TEMA 14 MICROORGANISMOS Y FORMAS ACELULARES

Concepto de microorganismoLos microorganismos, comúnmente llamados microbios, no forman parte de un único

grupo taxonómico. Este término comprende a todos los seres microscópicos que pertenecen a los Reinos Monera, Protoctista y Hongos. Son extremadamente abundantes no sólo por el número de especies sino también y, sobre todo, por la enorme cantidad de individuos existentes en sus respectivos hábitat. Tanto es así que se considera que la mitad de la biomasa de la biosfera está constituida por los microorganismos.

El estudio de estos organismos, llevado a cabo por la Microbiología, es de gran importancia ya que muchos de ellos son patógenos y producen enfermedades en el hombre, en los animales y en las plantas. Otros, presenta gran interés para el hombre ya que:

o Se usan en la industria alimentaria, siendo los responsables de los procesos fermentativos por los que se obtienen productos como el queso, el yogur, el vino, la cerveza, la masa de panadería, etc.

o Se emplean en la industria farmacológica para la obtención de antibióticos, vacunas, vitaminas, enzimas. Con la aplicación, en los últimos años, de técnicas de biotecnología mediante Ingeniería genética, se ha conseguido la fabricación de anticuerpos monoclonales, hormonas, interferón, etc. a partir de bacterias y levaduras.

o En otros campos de la industria es posible conseguir una amplia gama de productos de interés económico (acetona, butanol, aminoácidos, ácido láctico, etc.) a partir de la actividad de diversos grupos de microorganismos.

o Por otra parte, los microorganismos tienen un papel ecológico fundamental. Muchos de ellos (algas y bacterias) son productores y, especialmente en los medios acuáticos y en aquellos de condiciones extremas, son los únicos capaces de formar materia orgánica y constituyen la base de las cadenas alimenticias en esos ecosistemas. Otros (bacterias y hongos) son descomponedores y cierran los ciclos de los elementos, reconvirtiendo la materia orgánica muerta en compuestos inorgánicos aprovechables por los productores.

o Finalmente, en los últimos años ciertos grupos de microorganismos se emplean para el control de las plagas agrícolas como biopesticidas o se usan para luchar contra la contaminación por su capacidad para degradar las sustancias tóxicas presentes en los vertidos industriales o los vertidos de petróleo. También juegan un papel decisivo en la depuración de aguas residuales y en la obtención de biogás.

Características de los tres Reinos.

Reino Moneras.-

Son todos procariotas, por tanto, unicelulares. Presentan todos los tipos de nutrición. Se reproducen asexualmente, aunque hay formas muy primitivas de parasexualidad que son simples intercambios de material genético.

Incluye Arqueobacterias y Eubacterias (Bacterias).

Reino Protoctistas.-

Los protoctistas o protistas son eucariotas por lo general unicelulares, aunque existen formas pluricelulares de organización sencilla, en los que no existe especialización celular y, por tanto, sin división en tejidos. Es un grupo muy diverso en el que se incluyen seres autótrofos y heterótrofos, de vida libre y parásitos. Se pueden diferenciar de las plantas y los animales porque no presentan desarrollo y no diferencian tejidos, y de los hongos porque poseen cilios o flagelos en alguna etapa de su vida.

Incluye a los protozoos y a las algas.

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Reino Hongos.-

Son eucariotas unicelulares o pluricelulares de nutrición heterótrofa (son saprofitos). Se reproducen tanto sexual como asexualmente, presentando alternancia de generaciones. No tienen desarrollo embrionario y carecen de cilios y flagelos en todas las etapas de su ciclo.

Incluye mohos, las setas y las levaduras.

VIRUSCaracterísticas generales.-

Su tamaño medio oscila entre 10 y 300 nm, o sea, muy inferior al de cualquier célula. Tienen organización molecular (no llegan a tener una estructura celular). Están formados

por un ácido nucleico, que puede ser ADN o ARN, pero nunca ambos a la vez (como sucede en las células), envueltos en una cubierta de proteínas.

Sólo presentan cómo actividad vital la autoperpetuación, capacidad que manifiestan cuando están en el interior de células vivas.

