Arqueobacterias y eubacterias. Clasificación por su forma, nutrición y tipo de pared. Funciones de nutrición, reproducción y relación. Protoctitas: algas y hongos. Hongos. Enfermedades.
1. Cita cuatro enfermedades infecciosas producidas por agentes patógenos e indica el agente responsable, el grupo a que pertenece y la vía de contagio.
-Infecciones bacterianas :
El cólera, es una bacteria anaerobia que se transmite a través del agua. El vibrió llega al intestino por la bebida y allí libera toxinas que lesionan la mucosa y producen una diarrea que conduce a la deshidratación y la muerte.
La tuberculosis se produce por una bacteria, denominada bacteria de Koch, que se propaga a través del aire y por contagio a través de objectos, coloniza las vías respiratorias y destruye los pulmones.
La tuberculosis se produce por una bacteria, denominada bacteria de Koch, que se propaga a través del aire y por contagio a través de objectos, coloniza las vías respiratorias y destruye los pulmones.
- Infecciones por hongos:
La candidiasis, producida por una levadura (llevat) que coloniza y se reproduce en las mucosas genital y digestiva. Se contagia de manera indirecta por contacto con objetos o piezas de vestir, o de manera directa, a través de relaciones sexuales.
- Infecciones per protozous:
La enfermedad del sueño, producida por una variante del Trypanosoma, que afecta primero a los vasos sanguíneos, pero puede llegar al sistema nervioso central y causar inflamación cerebral y medular. El hombre es el principal afectado por esta enfermedad, que es común al centro y al oeste de África y se transmite por la picadura de la mosca tse-tse.
- Infecciones víricas
La gripe, producida por un virus que se transmite de una persona a otra a través del aire. Se instala en las membranas respiratorias y raramente accede al pulmón, pero facilita la colonización posterior de éste por bacterias. Produce fiebre, dolor de garganta, dolores musculares y articulares.
2. Cita tres ejemplos de microorganismos patógenos e indica:
- El tipo de microorganismo.
- La enfermedad que produce.
- La vía de contagio.
Son ejemplos de microorganismos patógenos las bacterias, los hongos, los protozoos o virus, ya que son capaces de producir una infección.
Infecciones bacterianas:
- Cólera: su vía de contagio es el agua.
- Tuberculosis: el aire, dado que coloniza las vías respiratorias y destruye los pulmones.
- Tétanos: a través de materiales infectados, induciendo a unas contracciones musculares muy potentes.
Infecciones víricas:
- Gripe: la vía de contagio es el aire o el contacto con personas infectadas.
- Rabia: la vía de contagio es la mordedura de algún animal.
Infecciones producidas por protozoos:
- Malaria: su vía de contagio es la picadura de un mosquito.
- Enfermedad del sueño: causada por la mosca tse-tse.
Infecciones bacterianas:
- Cólera: su vía de contagio es el agua.
- Tuberculosis: el aire, dado que coloniza las vías respiratorias y destruye los pulmones.
- Tétanos: a través de materiales infectados, induciendo a unas contracciones musculares muy potentes.
Infecciones víricas:
- Gripe: la vía de contagio es el aire o el contacto con personas infectadas.
- Rabia: la vía de contagio es la mordedura de algún animal.
Infecciones producidas por protozoos:
- Malaria: su vía de contagio es la picadura de un mosquito.
- Enfermedad del sueño: causada por la mosca tse-tse.
3. Define los siguientes conceptos:
- Epidemia y pandemia.
- Patógeno y oportunista.
- Epidemia: Cuando se produce número elevado de casos de una enfermedad que
excede el número previsto en un tiempo determinado, en una colectividad o región.
- Pandemia: Epidemia que alcanza grandes extensiones geográficas de forma casi simultánea, con desplazamiento rápido o lento entre continentes.
- Patógeno: Organismos vivos (bacterias, hongos o protozoos) o estructura acelular (virus) capaces de infectar un huésped y producir una enfermedad.
- Oportunista: Son microorganismos que se encuentran en el ambiente sin causar daños pero que, bajo determinadas condiciones (baja defensa inmune, cambios ambientales, etc.), pueden volverse perjudiciales.
excede el número previsto en un tiempo determinado, en una colectividad o región.
- Pandemia: Epidemia que alcanza grandes extensiones geográficas de forma casi simultánea, con desplazamiento rápido o lento entre continentes.
- Patógeno: Organismos vivos (bacterias, hongos o protozoos) o estructura acelular (virus) capaces de infectar un huésped y producir una enfermedad.
- Oportunista: Son microorganismos que se encuentran en el ambiente sin causar daños pero que, bajo determinadas condiciones (baja defensa inmune, cambios ambientales, etc.), pueden volverse perjudiciales.
4. Explica la estructura general de las bacterias.
Estructuras principales de las bacterias:
1. Cápsula bacteriana: Se trata de una capa externa presente en algunas bacterias. Está compuesta, entre otras cosas, por polímeros de glucosa y glucoproteínas. Entre sus funciones destacan: regulación de sustancias con el medio externo, reservorio de agua, permitir la adherencia a tejidos del huésped, etc.
2. Pared bacteriana: Envoltura rígida que mantiene la forma de la célula frente a los cambios de presión osmótica y regula el paso de iones. Gracias a la tinción Gram permite observar dos tipos de bacterias: gram positiva (más cantidad de mureina) y de gram negativa (menor cantidad de la capa mureina).
3. Membrana plasmática: Limita el citoplasma y regula el paso de sustancias. Las diferencias con respecto a las células eucariotas son: la ausencia de colesterol y la presencia de mesosomas (invaginaciones de la membrana hacia el interior que incrementan la superficie y contienen enzimas que realizan numerosos procesos como el de la respiración celular o fotosíntesis, y que contienen ADP polimerasa para la replicación).
4. Citoplasma: Disolución gelatinosa de agua y proteínas que contiene el material genético. Contiene además otros elementos que nombraremos a continuación.
5. Ribosomas: para la síntesis proteica.
6. Inclusiones: sustancias de reserva que se acumulan en momentos de abundancia o residuos metabólicos sin membrana.
7. Vesículas: Acumulan sustancias, especialmente gases que aseguran la flotabilidad de la bacteria fotosintética.
8. Material genético: ADN circular y bicatenario que carece de histonas.
9- Pilit y fimbrias: Estructuras tubulares que presentan las bacterias gram negativas que sirven de anclaje para la bacteria. Las fimbrias son muchas y cortas y se encuentran en la pared y la cápsula. Los pilit atraviesan la membrana plasmática y ,a menudo, son utilizados para transportar sustancias del interior de la bacteria a otras bacterias.
10. Flagelos: Indispensables para el movimiento de la bacteria. Pueden tener un solo flagelo, flagelos distribuidos por toda la superficie o agrupados. Presentan un cuerpo basal inserto en la membrana plasmática. Pueden girar y permiten transmitir el movimiento de giro al filamento. Otros dos discos son fijos, anclados a la capa de mureina.
5. Relaciona las bacterias con el origen de las mitocondrias y los cloroplastos.
El ADN presente en las mitocondrias y los cloroplastos se relaciona con el ADN de las bacterias, en que es el mismo tipo de ADN presente en estos orgánulos y las bacterias, es decir, en ambos casos el ADN es de tipo circular de doble cadena, no histónico (no presenta histonas), empaquetado y compactado dentro del nucleoide (bacterias), y dentro del estroma del cloroplasto y matríz mitocondrial.
Según la teoría endosimbiótica propuesta por Lin Margulis, una bacteria heterótrofa depredadora capturó por fagocitos pero no destruyó a una célula procariota heterótrofa aerobia, dando origen a las mitocondrias.
Posteriormente una célula huésped aerobia incorporó una bacteria fotosintetizadora para originar a los cloroplastos,
Si comparamos el ADN de las bacterias con el ADN de las mitocondrias y cloroplastos es el mismo; una única molécula circular de ADN no histónico, compactada y plegada.
Ambos orgánulos celulares tienen capacidad de reproducción (formar nuevas mitocondrias y cloroplastos) y fabricar proteínas exclusivas de ambos orgánulos.
