ser incorporado a las moléculas orgánicas como los aminoácidos. E Ell cciicclloo ddeell nniittrróóggeennoo En la atmósfera el nitrógeno está en forma de nitrógeno atmosférico, en los suelos en forma de nitratos. Esta es la forma en la que está disponible para los organismos fotosintéticos. Estos los utilizan como fuente de nitrógeno para la síntesis de aminoácidos y de bases nitrogenadas. Los organismos heterótrofos utilizan como fuente de nitrógeno a los compuestos orgánicos de los seres vivos de los que se alimentan. 10
Microbiología Cuando los animales y las plantas mueren, las bacterias descomponedoras, mediante fermentaciones pútridas, degradan sus compuestos orgánicos nitrogenados y producen amoniaco. Los animales vivos excretan al medio sustancias de desecho que contienen nitrógeno como la urea y el ac. úrico. Los microorganismos descom-ponedores transforman estos compuestos en amoniaco. La acción de los microorganismos va enriqueciendo los suelos con amoniaco, lo que se denomina amonificación. Las bacterias nitrificantes del suelo transforman el amoniaco en nitritos (Nitrosomonas), proceso que se conoce como nitrosación. Los nitritos son transformados en nitratos (Nitrobacter), proceso que se denomina nitratación. Los nitratos son absorbidos por las plantas para incorporarlos a sus moléculas orgánicas. Bacterias del G. Pseudomonas transforman los nitratos en nitrógeno atmosférico, proceso que se denomina desnitrificación. Algunas bacterias: Azotobacter, Clostridium, Rhizobium y algunas algas cianofíceas son capaces de fijar el nitrógeno atmosférico y transformarlo en amoniaco. C Ciicclloo ddeell H Hiieerrrroo En la materia mineral el hierro está presente en muchos minerales. En los seres vivos forma parte de algunas moléculas orgánicas como la hemoglobina de la sangre, y los citocromos de la cadena respiratoria. Algunas bacterias que habitan en medios anaerobios son capaces de reducir los minerales de hierro en estado férrico a ferroso. Este es más soluble y comienza a movilizarse, que tiende a acumularse en el fondo de las ciénagas, de nuevo en forma oxidada, y lo pone a disposición de otros seres vivos.
Carmen Bonet
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