Son parásitos intracelulares obligados, pues para llevar a cabo tal actividad, emplean los materiales y la maquinaria metabólica de la célula (nucleótidos, aminoácidos, enzimas, etc); o sea, que es la célula la que fabrica los nuevos virus bajo las ordenes del virus invasor, de acuerdo con la información genética de este.

Composición y estructura.-La composición de los virus se puede reducir a ácidos nucléicos, proteínas y, en

algunos casos, lipoproteínas y fosfolípidos.Las proteínas son casi todas estructurales. Las unidades de las proteínas estructurales,

llamadas capsómeros, se ensamblan formando una especie de estuche, la cápsida. Al conjunto formado por el ácido nucleico y la cápsida se le denomina nucleocápsida.

Sólo algunos virus contienen proteínas enzimáticas que necesitan para penetrar en la célula o para replicarse y dirigir la síntesis de nuevas proteína virásicas.

Los ácidos nucleicos, tanto si es ARN como si se trata de ADN, pueden ser de doble cadena o de cadena sencilla, y, en el caso de ADN, lineales o circulares.

Criterios de clasificación de los virus.-1) Según su forma. Los tipos de virus según su morfología resultan de la forma en que se

empaquetan los capsómeros.

Virus cilíndricos . Los capsómeros se disponen en forma helicoidal y en su interior queda el ácido nucleico también arrollado helicoidalmente. El representante típico es el virus del mosaico del tabaco.

Virus esféricos ( o de simetría icosaédrica) . La cápsida es un poliedro regular de 20 caras triangulares o un múltiplo en cuyo interior se encuentra el ácido nucleico arrollado. Algunos de estos virus presentan proteínas con aspecto de espinas que erizan la cápsida. Son ejemplos de virus de este tipo el que produce la polio y el del papiloma.

Virus de simetría binal (grandes bacteriófagos) . Los grandes fagos, como los de la serie T que infectan a E. coli, poseen una cápsida compleja que consta de una cabeza, de simetría icosaédrica, en cuyo interior se aloja el ADN, y una cola, formada

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por un collar, que la une a la cabeza, un tubo hueco central o eje tubular, una vaina de simetría helicoidal que rodea al tubo y, finalmente una placa basal compleja, que suele presentar simetría hexagonal. Esta placa basal posee unas espículas y una serie de fibras caudales (una por ángulo de la placa basal) que sirven para la unión específica entre el virus y la pared celular bacteriana. En muchos fagos la cola es contráctil y permite la inyección del ADN virásico en el interior de la bacteria infectada.

2) Según su ácido nucleico.

Virus ARN : de cadena sencilla como el de la gripe o el VIH o de doble cadena como los Reovirus

Virus ADN: de cadena sencilla como los Parvovirus o de doble cadena como el virus del Herpes o los Fagos T4

3) Según la posesión de cubierta/envolrura.

Virus con envoltura membranosa : Un grupo numeroso de virus animales, algunos virus vegetales y un bacteriófago poseen una envuelta membranosa que rodea a la nucleocápsida. Esta envoltura se compone de una bicapa lipídica procedente de la membrana celular o nuclear de las células infectadas en la que se incluyen glucoproteínas específicas del virus, cuya síntesis está controlada por el genoma virásico. Estas glucoproteínas se encuentran dirigidas hacia el exterior del virus y juegan un papel

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Capsómeros

Cápsida Helicoidal Cápsida Icosaédrica Cápsida Compleja

importante en la adsorción y penetración del virus en las células huésped. Como ejemplo de estas envueltas explicaremos la estructura del virus de la gripe y el VIH.

Virus de la gripe: En el interior de la cápsida, de tipo helicoidal flexible, se encuentra el material genético, ARN de cadena sencilla y algunas enzimas que son imprescindibles para la replicación del virus.Posee una envuelta flexible en la que sobresalen una serie de espículas de naturaleza glucoproteica entre las que destacan las que tienen actividad neuraminidasa, enzima que facilita el acceso del virus a través de las capas mucosas del epitelio respiratorio hasta alcanzar las células huésped. Otras espículas contienen hemaglutininas que confieren al virus la capacidad de unirse a los eritrocitos y producir su aglutinación. Probablemente, el papel de este enzima sea el de facilitar la adsorción del virus a la superficie de la célula huésped.En la base de la envoltura se encuentra una proteína no glucosilada, la proteína matricial o proteína M que contribuye a la estabilización de la envoltura.