Este vestigio o prueba molecular aseguran que tanto las mitocondrias como los cloroplastos se originaron por procesos endosimbióticos, razón por lo que a esta teoría se la conoce como Teoría Endosimbiótica.
6. Define qué tipo de organismo son las bacterias y las levaduras. Explica brevemente su papel en la industria. Cita, al menos, un ejemplo de cada caso.
- Bacterias: Son microorganismos que pertenecen al reino de las moneras y que pueden ser autótrofos o heterótrofos, anaerobios o aerobios, facultativos o no. Son los más antiguos y numerosos en la naturaleza y soportan temperaturas extremas. Pueden vivir individualmente o formar colonias y, son capaces de nutrirse y relacionarse con el medio por sí mismos. Según las secuencias del ARN ribosómico encontramos dos grandes grupos: eubacterias (más abundantes y recientes) y arqueobacterias (menos abundantes y más antiguas, adaptadas a vivir en ambientes extremos: termófilas, acidófilas, etc).
Por otro lado, las levaduras también se utilizan mucho en la industria, principalmente para la biodegradación del petróleo, tratamiento de aguas residuales, en la minería o como biocarburantes. Tienen mucha importancia económica porque intervienen en la elaboración de vinagre (acetobacter sobre el vino), productos lácteos como yogures, cuajadas, la elaboración de quesos y mantecas.
- Levaduras: Son un tipo de hongos unicelulares que forman colonias y que pertenecen, por tanto, al reino de los hongos. Se reproducen asexualmente por gemación y su ciclo de vida es diplohaplonte, lo que quiere decir que tiene dos fases, una sexual y otra asexual. Uno de los más importantes es Saccharomyces cerevesiae
En cuanto a su importancia, las levaduras son imprescindibles en las fermentaciones tanto alcohólica (obtención de pan, bebidas alcohólicas como el vino, la cerveza y también el vinagre).
Es por ello que su interés industrial es muy grande.
El ADN de la levadura fue el primer material genético eucariota secuenciado totalmente.
7. Haz un dibujo de una bacteria y nombra sus estructuras. Explica la relación de las bacterias con el origen de las mitocondrias y los cloroplastos.
La relación entre las bacterias con el origen de las mitocondrias y los cloroplastos está explicado en el ejercicio 5 a través la Teoría Endosimbiótica.
8. ¿Qué mecanismos pueden utilizar las bacterias para intercambiar sus genes?. Explícalos brevemente.
En el caso de las bacterias, existen tres mecanismos de intercambio de material genético entre individuos llamados parasexuales que proporcionan una fuente de variabilidad genética: transformación, conjugación y transducción.
La existencia de estos mecanismos permite la construcción de mapas genéticos en bacterias.
Conjugación: En determinadas condiciones, fragmentos de ADN exógeno (plásmidos) procedentes de una bacteria F+ por medio de los pili pueden entrar en el interior de otras bacterias F-. Si el ADN se integra en el cromosoma bacteriano se forma un episoma. Cuando esta bacteria intercambie de nuevo este fragmento, puede incorporar nuevos genes de la bacteria donante F+.
Transformación: Las bacterias pueden captar fragmentos de ADN del exterior procedentes de la lisis de otras bacterias o de otras células e integrarlos en su cromosoma.
Transducción: No necesita del contacto físico entre dos estirpes bacterianas. El vehículo o vector que transporta ADN de una bacteria a otra es un virus transmidor , un bacteriófago. El material genético del virus se incorpora en el cromosoma bacteriano iniciando un ciclo lisogénico. Cuando inicia el ciclo lítico puede liberar genes de la bacteria huésped y transmitirlos a la nueva bacteria huésped.
9. Explica los procesos en los que intervienen los siguientes microorganismos:
Levaduras: Son un tipo de hongos unicelulares que forman colonias y que pertenecen, por tanto, al reino de los hongos. Se reproducen asexualmente por gemación y su ciclo de vida es diplohaplonte, lo que quiere decir que tiene dos fases, una sexual y otra asexual. Uno de los más importantes es Saccharomyces cerevesiae
En cuanto a su importancia, las levaduras son imprescindibles en las fermentaciones tanto alcohólica (obtención de pan, bebidas alcohólicas como el vino, la cerveza y también el vinagre).
Es por ello que su interés industrial es muy grande.
El ADN de la levadura fue el primer material genético eucariota secuenciado totalmente.
Rhizobium: Microorganismo procariota simbiótico de plantas leguminosas como lentejas. guisantes, habas, etc. Se reproduce en las raices de estas plantas formando nódulas radicales capaces de fijar el Nitrógeno atmosférico, reducirlo a amoníaco y fabricar materia orgánica que suministra a la planta huésped. Acambio la planta lo protege y alimenta.
Lactobacillus: Bacteria beneficiosa capaz de fermentar la lactosa de la leche y obtener productos derivados de la leche como yogures, cuajadas, requesones y quesos por fementación láctica.
Bacterias biodegradantes: Bacterias capaces de digerir sustancias tóxicas, de desecho o contaminantes por procesos de fermentación llamados biodegradación o bioremediación. Bacterias que descomponen el petróleo, bacterias utilizadas en el tratamiento de aguas residuales y en procesos de potabilización o impidiendo la eutrofización de las aguas
10. Explica la importancia biológica de los microorganismos en los siguientes casos y pon algún ejemplo de cada uno.
- Industria farmaceutica: Los antibióticos, compuestos químicos antimicrobianos sintetizados por hongos como la penicilina, la estreptomicina y actualmente las tetraciclinas.
- Industria alimentaria: Por fermentación alcohólica bebidas como el vino, el cava, la cerveza, el sake. Productos como el pan, el vinagre.
- Ciclos biogeoquímicos: Los microorganismo intervienen directamente en los ciclos biogeoquímicos del C, N, S y P. Ejemplos: El Thiobacterium oxida el ácido sulfídrico a azufre y el Thiobacillus oxida el azufre a sulfatos. Bacterias fijadoras del nitrógeno atmosférico como el Nostoc, Azotobacter, Clostridium y Rhizobium. También los Nitrosomonas que oxidan el amoníaco a nitritos y el Nitrobacter que convierten los nitritos a nitratos.
11. Haz un dibujo de una bacteria y señala sus estructuras. Explica la relación de las bacterias con el origen de
mitocondrias y cloroplastos (6 puntos).
El alumno deberá dibujar una bacteria y señalar la cápsula, la pared celular, la membrana plasmática con mesosomas, el
cromosoma bacteriano, los ribosomas y los flagelos y hacer referencia a la teoría de la endosimbiosis (similitud
estructural de mitocondrias y cloroplastos con bacterias: presencia de DNA circular, ribosomas 70S, etc).
12. Explica brevemente los siguientes conceptos (3 puntos):
a) Transformación bacteriana
b) Transducción bacteriana
c) Conjugación bacteriana
a) Transformación bacteriana: es el mecanismo mediante el cual las bacterias pueden captar del medio fragmentos de DNA procedentes de la lisis de otras bacterias o de otras células e integrarlos en su cromosoma.
b) Transducción: proceso de intercambio de DNA mediado por un bacteriófago.
c) Conjugación: proceso de transferencia de un fragmento de DNA, en forma de plásmido, de una bacteria a otra, a través de pili.
13. Explica la importancia biológica de los microorganismos en los siguientes casos y pon algún ejemplo de cada uno indicando el nombre del microorganismo (3 puntos):
12. Explica brevemente los siguientes conceptos (3 puntos):
a) Transformación bacteriana
b) Transducción bacteriana
c) Conjugación bacteriana
a) Transformación bacteriana: es el mecanismo mediante el cual las bacterias pueden captar del medio fragmentos de DNA procedentes de la lisis de otras bacterias o de otras células e integrarlos en su cromosoma.
b) Transducción: proceso de intercambio de DNA mediado por un bacteriófago.
c) Conjugación: proceso de transferencia de un fragmento de DNA, en forma de plásmido, de una bacteria a otra, a través de pili.
13. Explica la importancia biológica de los microorganismos en los siguientes casos y pon algún ejemplo de cada uno indicando el nombre del microorganismo (3 puntos):
a) Industria farmacéutica.
b) Industria alimentaria.
c) Ciclos biogeoquímicos.
