Microbiología y Biotecnología: Conceptos Fundamentales y Aplicaciones

1. Introducción a los microorganismos

• Microorganismo: Ser vivo observable solo al microscopio (no implica relación filogenética).
• Microbiología: Estudio de microorganismos (Bacteria, Archaea, Protista, Hongos y formas acelulares).
• Patógenos: Microorganismos que producen enfermedades.
  • Virulencia: Grado de patogenicidad.

Tipos de microorganismos

• Bacteria: Procariotas unicelulares, pared de mureína.
• Archaea: Procariotas unicelulares, pared de pseudomureína.
• Protista: Algas unicelulares, protozoos y mohos mucilaginosos.
• Hongos microscópicos: Mohos, levaduras, royas y tizones.

Origen evolutivo

• LUCA: Ancestro común que dio lugar a los 3 dominios: Bacteria, Archaea y Eukarya.
• Formas acelulares: Virus, viroides y priones.

2. Virus, viroides y priones

2.1 Virus

• Acelulares, parásitos intracelulares obligados.
• Sin metabolismo propio, por lo que no se consideran seres vivos.
• Infectan células animales, vegetales y bacterias (fagos).

Estructura

• Ácido nucleico (ADN o ARN), cápside (formada por capsómeros) y envoltura (opcional).

Tipos

• Cilíndricos (helicoidales).
• Icosaédricos (esféricos).
• Complejos (fagos).

Ciclo lítico

1. Adsorción
2. Penetración
3. Eclipse (síntesis)
4. Ensamblaje
5. Lisis

Ciclo lisogénico

• ADN viral integrado (profago).
• Estado latente hasta su activación hacia el ciclo lítico.

2.2 Viroides

• ARN monocatenario circular.
• Causan enfermedades en vegetales.

2.3 Priones

• Proteínas infecciosas sin ADN ni ARN.
• Causan enfermedades neurodegenerativas.

3. Las bacterias

Características

• Procariotas, unicelulares.
• Sin núcleo ni orgánulos.
• ADN circular y plásmidos.
• Pared de peptidoglucano.

Estructuras: Cápsula, flagelos, pili, ribosomas e inclusiones.

Formas: Cocos, bacilos, vibrios y espirilos.

Tinción Gram

• Gram +: Pared gruesa que retiene el colorante.
• Gram -: Pared fina con membrana externa.

Importancia: Ciclos biogeoquímicos, flora normal, industria (alimentos, fármacos), biorremediación y enfermedades.

Reproducción: Asexual por bipartición (clones).

Variabilidad genética (parasexual): Conjugación (pili), transducción (virus) y transformación (ADN libre).

4. Protoctistas

Protozoos

• Eucariotas unicelulares, heterótrofos, sin pared y con movilidad.
• Tipos: Flagelados, ciliados, rizópodos y esporozoos.
• Enfermedades: Malaria, enfermedad del sueño y toxoplasmosis.

Algas

• Eucariotas, autótrofas, fotosintéticas, con pared de celulosa.
• Uso: Depuración de aguas.

5. Hongos microscópicos

• Eucariotas, heterótrofos, pared de quitina.
• Tipos: Levaduras (unicelulares) y mohos (hifas que forman micelio).
• Importancia: Descomponedores, fermentación, antibióticos (Penicillium), enfermedades (micosis) y deterioro de alimentos.
• Levaduras: Alta capacidad de reproducción y fermentación (CO₂ + etanol).

6. Control del crecimiento microbiano

• Agentes antimicrobianos: -cida (mata) y -stático (inhibe).
• Antibióticos: Producidos por bacterias y hongos; pueden ser de amplio o reducido espectro.
• CIM: Concentración mínima inhibidora.
• Antibiograma: Mide la sensibilidad microbiana.

7. Biotecnología

Uso de seres vivos o sus componentes para obtener productos o servicios.

Aplicaciones

• Industria alimentaria: Pan, vino, cerveza y aditivos.
• Industria química: Enzimas (proteasas, amilasas).
• Industria farmacéutica: Insulina, vitaminas, antibióticos y OGM transgénicos.
• Medio ambiente: Biorremediación, depuración de aguas, compostaje, biolixiviación y bioacumulación.
• Agricultura y ganadería: OGM para mayor rendimiento, resistencia y nuevas variedades (ej. arroz dorado).
• Terapia génica: Sustitución de genes defectuosos.
• Diagnóstico: Detección precoz con sondas de ADN.

8. Ingeniería genética

Técnicas para modificar el ADN.

OMG (Organismos modificados genéticamente): Incluyen los transgénicos (ADN de otra especie).

Técnicas principales

• ADN recombinante: Unión de ADN de distintos organismos mediante enzimas (restricción y ADN ligasa).
• Clonación: Uso de vectores (plásmidos) y huéspedes (bacterias/levaduras). Etapas: 1. Aislamiento del ADN, 2. Inserción en plásmido, 3. Transformación bacteriana.
• PCR: Amplificación in vitro de ADN. Componentes: ADN, cebadores, dNTP y Taq polimerasa. Fases: 1. Desnaturalización, 2. Alineamiento, 3. Extensión.
• Secuenciación de ADN: Determina el orden de los nucleótidos.
• Proteómica: Estudio global de proteínas (técnica: electroforesis).
• CRISPR-Cas: Sistema de edición genética tipo "tijeras moleculares" que utiliza ARN guía y nucleasa Cas.