El VIH es un Retrovirus. La cápsida tiene forma de tronco de cono y encierra en su interior, además de las dos moléculas de ARN, una serie de enzimas de origen virásico que intervienen en el proceso infectivo que son la transcriptasa inversa, la ribonucleasa, la integrasa y la proteasa.

Su envuelta contiene 72 espículas externas de naturaleza glucoproteica, que corresponden a las denominadas Gp41 y Gp120. Esta última es la que permite la adhesión del virus a los receptores de membrana CD4 de los linfocitos T (células huésped), mientras que la proteína Gp41 está relacionada con la fusión entre las envueltas de virus y linfocito y, por tanto, con la penetración. Asociadas a la envoltura se encuentran también proteínas de origen celular como los componentes I y II del Complejo mayor de histocompatibilidad (CMH) adquiridos durante la liberación de los nuevos viriones por gemación. Bajo la bicapa lipídica se encuentra una capa proteica formada por la proteína P17 que estabiliza los componentes de la envoltura.

El ciclo vital de los virus: fases y tipos4

Virus de la gripe

El ciclo vital de un virus comprende el conjunto de hechos que tienen lugar desde que el virus toma contacto con la célula huésped hasta que sale de la misma y su finalidad es la multiplicación del virus.

Las diferentes etapas de este ciclo tienen un desarrollo muy diferente de unos virus a otros, pero en términos generales, se pueden distinguir las siguientes fases: Adsorción, penetración, eclipse (replicación, transcripción y traducción del ácido nucleico virásico), ensamblaje y liberación.

Pueden darse dos tipos de ciclos infectivos por parte de los virus, un ciclo lítico, en el que la infección y multiplicación de las partículas virásicas en el interior de una célula conduce a la lisis y muerte de la misma o, en ciertos tipos de virus (virus atemperados), puede tener lugar un ciclo lisogénico, en el que el ácido nucleico virásico se integra en el cromosoma celular y, de ese modo, permanece sin causar la muerte celular, pasando a las células hijas cuando la célula infectada se divide.

ADSORCIÓN.- Es el proceso mediante el que se establece contacto entre la cápsida o la envoltura del virus y la superficie de la célula a través de receptores específicos de los mismos. Esta es la causa de que cada virus sea capaz de infectar un tipo celular específico de cada organismo.

En el caso de los bacteriófagos complejos (de simetría binal) las proteínas que forman la placa basal y las fibras caudales que salen de la misma, toman contacto con receptores de la pared celular bacteriana y terminan por anclarse a ella. Los componentes de la pared celular que sirven como receptores son lipopolisacáridos y proteínas de la pared celular, ácidos teicoicos, flagelos o pili.

En los virus animales la adsorción se produce mediante la colisión al azar del virus con una proteína receptora, generalmente una glucoproteína, de la membrana de la célula huésped.

Los virus vegetales no suelen presentar mecanismos específicos de adsorción, ya que su entrada a la célula huésped se produce al azar, a través de lesiones o roturas mecánicas en los tejidos vegetales o, de forma muy frecuente, a través de las picaduras de insectos.

PENETRACIÓN.- El virus atraviesa las cubiertas celulares (membrana o pared celular) introduciéndose en el citoplasma celular. Según el tipo de virus, puede penetrar la partícula virásica completa, sólo el ácido nucleico o, a veces, el ácido nucleico acompañado de ciertas proteínas enzimáticas presentes en el virus que son imprescindibles para su multiplicación intracelular.

En los bacteriófagos, la penetración se produce a partir del momento en que la placa basal está firmemente asentada sobre la pared celular bacteriana. Se producen cambios conformacionales en la cola del fago. La vaina se contrae y el tubo central es empujado a través de la pared bacteriana. El ADN es expulsado de la cabeza y, a través del tubo, es inyectado en el citoplasma de la bacteria. En la rotura de la pared pueden intervenir enzimas hidrolíticas procedentes del virus.