Explicar la importancia de los microorganismos en
a) la industria farmaceútica, por ejemplo en la síntesis de antibióticos
(Penicillium),
b) en la industria alimentaria, por ejemplo en las fermentaciones como la fabricación de yogurt (Lactobacillus),
del vinagre (Acetobacter),
c) en los ciclos biogeoquímicos, por ejemplo en la fijación del N2 (Rhizobium).
OTRAS PREGUNTAS SOBRE MICROORGANISMOS
1.- ¿Qué características importantes presentan los plásmidos?
Los plásmidos son capaces de: Aportar toda la información para la conjugación (apareamiento) entre bacterias. En este proceso se puede producir intercambio de plásmidos entre especies o géneros incapaces de intercambiar genes cromosómicos. Conferir resistencia a los antibióticos (penicilina, cloramfenicol, estreptomicina) y otras sustancias tóxicas para las bacterias. Permitir nuevas fuentes de nutrientes. Transformar la bacteria en patógena.
2.- ¿Cuáles son las proteínas que codifica el genoma vírico? ¿Cuál es su función?
Los virus más simples contienen solo ADN o ARN para codificar de 4 a 8 proteínas, aunque existen virus complejos que pueden codificar entre 100 y 200 proteínas distintas. Dichas proteínas pueden ser: Estructurales, que constituyen la estructura final del virión. Enzimáticas, implicadas en la síntesis de los ácidos nucleicos. Aglutinantes, que interactúan con los receptores celulares y capacitan al virión para propagar la infección.
3.- En relación con los ciclos lítico y lisogénico, explica qué seres vivos los llevan a cabo y cuál es su funcionamiento.
Los virus bacteriófago. En la vía lítica se suceden los siguientes hechos: El virus se une a receptores específicos de la pared de la bacteria y le inyecta su ácido nucleico. La entrada del ácido nucleico del virus interrumpe el funcionamiento normal de la bacteria, que pone a disposición del virus su maquinaria celular. Se empieza a fabricar, con la información contenida en el ácido nucleico del virus, componentes víricos (proteínas de la cabeza y cola y ácidos nucleicos). Los componentes víricos fabricados se ensamblan para dar lugar a nuevos virus (unos 100 por célula infectada). Los nuevos virus provocan la rotura enzimática de la pared bacteriana y su muerte. Los viriones liberados inician la infección de otras bacterias. En la vía lisogénica, la infección se inicia como en el caso de la lisis, pero, una vez que el ácido nucleico del virus penetra en la bacteria, se integra en el cromosoma bacteriano (a este fago integrado se le llama profago) y se replica con él. Así, en forma de profago, puede ser transmitido a los descendientes de esta bacteria lisogénica, como cualquier otro gen en los que la expresión de la información esté reprimida. Ahora bien, el profago puede, de manera espontánea o inducido por diversas causas, activarse e iniciar un ciclo lítico.
4.- Clasifica los virus siguientes atendiendo a criterios epidemiológicos y explica brevemente cómo se produce su infección: a) Virus herpes. b) Virus del sarampión. c) Virus de la polio. d) Virus de la fiebre amarilla.
a) Los virus herpes pertenecen a los virus oncogénicos y se adquieren por contacto directo y estrecho, por inyección y por mecanismos aún desconocidos.
Los virus bacteriófago. En la vía lítica se suceden los siguientes hechos: El virus se une a receptores específicos de la pared de la bacteria y le inyecta su ácido nucleico. La entrada del ácido nucleico del virus interrumpe el funcionamiento normal de la bacteria, que pone a disposición del virus su maquinaria celular. Se empieza a fabricar, con la información contenida en el ácido nucleico del virus, componentes víricos (proteínas de la cabeza y cola y ácidos nucleicos). Los componentes víricos fabricados se ensamblan para dar lugar a nuevos virus (unos 100 por célula infectada). Los nuevos virus provocan la rotura enzimática de la pared bacteriana y su muerte. Los viriones liberados inician la infección de otras bacterias. En la vía lisogénica, la infección se inicia como en el caso de la lisis, pero, una vez que el ácido nucleico del virus penetra en la bacteria, se integra en el cromosoma bacteriano (a este fago integrado se le llama profago) y se replica con él. Así, en forma de profago, puede ser transmitido a los descendientes de esta bacteria lisogénica, como cualquier otro gen en los que la expresión de la información esté reprimida. Ahora bien, el profago puede, de manera espontánea o inducido por diversas causas, activarse e iniciar un ciclo lítico.
4.- Clasifica los virus siguientes atendiendo a criterios epidemiológicos y explica brevemente cómo se produce su infección: a) Virus herpes. b) Virus del sarampión. c) Virus de la polio. d) Virus de la fiebre amarilla.
a) Los virus herpes pertenecen a los virus oncogénicos y se adquieren por contacto directo y estrecho, por inyección y por mecanismos aún desconocidos.
b) El virus del sarampión es un virus respiratorio. Su infección se produce generalmente por inhalación de aerosoles (transmisión respiratoria) o por contacto (transmisión mano-nariz o boca-ojo).
c) El virus de la polio pertenece al grupo de los virus entéricos. Se adquiere por ingestión de alimentos y agua (transmisión fecal-oral).
d) El virus de la fiebre amarilla pertenece al grupo de virus transmitidos por artrópodos. Parte del ciclo del artrópodo puede ser evadido por algunos virus por transmisión vertical. Esta infección se puede transmitir transováricamente de una generación a otra.
5.- ¿Qué proteína antivírica ha creado grandes expectativas en la lucha contra los virus?
Los humanos y otros mamíferos, una vez infectadas sus células, sintetizan unas proteínas antivíricas denominadas interferones. La presencia de dichos interferones impide la síntesis de proteínas víricas. Esta proteína se ha podido obtener en cantidades significativas gracias a la ingeniería genética. Se ha demostrado su eficacia en algunos tratamientos, pero la aparición de efectos secundarios ha disminuido las expectativas que en 1980 se crearon sobre su utilización. En biotecnología se continúa investigando sobre sus posibles propiedades anticancerosas.
6.- Lee el siguiente texto: El virus de inmunodeficiencia humana, VIH, que causa el sida, se caracteriza por su mutabilidad y la complejidad de su comportamiento, por lo que la ciencia no ha podido dar aún con un método simple y universal para combatirlo.
La terapia que se aplica en la actualidad para tratar a las personas con síndrome de inmunodeficiencia adquirida en los países desarrollados es la combinación de varios métodos que bloquean el desarrollo del VIH. En España, entre los años 1995 y 1998, el descenso de casos de sida se cifra en torno al 45%. El cambio de rumbo que ha experimentado la epidemia se debe, por una parte, a un buen plan de prevención y, de forma muy especial, a las estrategias desarrolladas para evitar la transmisión por el uso compartido de material de inyección entre usuarios de drogas por vía intravenosa; no hay que olvidar que el 64% de los casos de sida se deben a este mecanismo de transmisión y que ocho de cada diez casos de sida en nuestro país tienen relación directa con el consumo de drogas. Existen tres ideas claves que el Plan Nacional sobre el Sida intenta que estén constantemente en los medios de comunicación: La percepción del riesgo de contraer la infección. Utilización del preservativo en las relaciones sexuales fuera de la pareja estable y seronegativa. Lucha contra la discriminación y la estigmatización que sufren los afectados.
7.- Las encefalopatías subagudas espongiformes transmisibles son causadas por formas acelulares, descritas por Prusiner en 1982. ¿Cómo se denominan los agentes causantes de estas enfermedades? ¿Cómo se propaga la infección?
Prusiner, en 1982, propuso los priones como causantes de ciertas enfermedades degenerativas (hereditarias o contraíbles) de los mamíferos, incluidas las personas (síndrome de Kuru y de Creutzfeldt-Jakob). Describió los priones como pequeñas partículas proteínicas infecciosas. La infección se propaga cuando proteínas infecciosas entran en contacto con las normales situadas en las membranas internas de las neuronas. Se produce entonces una reacción en cadena, en la que las moléculas patológicas atacan a las normales y estas, transformadas en patológicas, a otras normales, etc., extendiendo la infección que invade el cerebro. La acumulación de depósitos de priones, que no son eliminados por el organismo, en las neuronas causa su destrucción. Existen casos de enfermedad de Alzheimer producidos por priones.
