Microorganismos Patógenos y Biotecnología Microbiana: Enfermedades, Mecanismos de Transmisión y Aplicaciones Industriales

Niveles de afectación de las enfermedades

Epidemia: muchos individuos afectados por la misma enfermedad en determinada comunidad o área geográfica pequeña.

Pandemia: afecta a una zona muy amplia de la Tierra.

Enfermedad endémica: afecta de manera constante a una determinada comunidad, pero con una incidencia no muy alta.

Microorganismos patógenos y relaciones con el hospedador

Microorganismos patógenos: producen enfermedades en animales o plantas cuando están en su interior.

Oportunistas: en determinadas condiciones, cuando disminuyen las defensas del animal.

Hospedadores

Hospedadores definitivos: animales y plantas en los que viven los patógenos y a los que provocan enfermedades infecciosas.

Hospedadores intermediarios: necesitan ser transmitidos de un hospedador a otro.

Tipos de transmisión y portadores

Zoonosis: enfermedades infecciosas que se transmiten de animales a humanos.

Reservorios: lugares donde se inicia la infección.

Vectores: seres vivos por los que se transmite la enfermedad.

Portadores: personas que no tienen síntomas de la enfermedad infecciosa, pero la transmiten.

Infección microbiana: ocurre cuando los microorganismos patógenos invaden un ser vivo, al que pueden o no causar enfermedad.

Factores de virulencia

Toxinas

Sustancias que tienen efecto tóxico o veneno en los tejidos del hospedador. Existen dos tipos:

• Exotoxinas: neurotoxinas, enterotoxinas y antitoxinas. Ejemplos: botulismo y cólera.
• Endotoxinas: moléculas de la membrana externa de la pared celular de las bacterias gramnegativas. El complejo lipopolisacárido provoca fiebre.

Enzimas extracelulares

Producidas por Staphylococcus: hialuronidasa, colagenasa y hemolisina.

Agentes infecciosos no celulares

Viroides: pequeñas moléculas de ARN circular, monocatenario y sin cubierta, que infectan células vegetales.

Priones: tienen la misma secuencia de aminoácidos que una proteína, pero con un plegamiento anormal. No existe un sistema para combatirlos. Ejemplo: síndrome de Creutzfeldt-Jakob.

Principales vías de transmisión de enfermedades

Por contacto directo

Patógenos que ingresan por heridas en la piel para invadir al hospedador.

• Rabia.
• Tétanos: Clostridium tetani afecta al sistema nervioso provocando contracciones violentas e involuntarias de los músculos.
• Dermatomicosis: el pie de atleta es producido por hongos y causa lesiones en la piel. Se trata con fungicidas.

Por el aire

Transmisión a través de partículas de polvo o la tos.

• Resfriado común: rinovirus.
• Gripe: ortomixovirus.
• Tuberculosis pulmonar: se trata con antibióticos.

Por vía sexual

• SIDA
• Sífilis
• Gonorrea
• Candidiasis vaginal: infección por hongos que inflama las paredes vaginales en la mujer y uretritis. Se trata con fungicidas.
• Tricomoniasis

Por agua y alimentos

• Pescado fresco y marisco: Anisakis.
• Leche fresca: Salmonella, Escherichia coli, Lactobacillus.
• Zumos: Pseudomonas.

Por animales

Transmisión por vectores mecánicos y biológicos.

• Fiebre amarilla: mosquito Aedes aegypti, que la transmite por sus picaduras.
• Peste
• Enfermedad del sueño
• Malaria

Biotecnología microbiana

La biotecnología microbiana emplea diferentes técnicas que utilizan microorganismos como base para obtener productos.

Etanol

Las levaduras Saccharomyces lo obtienen degradando de forma incompleta moléculas de glucosa.

Se emplea en la elaboración de vino, ron y pan mediante fermentación alcohólica:

C₆H₁₂O₆ → 2 CH₃-CH₂OH + 2 CO₂

Ácido láctico

Lactobacillus bulgaricus degrada la lactosa mediante fermentación láctica:

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → 4 CH₃-CHOH-COOH

Ácido acético

Acetobacter degrada el etanol hasta obtener ácido acético:

CH₃-CH₂OH + O₂ → CH₃-COOH + H₂O

Elaboración de productos fermentados

Vino

Fermentación alcohólica de los azúcares del zumo de uva (glucosa y fructosa), que da como resultado etanol y CO₂.

1. El mosto se obtiene prensando las uvas.
2. La fermentación se realiza con las levaduras que están en la piel de las uvas.
3. Después de la fermentación se realiza el proceso de envejecimiento del vino.

Cerveza

Fermentación alcohólica de cereales:

1. Malteado: las semillas de cebada se humedecen, germinan y se secan. Las amilasas degradan el almidón en glucosa, produciendo la malta final.
2. Molienda: la malta se muele para liberar las enzimas.
3. Adición de lúpulo: impide el crecimiento de bacterias.
4. Hervido: para desnaturalizar las amilasas.
5. Acción de las levaduras: fermentan la glucosa en días.
6. Maduración: se separa la levadura y la cerveza madura durante un tiempo.
7. Finalmente se filtra y se pasteuriza.

Pan

Fermentación alcohólica de la harina de cereal. Se utiliza una pequeña cantidad de levadura, harina de cereal, agua, sal y azúcar. Las enzimas de la harina convierten el almidón en glucosa. La levadura degrada estos azúcares y produce etanol y CO₂.

Queso

1. Formación de la cuajada: el cultivo de bacterias se incorpora a la leche y se deja incubar. Después se añade una enzima que coagula las proteínas.
2. Se extrae el suero, la cuajada se prensa y se envuelve en tela.
3. Maduración de la cuajada: se produce por fermentación bacteriana y de mohos en la superficie.