En los virus animales la penetración puede ocurrir de diversas formas aunque, generalmente, la entrada se produce por endocitosis. La región de la membrana a la que el virus se ha adsorbido sufre una invaginación y el virus queda englobado en una vesícula de endocitosis. La liberación del virus en el citoplasma celular puede ocurrir por intervención de los lisosomas celulares o por acción de enzimas hidrolíticos procedentes del propio virus. En muchos virus con envoltura, la penetración es el resultado de la fusión entre la membrana plasmática de la célula huésped y la bicapa lipídica de la envoltura virásica.

FASE DE ECLIPSE.- Es la etapa en la que el virus desaparece como tal y no puede ser puesto de manifiesto mediante ningún tipo de técnica. El ácido nucleico del virus va a ser duplicado para obtener los genomas de las nuevas partículas virásicas, asimismo, va a ser

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transcrito para formar copias de ARN-m que contienen la información genética del virus. En los ribosomas celulares los ARN-m van a ser traducidos para formar las proteínas componentes de la cápsida y las proteínas enzimáticas virásicas que se integrarán en la nucleocápsida de los nuevos viriones. Estos procesos difieren notablemente de unos virus a otros, de acuerdo con el tipo de ácido nucleico y ocurren en el núcleo y el citoplasma celulares, usando la maquinaria metabólica de la célula.

En los virus más sencillo, sólo son necesarias las enzimas celulares para conseguir la multiplicación, pero, en muchos casos, la duplicación o la transcripción requieren la intervención de enzimas virásicas no presentes en la célula huésped. En virus ADN de doble cadena (fagos T, adenovirus, virus del herpes, etc.), el ADN se

duplica de manera semiconservativa usando las polimerasas, helicasas, etc. celulares formando numerosas copias del genoma virásico. La transcripción, mediante la ARN polimerasa celular, permite la obtención de ARN,s mensajeros con información correspondiente al virus, que, traducidos en los ribosomas, originan las proteínas de los nuevos virus.

En los virus ARN de cadena sencilla, pueden darse distintas posibilidades: En Retrovirus como el VIH y el virus del sarcoma de Rous, el ARN simple es replicado a partir de un enzima virásico, la transcriptasa inversa, que forma una hebra de ADN complementaria al ARN virásico usado como molde. Se origina sí una molécula híbrida, con una hebra de ARN y otra de ADN. El mismo enzima es responsable, actuando como ribonucleasa, de hidrolizar la hebra de ARN, quedando una hebra sencilla de ADN, que es duplicada también por acción de la transcriptasa inversa, dando como resultado una doble hélice de ADN. Este se integra en un cromosoma de la célula huésped en forma de ADN proviral o provirus. En ese estado es transcrito para formar mensajeros y nuevas copias del ARN simple del virus.

ENSAMBLAJE.- Las copias de ácido nucleico virásico obtenidas en la etapa anterior, se asocian a las proteínas constituyentes de la cápsida para formar nuevas partículas de virus o viriones.

El ensamblaje es un proceso espontáneo en el que las subunidades o capsómeros que forman parte de la cápsida se van asociando en torno a la molécula de ácido nucleico viral. Las proteínas de la cápsida son el resultado de la traducción de genes tardíos y, de forma parecida a como se organizan las moléculas proteicas para adquirir su estructura espacial, se van acoplando unas con otras.

En el caso de virus complejos como los bacteriófagos, en los que el número de proteínas diferentes que forman la cabeza y la cola es muy elevado, el proceso de autoensamblaje requiere la intervención de proteínas virales que, a modo de enzimas, facilitan el acoplamiento de los diferentes componentes del virus.

LIBERACIÓN.- En esta etapa los nuevos viriones abandonan la célula huésped y quedan en disposición de infectar nuevas células.