8.- ¿Qué tipos de estructuras presentan los virus? Explícalas ayudándote de un dibujo.
Estructura helicoidal. Es el tipo de estructura más simple. Consiste en una hélice de proteínas con el ARN o el ADN protegido dentro de ella. Ejemplo, el virus del mosaico del tabaco. Virus icosaédrico o cuasi-esférico. La cápsida está formada por un icosaedro. Cada una de las 20 caras triangulares está constituida por tres subunidades capsídicas idénticas, haciendo un total de 60 subunidades por cápsida. Ejemplo, el virus de la polio. Existen virus cuya cápsida, ya sea helicoidal o icosaédrica, está envuelta por una cubierta externa adicional, que en muchos casos es un fragmento de la membrana plasmática de la célula huésped. Ejemplo de virus con cápsida poliédrica y envoltura es el productor del herpes labial. Virus complejos. Algunos virus bacterianos, como los fagos ADNbc, que atacan a la bacteria Escherichia coli, presentan viriones de estructura compleja. Estos fagos presentan: Una cabeza icosaédrica. Una cola con una vaina helicoidal. Una placa basal donde acaba la cola, de la que salen unas cortas espinas de anclaje que le sirven para fijarse a la bacteria.
9.- Comenta la relación que existe entre: a) los virus que infectan a las bacterias, b) el hecho de que determinados virus pasen desapercibidos durante cierto período de tiempo cuando penetran en una célula. c) el tipo de infección que presentan los virus lisogénicos.
a) Los virus que infectan las bacterias reciben el nombre de bacteriófagos. Los bacteriófagos son virus complejos. En ellos se diferencian las siguientes partes: Una cabeza icosaédrica. Una cola formada por una vaina helicoidal. Al final de la cola existe una placa basal de la que parten unas fibras a modo de patas. La placa junto con las fibras sirven para la fijación del virus en la célula hospedadora.
5.- ¿Qué proteína antivírica ha creado grandes expectativas en la lucha contra los virus?
Los humanos y otros mamíferos, una vez infectadas sus células, sintetizan unas proteínas antivíricas denominadas interferones. La presencia de dichos interferones impide la síntesis de proteínas víricas. Esta proteína se ha podido obtener en cantidades significativas gracias a la ingeniería genética. Se ha demostrado su eficacia en algunos tratamientos, pero la aparición de efectos secundarios ha disminuido las expectativas que en 1980 se crearon sobre su utilización. En biotecnología se continúa investigando sobre sus posibles propiedades anticancerosas.
6.- Lee el siguiente texto: El virus de inmunodeficiencia humana, VIH, que causa el sida, se caracteriza por su mutabilidad y la complejidad de su comportamiento, por lo que la ciencia no ha podido dar aún con un método simple y universal para combatirlo.
La terapia que se aplica en la actualidad para tratar a las personas con síndrome de inmunodeficiencia adquirida en los países desarrollados es la combinación de varios métodos que bloquean el desarrollo del VIH. En España, entre los años 1995 y 1998, el descenso de casos de sida se cifra en torno al 45%. El cambio de rumbo que ha experimentado la epidemia se debe, por una parte, a un buen plan de prevención y, de forma muy especial, a las estrategias desarrolladas para evitar la transmisión por el uso compartido de material de inyección entre usuarios de drogas por vía intravenosa; no hay que olvidar que el 64% de los casos de sida se deben a este mecanismo de transmisión y que ocho de cada diez casos de sida en nuestro país tienen relación directa con el consumo de drogas. Existen tres ideas claves que el Plan Nacional sobre el Sida intenta que estén constantemente en los medios de comunicación: La percepción del riesgo de contraer la infección. Utilización del preservativo en las relaciones sexuales fuera de la pareja estable y seronegativa. Lucha contra la discriminación y la estigmatización que sufren los afectados.
7.- Las encefalopatías subagudas espongiformes transmisibles son causadas por formas acelulares, descritas por Prusiner en 1982. ¿Cómo se denominan los agentes causantes de estas enfermedades? ¿Cómo se propaga la infección?
Prusiner, en 1982, propuso los priones como causantes de ciertas enfermedades degenerativas (hereditarias o contraíbles) de los mamíferos, incluidas las personas (síndrome de Kuru y de Creutzfeldt-Jakob). Describió los priones como pequeñas partículas proteínicas infecciosas. La infección se propaga cuando proteínas infecciosas entran en contacto con las normales situadas en las membranas internas de las neuronas. Se produce entonces una reacción en cadena, en la que las moléculas patológicas atacan a las normales y estas, transformadas en patológicas, a otras normales, etc., extendiendo la infección que invade el cerebro. La acumulación de depósitos de priones, que no son eliminados por el organismo, en las neuronas causa su destrucción. Existen casos de enfermedad de Alzheimer producidos por priones.
8.- ¿Qué tipos de estructuras presentan los virus? Explícalas ayudándote de un dibujo.
Estructura helicoidal. Es el tipo de estructura más simple. Consiste en una hélice de proteínas con el ARN o el ADN protegido dentro de ella. Ejemplo, el virus del mosaico del tabaco. Virus icosaédrico o cuasi-esférico. La cápsida está formada por un icosaedro. Cada una de las 20 caras triangulares está constituida por tres subunidades capsídicas idénticas, haciendo un total de 60 subunidades por cápsida. Ejemplo, el virus de la polio. Existen virus cuya cápsida, ya sea helicoidal o icosaédrica, está envuelta por una cubierta externa adicional, que en muchos casos es un fragmento de la membrana plasmática de la célula huésped. Ejemplo de virus con cápsida poliédrica y envoltura es el productor del herpes labial. Virus complejos. Algunos virus bacterianos, como los fagos ADNbc, que atacan a la bacteria Escherichia coli, presentan viriones de estructura compleja. Estos fagos presentan: Una cabeza icosaédrica. Una cola con una vaina helicoidal. Una placa basal donde acaba la cola, de la que salen unas cortas espinas de anclaje que le sirven para fijarse a la bacteria.
9.- Comenta la relación que existe entre: a) los virus que infectan a las bacterias, b) el hecho de que determinados virus pasen desapercibidos durante cierto período de tiempo cuando penetran en una célula. c) el tipo de infección que presentan los virus lisogénicos.
a) Los virus que infectan las bacterias reciben el nombre de bacteriófagos. Los bacteriófagos son virus complejos. En ellos se diferencian las siguientes partes: Una cabeza icosaédrica. Una cola formada por una vaina helicoidal. Al final de la cola existe una placa basal de la que parten unas fibras a modo de patas. La placa junto con las fibras sirven para la fijación del virus en la célula hospedadora.
b) Una de las etapas del ciclo lítico de un virus (bacteriófago) es la fase de eclipse. En esta fase, el virus, que ha penetrado dentro de la célula hospedadora, pasa desapercibido, no pudiéndose detectar su presencia durante un corto período de tiempo que varía de unos virus a otros. Sin embargo, durante esta fase se lleva a cabo la síntesis del genoma y de las proteínas víricas. En esta etapa, el ácido nucleico vírico interrumpe el normal funcionamiento de la célula hospedadora y dirige su metabolismo hacia la síntesis de nuevos componentes víricos, utilizando para ello todos los recursos de la célula hospedadora.
c) Los virus lisogénicos producen la infección latente. Muchos virus, entre ellos algunos bacteriófagos, son lisogénicos. Una vez que penetran dentro de la célula hospedadora, no se multiplican de forma inmediata, produciendo la lisis de dicha célula, sino que entran en un estado de latencia más o menos largo y posponen su reproducción. En estos caso, el ácido nucleico vírico se integra en el ADN de la célula hospedadora, incorporándose a algunos de sus cromosomas. A este estado del virus se le denomina fago atemperado o profago, y la relación que se establece entre el virus y la célula huésped se denomina lisogenia.