En los bacteriófagos, la liberación viene acompañada en muchas ocasiones de la lisis y muerte celular. En E. coli, unos 22 minutos después de la infección, la célula bacteriana muere y se liberan en torno a 300 nuevos viriones T4. En la liberación intervienen enzimas que son el resultado de la traducción de genes del fago. Así, interviene una lisozima que destruya la pared celular de la bacteria y otras enzimas que actúan sobre la membrana plasmática. En ciertos casos, como los fagos ADN filamentosos, la liberación no trae como resultado la lisis bacteriana, ya que los nuevos viriones son secretados al exterior.

En los virus animales, el mecanismo de liberación depende de sí se trata de virus desnudos o con envoltura. En el primer caso, la lisis celular produce la liberación de las partículas virásicas. En el caso de los virus con envoltura, la salida se produce por gemación, la nucleocápsida del virus establece contacto con la membrana plasmática de la célula huésped que, acaba rodeándola para formar la envuelta del virus. En ciertos grupos de virus, la envuelta se forma a partir de la membrana nuclear o la de órganos citoplasmáticos como R. endoplasmático o Aparato de Golgi, de esa forma, los nuevos virus llegan hasta la membrana plasmática como si se tratase de un producto de secreción.

Las causas de la lisis de las células animales infectadas por virus son muy variadas y dependen de cuál sea el virus infectante. Pueden ser resumidas en las siguientes:

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El virus inhibe la síntesis de ADN, ARN y proteínas celulares, esta situación conduce a la muerte.

La infección virásica afecta a los lisosomas celulares que vierten su contenido enzimático en el citoplasma celular.

La infección viral afecta a la membrana plasmática donde se insertan proteínas de origen viral. Por esta razón, la célula infectada es reconocida como extraña por el sistema inmune y es destruida.

La acumulación de productos virales en el citoplasma celular tiene efectos tóxicos para la célula huésped.

Ejemplos de ciclos líticos: Fagos ADN y retrovirus (VIH)FAGO T4 de E. coli.

Una vez que se ha producido la adsorción y el ADN del virus penetra en el citoplasma bacteriano, se detiene la síntesis de ADN, ARN y proteínas de la célula huésped y la célula se ve obligada a comenzar la síntesis de los componentes virales. Sólo dos minutos después de la inyección del ADN, la ARN polimerasa de E. coli comienza a transcribir el genoma virásico para formar ARN,s mensajeros. En primer lugar se transcriben los genes que contienen la información correspondiente a aquellas proteínas que permiten controlar la célula huésped y duplicar el ADN virásico. Algunas de estas proteínas permiten la hidrólisis del ADN bacteriano para que los nucleótidos resultantes sean empleados como materia prima para la duplicación del genoma del fago, otras proteínas virásicas modifican la ARN polimerasa de la bacteria a fin de que reconozca preferentemente los promotores del ADN del virus en lugar de los del cromosoma bacteriano, de forma que los genes del virus sean transcritos de forma preferente frente a los de la bacteria.

A continuación comienza la duplicación del ADN del fago. Inmediatamente después, el ADN ha de ser glucosilado, de esta forma queda protegido frente a la acción de enzimas bacterianas, las endonucleasas de restricción o restrictasas, que lo destruirían.

Después de la duplicación del ADN virásico se produce la transcripción de los genes tardíos, es decir, aquellos que codifican las proteínas de la cápsida del fago y las enzimas necesarias para permitir el ensamblaje y la liberación de los viriones. Finalmente, se produce la lisis de la bacteria y la liberación de los nuevos fagos.

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RETROVIRUS. Los Retrovirus son virus con envuelta cuyo genoma está constituido por ARN de cadena

sencilla. A este grupo pertenecen virus de enorme interés para el hombre como el VIH, responsable del SIDA y virus oncogénicos (productores de tumores) como el del sarcoma de Rous.