10.- La teoría celular fue uno de los grandes avances de la biología del siglo XIX. Teniendo en cuenta la estructura de los virus, analiza la posición de estos en relación con los enunciados de la teoría celular.
La teoría celular puede resumirse en los siguientes puntos: Todos los seres vivos están formados por células. La célula es la unidad estructural y funcional de los seres vivos, ya que posee la maquinaria necesaria para mantener su propia existencia. Toda célula procede de otra preexistente. Ninguno de estos postulados es aplicable a los virus, ya que los virus no son células; son organismos acelulares y parásitos celulares. Desde esta perspectiva, los virus no encajarían en la definición de ser vivo y, por esta razón, muchos científicos no consideran los virus como seres vivos. Sin embargo, al igual que todos los seres vivos, poseen información genética (ADN o ARN) que les permite reproducirse, aunque solo podrán hacerlo parasitando una célula (parásitos obligados). Para otros muchos científicos, los virus poseen la cualidad esencial de la vida: la información para ser reproducidos, y por esta razón consideran los virus como seres vivos.
11.- ¿Qué tipos de manifestaciones patológicas presenta el virus del sida?
El virus del sida presenta cuatro tipos de manifestaciones patológicas, que son: Deficiencia inmunitaria, ya que ataca a las células del sistema inmunitario: linfocitos T y macrófagos. Tumores, como pueden ser el linfoma o el sarcoma de Kaposi (cáncer de piel). Enflaquecimiento, debido a la pérdida de grasa y musculatura, por disfunción del crecimiento de los tejidos y la pérdida de apetito. Neuropatías, ya que el sida puede afectar al sistema nervioso central, llegando a producir demencia.
12.- Lee el texto que sigue: El mal de Alzheimer es la demencia más frecuente en la población anciana, representando un 50% de las demencias. Los trabajos científicos están dejando claro que el porcentaje de dementes entre las personas con más de 75 años sobrepasa el 10% en casi todos los países. Según la Asociación de Alzheimer Internacional, la enfermedad puede comenzar a una edad tan temprana como los 50 años. No tiene cura conocida aún. Muchos equipos médicos están investigando las causas de la enfermedad, y estas aún van en diversas direcciones. Las investigaciones de la Universidad de Cornell de Nueva York relacionan la enfermedad con factores genéticos y beta amiloide, con factores ambientales, con infecciones víricas, con determinados metales, con la exposición a campos electromagnéticos y con una anormal respuesta a la inflamación.
La enfermedad no tiene cura, pero tiene tratamientos que se utilizan para paliar la situación. Hay medicamentos que ayudan a desacelerar el deterioro de la acetilcolina, un producto químico necesario para la comunicación entre las células del cerebro. El sentirse cuidado, con amor, con muchísima paciencia y comprensión, es la mejor medicación que podemos suministrar al paciente. La realidad social española actual y próxima es el cambio demográfico que está conduciendo a un importante envejecimiento de la población. El mal de Alzheimer es la demencia más frecuente en la población anciana. Se calcula que en el mundo hay 22 millones de personas que lo sufren. Científicamente, se define como una demencia progresiva y degenerativa del cerebro. ¿Tienes alguna información sobre las causas de esta enfermedad? ¿Crees que existe algún tipo de tratamiento? ¿Cuál debe ser la actitud de las personas que están en contacto con enfermos de Alzheimer?
13.- ¿Qué es un plásmido? ¿Por qué se les denominó transposones?
Los plásmidos son formas acelulares constituidas por moléculas circulares de ADN bicatenario extracromosómico que pueden ser transferidas entre células. Se encuentran en todas las especies bacterianas en número variable, aunque algunos organismos eucariotas, como las levaduras o la mosca del vinagre (Drosophila) también los poseen. Hay normalmente de 2 a 30 copias de cada plásmido por célula. Se les denominó transposones porque, aunque no son necesarios para la vida de la célula, proporcionan rasgos genéticos importantes, ya que son capaces de insertarse en diferentes puntos del cromosoma e inducir la aparición de mutaciones.
14.- Define retrovirus.
Son virus ARN monocatenarios que se replican a través de intermediarios de ADN bicatenario. Tras la entrada del virus en la célula, el ARN del virus se transcribe mediante un enzima vírico, llamado transcriptasa inversa, originándose una molécula de ADN bicatenario. Este ADN penetra en el núcleo celular y se inserta en un cromosoma, recibiendo el nombre de provirus, que se transmite de generación en generación como cualquier carácter heredable. Una vez integrado, el ADN bicatenario se transcribe en los ARN mensajeros, que originan, por un lado, las cápsidas y las transcriptasas inversas y, por otro lado, las cadenas de ARN de los nuevos virus. A los retrovirus pertenecen virus animales como el sarcoma de Rous o el virus del SIDA.
15.- ¿Cómo actúa un virus lisogénico?
El virus se une a receptores específicos de la pared de la bacteria y le inyecta su ácido nucleico. En la vía lisogénica, una vez que el ácido nucleico del virus penetra en la bacteria, se integra en el cromosoma bacteriano (a este fago integrado se le llama profago) y se replica con él. Así, en forma de profago, puede ser transmitido como cualquier otro gen a los descendientes de esta bacteria lisogénica, en los que la expresión de la información del ácido nucleico del virus está reprimida. Ahora bien, el profago puede, de manera espontánea o inducido por diversas causas, liberarse e iniciar un ciclo lítico.
16.- Haz un dibujo del virus de Sida. Complétalo escribiendo los nombres de cada una de sus partes.
Se trata del virión del VIH. Tiene forma esférica de unos 100 nm de diámetro. Está envuelto por una bicapa fosfolipídica de la que emergen unas protuberancias glucoproteicas. Cada protuberancia está anclada en otra proteína que atraviesa la bicapa. Rodeando el nucleoide o corpúsculo central del virión, se encuentra una envuelta de naturaleza proteica de forma trapezoidal. El nucleoide está constituido por una tercera capa proteica, en cuyo interior se encuentran dos moléculas idénticas de ARN rodeadas por unas fundas de proteínas que llevan adheridas moléculas de transcriptasa inversa.
17.- ¿Qué son formas acelulares? ¿Cuáles son las más conocidas?
Todos los organismos que se integran en los cinco reinos son células o están formados por conjuntos de ellas. Sin embargo, en la naturaleza existen otras formas, llamadas acelulares o subcelulares, que carecen de estructura celular, no pueden alimentarse ni crecer y, aunque son capaces de reproducirse, solo lo hacen dentro de una célula huésped, utilizando sus estructuras vitales. Entre las formas acelulares se encuentran los plásmidos, los viroides y los virus. Los priones son un caso aparte. Están formados por moléculas proteicas de las que no se conoce exactamente su mecanismo reproductor.
18.- Formas de replicación que presentan los virus que contienen ADN.
Una vez que se introducen en el citoplasma de la célula huésped, estos virus pueden replicarse de tres formas: Virus con ADN monocatenario. La cadena única se replica en una doble cadena, que, por un lado, sirve de molde para sintetizar el ADN monocatenario vírico y, por otro, se transcribe en ARNm, que se traduce posteriormente dando lugar a las proteínas víricas. Ejemplo, algunos virus de bacterias. Virus de ADN bicatenario, virulentos. La doble cadena se replica en nuevo ADN vírico y se transcribe en los ARNm. Estos se traducen en las proteínas de la cápsida y en los enzimas que controlan el metabolismo de la célula infectada. Ejemplo, los adenovirus. Virus de ADN bicatenario, atemperados. El ADN vírico se integra en el genoma de la célula huésped. La replicación del genoma está condicionada por una proteína represora que se sintetiza a partir de un ARNm del mismo virus. El ADN vírico se replica conjuntamente con el cromosoma de la célula infectada, por lo que el virus no se multiplica. Este virus atemperado puede retornar al estado virulento por escisión del ADN. Ejemplo, los virus oncogénicos.
19.- En el ciclo lítico de un virus se produce una fase de eclipse. ¿Qué está sucediendo durante dicha fase?