El VIH penetra en sus células huésped (linfocitos T4 o colaboradores) por gemación. Las proteínas Gp 120 de la envuelta del virus se unen de manera específica a los receptores CD4 existentes en la membrana de las células inmunitarias. La fusión entre las membranas celular y virásica es mediada por la proteína Gp41 de la envuelta del VIH. La nucleocápsida del virus queda, de esta manera, en el citoplasma celular. La cubierta proteica es reabsorbida por acción de una proteasa virásica y se liberan las dos unidades de ARN virales junto con las enzimas del VIH necesarias para su multiplicación. Una de ellas, la transcriptasa inversa, sintetiza una hebra de ADN complementaria del ARN virásico. Se forman así, moléculas bicatenarias híbridas, con una hebra de ARN y otra de ADN. Una ribonucleasa del virus (en realidad un componente de la transcriptasa inversa) produce la hidrólisis de la hebra de ARN y la sustituye por una nueva de ADN. De esta forma, se habrán obtenido dos moléculas de ADN de doble cadena (una por cada una de las moléculas de ARN iniciales).

Las dos moléculas de ADN penetran en el núcleo celular y, con ayuda de otro enzima virásico, llamado integrasa, se insertan en el ADN del huésped. En este estado latente, provirus, el VIH puede permanecer sin mostrar signos de actividad. El provirus puede inducir al linfocito a que los genes virásicos sean transcritos, formándose copias del ARN virásico y ARN,s mensajeros que serán traducidos en los ribosomas celulares para formar las proteínas del VIH.

Finalmente, se produce el ensamblaje y los nuevos virus son liberados por gemación, rodeándose de porciones de la membrana plasmática del linfocito que formarán parte de la envuelta del VIH.

Los virus atemperados. Ciclo lisogénico

Muchos fagos ADN son capaces de establecer una relación diferente con la célula huésped. Tras la adsorción y penetración, el ADN del virus se integra en el cromosoma de la bacteria y así queda, en estado latente (por lo que a los virus que así se comportan se les llama virus atemperados) o de profago, duplicándose cuando lo hace el cromosoma bacteriano y siendo transmitido a las células hijas, originando clones de células en las que está presente el genoma virásico.

Las bacterias que portan el profago se denominan bacterias lisogénicas. Las bacterias que poseen un profago (bacterias lisogénicas) son inmunes a la infección por el mismo fago pero, en determinadas circunstancias, se produce la inducción del profago, esto es, el ADN virásico comienza a replicarse y a transcribirse para iniciar un ciclo lítico. El fago λ (lambda), virus con ADN de doble cadena, que infecta a la bacteria E. Coli presenta un ciclo lítico-lisogénico.

La lisogenia parece ser un mecanismo adaptativo por parte de los virus. En situaciones de escasez de nutrientes, las células bacterianas degradan sus ARN,m y sus proteínas antes de entrar en estado de inactividad. En esta situación los fagos no pueden multiplicarse. Ahora bien, si el virus se integra en forma de profago, puede permanecer dentro de la célula huésped permaneciendo inactivo mientras también lo hace la bacteria.

PRIONES Los priones son agentes infecciosos constituidos exclusivamente por proteínas, es

decir, sin material genético. Su descubrimiento en 1.982 por Prusiner supuso una pequeña revolución en el mundo de la Biología. El hecho de que una proteína tuviese carácter infectivo y que unidades de esa proteína, desprovistas de ácidos nucleicos, pudiesen infectar células vivas y causar enfermedades era algo absolutamente impensable. El término que los designa, prión, procede de proteína infecciosa.

Los priones se consideran responsables de una serie de patologías en el ganado, como el scrapie o prurito lumbar de las ovejas y cabras, y la enfermedad de las vacas locas o encefalopatía espongiforme. También se han revelado como las responsables de ciertas enfermedades en el hombre, entre ellas la enfermedad de Creutzfeldt-Jacob (variante humana

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del mal de las vacas locas), el kuru y el insomnio familiar letal. En todos los casos se trata de enfermedades incurables que afectan al sistema nervioso.

Las investigaciones sobre la naturaleza de estas enfermedades, la naturaleza de los priones y su mecanismo de acción se aceleraron de manera importante a raíz de la aparición de un brote de gran extensión de la enfermedad de las vacas locas en el Reino Unido durante la década de los años 90 del siglo pasado, desde dónde la enfermedad se expandió por todo el continente europeo, registrándose numerosos casos de vacas afectadas en buen número de países.