Es un período en el que desaparecen las estructuras del virión. La presencia del virus en la célula no se pone de manifiesto ni al microscopio electrónico ni por su infectividad. Su duración varía con arreglo a cada virus. Sin embargo, es en esta fase donde se llevan a cabo la síntesis del genoma y de las proteínas víricas. Dentro de la célula se produce el desensamblaje del virión, e, inmediatamente, el ADN vírico interacciona con la maquinaria del huésped para transcribir el ARNm vírico, que es traducido en proteínas víricas por los ribosomas, los ARNt y los factores de traducción de la célula huésped. El ADN del virus también se replica. La mayoría de los productos proteicos víricos pertenecen a una de estas tres categorías: Enzimas especiales, necesarios para la replicación vírica. Factores de inhibición, que detienen la síntesis normal del ADN, ARN y proteínas de la célula huésped. Proteínas utilizadas para la construcción de nuevos viriones (producidas en mayor cantidad que los otros dos tipos).
20.- ¿Qué papel han desempeñado los virus en la evolución de los seres vivos?
Hay autores que opinan que los virus han tenido un papel fundamental en la evolución de los seres vivos. Los virus pueden insertarse en el material genético de algunos seres vivos, transportando la información a otros. Esto llevaría a una ampliación de la teoría endosimbionte de Margulis. Se han encontrado multitud de secuencias virales en genomas de distintas especies.
21.- ¿Podrías explicar por qué la única solución posible para combatir el VIH es la prevención? ¿Cuáles son los tratamientos que se utilizan?
Mientras que no exista una vacuna eficaz disponible, y debido a la diversidad genética del VIH, la única solución es la prevención. Al principio de la infección, el sistema inmunitario controla al virus; pero al cabo de un tiempo este acaba por destruirlo. El tratamiento de la infección se puede hacer por dos vías diferentes: Por un lado, hay que prevenir y tratar las enfermedades oportunistas y los cánceres. Por otra, tratar de eliminar el virus con productos como el AZT, que bloquea la multiplicación de los virus en el organismo.
22.- ¿Cuáles son los agentes infecciosos conocidos más pequeños? ¿Cómo están formados? ¿Qué tipo de enfermedades producen?
Los agentes infecciosos más pequeños conocidos son los viroides. Están formados por pequeñas moléculas de ARN monocatenario circular y carecen de recubrimiento proteico. Su replicación depende por completo de los enzimas de la célula huésped. Se supone que actúan interfiriendo los genes nucleares, sin llegar a traducirse en ningún tipo de proteínas. Son parásitos exclusivos de plantas superiores. Se conocen enfermedades viroídicas en la patata, el limonero, el aguacate, el tabaco, el pepino y el cocotero. Producen malformaciones, necrosis, clorosis o moteados de las hojas; agrietamiento y deformaciones de los tallos y los frutos y enanismo general de la planta.
23.- Definición de virus y características.
Desde el punto de vista bioquímico, los virus son pequeñas moléculas de ácido nucleico protegidas dentro de cápsulas proteicas que las capacitan para entrar en las células. Pueden ser observados únicamente al microscopio electrónico, ya que su tamaño va desde los20 a los 300 nm. Sus características son las siguientes: Solo pueden multiplicarse en el interior de una célula viva, ya que necesitan sus estructuras sintéticas y productoras de energía. Son parásitos obligados. Presentan un único tipo de ácido nucleico: ADN o ARN, pero nunca ambos a la vez. Presentan una fase de eclipse en su ciclo de multiplicación en la que no pueden ser localizados dentro de la célula huésped.
24.- ¿De qué formas se produce la penetración del ADN o ARN vírico durante el ciclo lítico?
Existen cuatro formas mediante las que el ADN o ARN vírico atraviesan la membrana plasmática hacia el citoplasma. En algunos casos, puede entrar el virión completo o solamente el material genético: Por penetración directa entra el virus completo a través de la membrana plasmática. Mediante endocitosis, el virus, tras ser englobado en una invaginación de la membrana, es liberado en el citoplasma. Por fusión de membranas entre los virus con envoltura. La membrana lipoproteica del virus se integra en la celular, y la partícula se libera en el citoplasma. El virus de la gripe, y otros virus con envoltura, penetran por un mecanismo combinado de endocitosis y fusión de membranas.
25.- Escribe todo lo que sepas acerca de los virus oncogénicos.
Los virus oncogénicos se adquieren por contacto directo y estrecho, por inyección y por mecanismos aún desconocidos. En general, infectan únicamente órganos diana específicos, donde suelen permanecer persistentes y provocar la transformación de la célula huésped en malignas, con la formación de un tumor canceroso. Los virus se diseminan dentro del organismo mediante cinco rutas: De célula a célula. Favoreciendo la fusión de varias células como el sarampión. A través de la sangre o la linfa (polio, paperas, sarampión, hepatitis B, SIDA). Sistema nervioso (herpes zóster). En secreciones de las células infectadas (herpes genital).
26.- ¿Qué son los protooncogenes y qué relación tienen con los cánceres humanos?
Los protooncogenes son células normales que llevan secuencias de ADN similares a las de los virus oncogénicos. La mayoría de los cánceres humanos parecen deberse a la activación de sus protooncogenes. Hay varios procesos para activar los protooncogenes y convertirlos en oncogenes de cánceres, como el de próstata, pulmón, mama o colon.
27.- ¿Qué características presentan los microorganismos? ¿A qué reinos pertenecen?
Los microorganismos son un grupo muy heterogéneo de organismos que tienen en común las siguientes características: Poseen un tamaño muy pequeño, por lo que solo son visibles con ayuda del microscopio; de ahí su nombre. Tienen un metabolismo muy acelerado. Se multiplican con gran rapidez, debido a su organización tan simple y a la rapidez de su metabolismo. Se difunden con suma facilidad, estando diseminados por todas partes. Atendiendo a su organización, pueden ser tanto procariotas como eucariotas. Atendiendo a los efectos que producen, algunos son inofensivos, otros son beneficiosos e imprescindibles, y algunos son nocivos. A los microorganismos se los incluye en tres de los cinco reinos en que se dividen los seres vivos según Margulis; estos reinos son: el reino monera, que comprende las eubacterias y las arqueobacterias, el reino protoctista, que incluye protozoos y algas unicelulares, y el reino fungi, que incluye los hongos, algunos de los cuales son considerados microorganismos (levaduras, mohos). También son considerados microorganimos los virus, que son seres acelulares no pertenecientes a ninguno de los cinco reinos.
Tipos de bacterias según su morfología. Una de las características más fácilmente observables es su morfología, esta fue utilizada en las primeras clasificaciones que se hicieron de las bacterias. Atendiendo a su morfología, dentro de las bacterias se diferencian los siguientes grupos: Cocos: tienen forma esférica. Muchos de ellos se disponen agrupados; según como se agrupen, se diferencian varios tipos: diplococos, cuando se presentan agrupados en parejas, los estafilococos se agrupan en forma arracimada, estreptococos, cuando forman cadenas, y sarcinas, cuando forman masas cúbicas. Bacilos: tienen forma de bastoncillo, es decir, son cilíndricas, rectas y más o menos alargadas. A veces se presentan asociadas formando cadenas. Vibrios: tienen forma de coma es decir son cilíndricas cortas y curvas. Espirilos tienen forma alargada y ondulada, las espiras están poco marcadas. Espiroquetas: son alargadas y en espiral, con las espiras más marcadas que en las anteriores. Además algunas bacterias tienen otros aspectos piriformes, irregulares, etc.
28.- Principales diferencias que presentan los distintos grupos de microorganismos.