En 1.996 se relacionó la enfermedad del ganado con las encefalopatías en la especie humana, llegando a sospecharse que el agente responsable del mal de las vacas locas pudiese pasar a la especie humana, causando una variante de la enfermedad de Creutzfeldt-Jacob. Como medida preventiva para evitar el contagio a la especie humana se sacrificaron en toda Europa centenares de miles de vacas, se prohibió la venta de algunas piezas de reses sanas en las que se sospechaba que la concentración de priones era mayor y se prohibió la exportación de carnes por los países afectados por el brote epidémico.

Mecanismos de acción, de infección y propagación:Las células fabrican, en condiciones normales, una proteína llamada PrPc (proteína

priónica celular) que se encuentra en la membrana de las células nerviosas y otras células. La función de la PrPc parece estar relacionada con los mecanismos de adhesión e identificación celular.

Existe una forma anormal de la proteína llamada PrPs (proteína priónica del scrapie) o prión. Esta proteína parece ser el resultado de una mutación que afecta a un solo codón del gen priónico. El cambio, que significa la sustitución de una prolina por leucina, da como resultado un plegamiento diferente de la cadena polipeptídica, por lo que la PrPs presenta una estructura espacial distinta a la de la proteína priónica normal.

La proteína mutada, responsable de las alteraciones neurológicas propias de las enfermedades priónicas, puede permanecer sin alterar las células durante años y sin ser reconocida como extraña por el sistema inmunitario.

A determinadas concentraciones, la PrPs tiene capacidad para asociarse a la proteína normal, acoplándose a ella y le provoca un cambio en su conformación espacial, por lo que la PrPc es transformada en PrPs. Este dímero puede unirse a dos nuevas proteínas normales, las modifica y forma un tetrámero. De esta forma, se produce una especie de efecto dominó por el que la polimerización de las proteínas anormales termina dañando a la célula afectada que se destruye y libera priones. Estos penetran en otras células y las afectan. Se han descubierto receptores de membrana que podrían participar en la transformación de proteínas normales en priones.

La transmisión o contagio de las encefalopatías entre individuos se produce por ingestión de tejidos afectados, bien de tejido cerebral o de estructuras de origen nervioso. El ganado afectado durante la epidemia del mal de las vacas locas se contagió por el consumo de piensos fabricados con despojos de reses enfermas.

En humanos, el contagio puede producirse por trasplante de órganos u otras prácticas quirúrgicas. En el caso del kuru, la transmisión se produce por las prácticas rituales de canibalismo de algunas tribus de Nueva Guinea. La nueva variante de la enfermedad de Creutzfeldt-Jacob debe haberse transmitido al hombre por consumo de órganos considerados de alto riesgo procedentes de ganado vacuno. Se desconoce cómo los priones ingeridos resisten la acción de los jugos digestivos y son capaces de alcanzar e infectar las células nerviosas.

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VIROIDES: Algunas enfermedades de las plantas están causadas por un grupo de agentes infecciosos

que se denominan viroides. Se trata de unidades de ARN circular monocatenario desnudo, que no actúan como ARN mensajeros sino interfiriendo la expresión de algunos genes y nunca se traducen a proteínas.

Pueden transmitirse entre plantas por medios mecánicos, a través del polen o de insectos. La infección causa generalmente una atrofia en el crecimiento de la planta que se suma a un desarrollo anormal de hojas y tallos.

Los microorganismos y las enfermedades infecciosas humanas: Pie de atleta.- Es una infección micótica producida por hongos dermatofitos (que se

alimentan de queratina); se incluyen aquí el Trichophyton rubrum y en menor proporción, el Epidermophyton floccosum. Afecta los pliegues interdigitales, la planta y los bordes del pie e incluso uñas y pelo.

El pie de atleta causa enrojecimiento y picor constante. Algunos casos pueden presentarse sin síntomas, excepto por la característica maloliente de la infección. Es frecuente ver también grietas, ampollas y escamas en el área afectada.