Las principales diferencias que presentan los distintos grupos de microorganismos las podemos englobar en dos grupos: estructurales y funcionales. Diferencias estructurales: Estas diferencias están relacionadas con el tipo de organización que presentan. Así, tenemos: Los virus no tienen organización celular, sino que son acelulares. Están formados por: * Un filamento de ácido nucleico, que puede ser ADN o ARN. * Una envoltura protéica, llamada cápsida, que rodea el ácido nucleico. * En algunos, por fuera de la cápsida, otra envoltura similar a la membrana de las células. Los microorganismos pertenecientes al reino monera son unicelulares de organización procariota. Tienen las siguientes características: * Carecen de membrana nuclear y, por consiguiente, de núcleo definido. Por lo tanto, el material genético, que esta formado por una molécula de ADN bicatenaria y circular, se encuentra libre en el citoplasma. * La membrana plasmática presenta pliegues (mesosomas), y en ellos se localizan numerosas enzimas, entre otras las enzimas respiratorias; en algunos en estos pliegues también llevan los pigmentos fotosintéticos. * La mayoría poseen pared celular, y en algunos existen flagelos. * En el citoplasma poseen ribosomas de 70 S, pero carecen de otros orgánulos celulares. Los microorganismos pertenecientes a los reinos protoctistas y hongos son mayoritariamente unicelulares y eucariotas. Aunque en estos reinos hay individuos pluricelulares, como ocurre con muchas algas, solo se considera microorganismos a los individuos unicelulares o pluricelulares microscópicos. Entre los microorganismos del reino protoctistas, algunos carecen de pared celular (protozoos), mientras que otros (algas) poseen pared celular, formada principalmente por celulosa; estos últimos además poseen pigmentos fotosintéticos (clorofila y otros). Los microorganismos del reino hongos tienen pared celular de quitina. Diferencias funcionales: En cuanto al metabolismo: Algunos son autótrofos, pudiendo ser fotosintéticos (sulfobacterias y algas) o quimiosintéticos (bacterias nitrificantes), según que la fuente de energía que utilizan para transformar la materia inorgánica en orgánica sea la luz solar o la energía desprendida de la oxidación de compuestos inorgánicos. Dentro de los fotosintéticos, algunos son fotosintéticos oxigénicos (algas), y otros son fotosintéticos anoxigénicos (sulfobacterias). Otros son heterótrofos; a este grupo pertenecen los protozoos, los hongos y la mayoría de las bacterias. Dentro de este grupo, según como obtengan los compuestos orgánicos, pueden ser de tres tipos:
10.- La teoría celular fue uno de los grandes avances de la biología del siglo XIX. Teniendo en cuenta la estructura de los virus, analiza la posición de estos en relación con los enunciados de la teoría celular.
La teoría celular puede resumirse en los siguientes puntos: Todos los seres vivos están formados por células. La célula es la unidad estructural y funcional de los seres vivos, ya que posee la maquinaria necesaria para mantener su propia existencia. Toda célula procede de otra preexistente. Ninguno de estos postulados es aplicable a los virus, ya que los virus no son células; son organismos acelulares y parásitos celulares. Desde esta perspectiva, los virus no encajarían en la definición de ser vivo y, por esta razón, muchos científicos no consideran los virus como seres vivos. Sin embargo, al igual que todos los seres vivos, poseen información genética (ADN o ARN) que les permite reproducirse, aunque solo podrán hacerlo parasitando una célula (parásitos obligados). Para otros muchos científicos, los virus poseen la cualidad esencial de la vida: la información para ser reproducidos, y por esta razón consideran los virus como seres vivos.
11.- ¿Qué tipos de manifestaciones patológicas presenta el virus del sida?
El virus del sida presenta cuatro tipos de manifestaciones patológicas, que son: Deficiencia inmunitaria, ya que ataca a las células del sistema inmunitario: linfocitos T y macrófagos. Tumores, como pueden ser el linfoma o el sarcoma de Kaposi (cáncer de piel). Enflaquecimiento, debido a la pérdida de grasa y musculatura, por disfunción del crecimiento de los tejidos y la pérdida de apetito. Neuropatías, ya que el sida puede afectar al sistema nervioso central, llegando a producir demencia.
12.- Lee el texto que sigue: El mal de Alzheimer es la demencia más frecuente en la población anciana, representando un 50% de las demencias. Los trabajos científicos están dejando claro que el porcentaje de dementes entre las personas con más de 75 años sobrepasa el 10% en casi todos los países. Según la Asociación de Alzheimer Internacional, la enfermedad puede comenzar a una edad tan temprana como los 50 años. No tiene cura conocida aún. Muchos equipos médicos están investigando las causas de la enfermedad, y estas aún van en diversas direcciones. Las investigaciones de la Universidad de Cornell de Nueva York relacionan la enfermedad con factores genéticos y beta amiloide, con factores ambientales, con infecciones víricas, con determinados metales, con la exposición a campos electromagnéticos y con una anormal respuesta a la inflamación.
La enfermedad no tiene cura, pero tiene tratamientos que se utilizan para paliar la situación. Hay medicamentos que ayudan a desacelerar el deterioro de la acetilcolina, un producto químico necesario para la comunicación entre las células del cerebro. El sentirse cuidado, con amor, con muchísima paciencia y comprensión, es la mejor medicación que podemos suministrar al paciente. La realidad social española actual y próxima es el cambio demográfico que está conduciendo a un importante envejecimiento de la población. El mal de Alzheimer es la demencia más frecuente en la población anciana. Se calcula que en el mundo hay 22 millones de personas que lo sufren. Científicamente, se define como una demencia progresiva y degenerativa del cerebro. ¿Tienes alguna información sobre las causas de esta enfermedad? ¿Crees que existe algún tipo de tratamiento? ¿Cuál debe ser la actitud de las personas que están en contacto con enfermos de Alzheimer?
13.- ¿Qué es un plásmido? ¿Por qué se les denominó transposones?
Los plásmidos son formas acelulares constituidas por moléculas circulares de ADN bicatenario extracromosómico que pueden ser transferidas entre células. Se encuentran en todas las especies bacterianas en número variable, aunque algunos organismos eucariotas, como las levaduras o la mosca del vinagre (Drosophila) también los poseen. Hay normalmente de 2 a 30 copias de cada plásmido por célula. Se les denominó transposones porque, aunque no son necesarios para la vida de la célula, proporcionan rasgos genéticos importantes, ya que son capaces de insertarse en diferentes puntos del cromosoma e inducir la aparición de mutaciones.
14.- Define retrovirus.
Son virus ARN monocatenarios que se replican a través de intermediarios de ADN bicatenario. Tras la entrada del virus en la célula, el ARN del virus se transcribe mediante un enzima vírico, llamado transcriptasa inversa, originándose una molécula de ADN bicatenario. Este ADN penetra en el núcleo celular y se inserta en un cromosoma, recibiendo el nombre de provirus, que se transmite de generación en generación como cualquier carácter heredable. Una vez integrado, el ADN bicatenario se transcribe en los ARN mensajeros, que originan, por un lado, las cápsidas y las transcriptasas inversas y, por otro lado, las cadenas de ARN de los nuevos virus. A los retrovirus pertenecen virus animales como el sarcoma de Rous o el virus del SIDA.
15.- ¿Cómo actúa un virus lisogénico?
El virus se une a receptores específicos de la pared de la bacteria y le inyecta su ácido nucleico. En la vía lisogénica, una vez que el ácido nucleico del virus penetra en la bacteria, se integra en el cromosoma bacteriano (a este fago integrado se le llama profago) y se replica con él. Así, en forma de profago, puede ser transmitido como cualquier otro gen a los descendientes de esta bacteria lisogénica, en los que la expresión de la información del ácido nucleico del virus está reprimida. Ahora bien, el profago puede, de manera espontánea o inducido por diversas causas, liberarse e iniciar un ciclo lítico.
16.- Haz un dibujo del virus de Sida. Complétalo escribiendo los nombres de cada una de sus partes.
Se trata del virión del VIH. Tiene forma esférica de unos 100 nm de diámetro. Está envuelto por una bicapa fosfolipídica de la que emergen unas protuberancias glucoproteicas. Cada protuberancia está anclada en otra proteína que atraviesa la bicapa. Rodeando el nucleoide o corpúsculo central del virión, se encuentra una envuelta de naturaleza proteica de forma trapezoidal. El nucleoide está constituido por una tercera capa proteica, en cuyo interior se encuentran dos moléculas idénticas de ARN rodeadas por unas fundas de proteínas que llevan adheridas moléculas de transcriptasa inversa.
17.- ¿Qué son formas acelulares? ¿Cuáles son las más conocidas?