El contagio es por transmisión directa de persona a persona, así como de superficies húmedas donde el hongo persiste por meses, tales como piscinas, baños, duchas, toallas, alfombras, en cuarteles, colegios, saunas, hoteles y gimnasios. El mantener el pie húmedo (sudor, por ejemplo) por tiempos prolongados y uso de calzado cerrado como las botas aumenta el riesgo de aparición o permanencia de la infección pues crea un ambiente cálido, húmedo y oscuro favorable para el hongo.

Salmonelosis.- Es una infección alimentaria provocada por la bacteria Salmonella sp. La bacteria se transmite por agentes fecales o por alimentos contaminados y produce una endotoxina muy potente que afecta al intestino, la sangre, el bazo y los ganglios linfáticos. Produce fuertes diarreas, fiebre alta y manchas rosadas en el tronco. Algunos pacientes, supuestamente curados, son portadores y pueden contaminar alimentos por manipulación. Las llamadas fiebres tifoideas están causadas por bacterias de este mismo género.

SIDA.- Síndrome de inmunodeficiencia adquirida. Causada por una infección con VIH.

El virus infecta y puede llegar a destruir los linfocitos T que parasita. El sistema inmune se va deprimiendo y debilitando progresivamente, siendo el organismo blanco de todo tipo de infecciones oportunistas

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Enfermedad de Creutzfeldt-Jakob.- Es causada por priones que producen demencia, degeneración neuronal y pérdida de coordinación en el hombre. La aparición en 1994 del síndrome en varios pacientes que habían consumido carne de vacuno afectadas por el mal de las vacas locas permite sospechar una relación entre ambas.

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TEMA 15. APLICACIONES DE LOS MICROORGANISMOS

Concepto de microbiología industrial.

La Microbiología Industrial puede definirse diciendo que es la parte de la Microbiología que se ocupa de las aplicaciones industriales de los microorganismos.

Desde otro punto de vista puede decirse también que los procesos de la Microbiología Industrial constituyen aquellos procesos industriales catalíticos basados en el uso de microorganismos.

La Microbiología Industrial se ocupa de producción de bienes y servicios con células microbianas. Por lo tanto la Microbilogía Industrial representa una parte, seguramente la más importante, de la Biotecnología.

Aplicaciones de las fermentaciones: La fabricación del pan y del yogur como ejemplos de la utilidad de los microorganismos en el proceso de transformación de los alimentos.

La fabricación del pan: La fermentación del pan ocurre en varias etapas, en la masa húmeda de harina (la

denominada masa de pan que es una mezcla de agua, harina de trigo, centeno, cebada, arroz o maíz; sal y levaduras) que se utiliza como punto de partida, existen amilasas que hidrolizan el almidón y liberan maltosa. A continuación se añade una cepa de panadería de Saccharomyces cerevisae que contiene maltasa y otras enzimas. La levadura se deja que actúe en condiciones aerobias por lo que la acumulación de alcohol es mínima y se registra una elevada producción de CO2 que hace subir la masa y proporciona la suave textura de muchos panes.

Fabricación de productos lácteos: Todos los productos lácteos fermentados derivan de técnicas de fabricación similares,

en las que el ácido producido mediante actividad bacteriana provoca la desnaturalización de las proteínas. Para llevar a cabo este proceso suele inocularse la leche con un cultivo inicial, se incuba a la temperatura óptima y a continuación se detiene el crecimiento bacteriano mediante enfriamiento. Los cultivos de especies de Lactobacillus y de Lactococcus lactis se utilizan para conferir aroma y para la producción de ácido.

El yogur es producido por un cultivo iniciador especial en el que están presentes dos bacterias principales en una proporción 1:1, Streptococcus termophilus y Lactobacillus bulgaricus. El primero produce ácido, mientras que los componentes del aroma son formados por el segundo. El yogur recién preparado contiene 109 bacterias por gramo. Recientemente, otras especies bacterianas se usan en la fabricación de yogur (Bifidobacterias, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei, etc.)

También se obtienen mediante fermentación de la leche otros productos como el kefir y los quesos. En este último caso, además de bacterias se usan especies de levaduras como Penicillium en variedades como el roquefort, el camembert o el brie.

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