Todos los organismos que se integran en los cinco reinos son células o están formados por conjuntos de ellas. Sin embargo, en la naturaleza existen otras formas, llamadas acelulares o subcelulares, que carecen de estructura celular, no pueden alimentarse ni crecer y, aunque son capaces de reproducirse, solo lo hacen dentro de una célula huésped, utilizando sus estructuras vitales. Entre las formas acelulares se encuentran los plásmidos, los viroides y los virus. Los priones son un caso aparte. Están formados por moléculas proteicas de las que no se conoce exactamente su mecanismo reproductor.
18.- Formas de replicación que presentan los virus que contienen ADN.
Una vez que se introducen en el citoplasma de la célula huésped, estos virus pueden replicarse de tres formas: Virus con ADN monocatenario. La cadena única se replica en una doble cadena, que, por un lado, sirve de molde para sintetizar el ADN monocatenario vírico y, por otro, se transcribe en ARNm, que se traduce posteriormente dando lugar a las proteínas víricas. Ejemplo, algunos virus de bacterias. Virus de ADN bicatenario, virulentos. La doble cadena se replica en nuevo ADN vírico y se transcribe en los ARNm. Estos se traducen en las proteínas de la cápsida y en los enzimas que controlan el metabolismo de la célula infectada. Ejemplo, los adenovirus. Virus de ADN bicatenario, atemperados. El ADN vírico se integra en el genoma de la célula huésped. La replicación del genoma está condicionada por una proteína represora que se sintetiza a partir de un ARNm del mismo virus. El ADN vírico se replica conjuntamente con el cromosoma de la célula infectada, por lo que el virus no se multiplica. Este virus atemperado puede retornar al estado virulento por escisión del ADN. Ejemplo, los virus oncogénicos.
19.- En el ciclo lítico de un virus se produce una fase de eclipse. ¿Qué está sucediendo durante dicha fase?
Es un período en el que desaparecen las estructuras del virión. La presencia del virus en la célula no se pone de manifiesto ni al microscopio electrónico ni por su infectividad. Su duración varía con arreglo a cada virus. Sin embargo, es en esta fase donde se llevan a cabo la síntesis del genoma y de las proteínas víricas. Dentro de la célula se produce el desensamblaje del virión, e, inmediatamente, el ADN vírico interacciona con la maquinaria del huésped para transcribir el ARNm vírico, que es traducido en proteínas víricas por los ribosomas, los ARNt y los factores de traducción de la célula huésped. El ADN del virus también se replica. La mayoría de los productos proteicos víricos pertenecen a una de estas tres categorías: Enzimas especiales, necesarios para la replicación vírica. Factores de inhibición, que detienen la síntesis normal del ADN, ARN y proteínas de la célula huésped. Proteínas utilizadas para la construcción de nuevos viriones (producidas en mayor cantidad que los otros dos tipos).
20.- ¿Qué papel han desempeñado los virus en la evolución de los seres vivos?
Hay autores que opinan que los virus han tenido un papel fundamental en la evolución de los seres vivos. Los virus pueden insertarse en el material genético de algunos seres vivos, transportando la información a otros. Esto llevaría a una ampliación de la teoría endosimbionte de Margulis. Se han encontrado multitud de secuencias virales en genomas de distintas especies.
21.- ¿Podrías explicar por qué la única solución posible para combatir el VIH es la prevención? ¿Cuáles son los tratamientos que se utilizan?
Mientras que no exista una vacuna eficaz disponible, y debido a la diversidad genética del VIH, la única solución es la prevención. Al principio de la infección, el sistema inmunitario controla al virus; pero al cabo de un tiempo este acaba por destruirlo. El tratamiento de la infección se puede hacer por dos vías diferentes: Por un lado, hay que prevenir y tratar las enfermedades oportunistas y los cánceres. Por otra, tratar de eliminar el virus con productos como el AZT, que bloquea la multiplicación de los virus en el organismo.
22.- ¿Cuáles son los agentes infecciosos conocidos más pequeños? ¿Cómo están formados? ¿Qué tipo de enfermedades producen?
Los agentes infecciosos más pequeños conocidos son los viroides. Están formados por pequeñas moléculas de ARN monocatenario circular y carecen de recubrimiento proteico. Su replicación depende por completo de los enzimas de la célula huésped. Se supone que actúan interfiriendo los genes nucleares, sin llegar a traducirse en ningún tipo de proteínas. Son parásitos exclusivos de plantas superiores. Se conocen enfermedades viroídicas en la patata, el limonero, el aguacate, el tabaco, el pepino y el cocotero. Producen malformaciones, necrosis, clorosis o moteados de las hojas; agrietamiento y deformaciones de los tallos y los frutos y enanismo general de la planta.
23.- Definición de virus y características.
Desde el punto de vista bioquímico, los virus son pequeñas moléculas de ácido nucleico protegidas dentro de cápsulas proteicas que las capacitan para entrar en las células. Pueden ser observados únicamente al microscopio electrónico, ya que su tamaño va desde los20 a los 300 nm. Sus características son las siguientes: Solo pueden multiplicarse en el interior de una célula viva, ya que necesitan sus estructuras sintéticas y productoras de energía. Son parásitos obligados. Presentan un único tipo de ácido nucleico: ADN o ARN, pero nunca ambos a la vez. Presentan una fase de eclipse en su ciclo de multiplicación en la que no pueden ser localizados dentro de la célula huésped.
24.- ¿De qué formas se produce la penetración del ADN o ARN vírico durante el ciclo lítico?
Existen cuatro formas mediante las que el ADN o ARN vírico atraviesan la membrana plasmática hacia el citoplasma. En algunos casos, puede entrar el virión completo o solamente el material genético: Por penetración directa entra el virus completo a través de la membrana plasmática. Mediante endocitosis, el virus, tras ser englobado en una invaginación de la membrana, es liberado en el citoplasma. Por fusión de membranas entre los virus con envoltura. La membrana lipoproteica del virus se integra en la celular, y la partícula se libera en el citoplasma. El virus de la gripe, y otros virus con envoltura, penetran por un mecanismo combinado de endocitosis y fusión de membranas.
25.- Escribe todo lo que sepas acerca de los virus oncogénicos.
Los virus oncogénicos se adquieren por contacto directo y estrecho, por inyección y por mecanismos aún desconocidos. En general, infectan únicamente órganos diana específicos, donde suelen permanecer persistentes y provocar la transformación de la célula huésped en malignas, con la formación de un tumor canceroso. Los virus se diseminan dentro del organismo mediante cinco rutas: De célula a célula. Favoreciendo la fusión de varias células como el sarampión. A través de la sangre o la linfa (polio, paperas, sarampión, hepatitis B, SIDA). Sistema nervioso (herpes zóster). En secreciones de las células infectadas (herpes genital).
26.- ¿Qué son los protooncogenes y qué relación tienen con los cánceres humanos?
Los protooncogenes son células normales que llevan secuencias de ADN similares a las de los virus oncogénicos. La mayoría de los cánceres humanos parecen deberse a la activación de sus protooncogenes. Hay varios procesos para activar los protooncogenes y convertirlos en oncogenes de cánceres, como el de próstata, pulmón, mama o colon.
27.- ¿Qué características presentan los microorganismos? ¿A qué reinos pertenecen?
Los microorganismos son un grupo muy heterogéneo de organismos que tienen en común las siguientes características: Poseen un tamaño muy pequeño, por lo que solo son visibles con ayuda del microscopio; de ahí su nombre. Tienen un metabolismo muy acelerado. Se multiplican con gran rapidez, debido a su organización tan simple y a la rapidez de su metabolismo. Se difunden con suma facilidad, estando diseminados por todas partes. Atendiendo a su organización, pueden ser tanto procariotas como eucariotas. Atendiendo a los efectos que producen, algunos son inofensivos, otros son beneficiosos e imprescindibles, y algunos son nocivos. A los microorganismos se los incluye en tres de los cinco reinos en que se dividen los seres vivos según Margulis; estos reinos son: el reino monera, que comprende las eubacterias y las arqueobacterias, el reino protoctista, que incluye protozoos y algas unicelulares, y el reino fungi, que incluye los hongos, algunos de los cuales son considerados microorganismos (levaduras, mohos). También son considerados microorganimos los virus, que son seres acelulares no pertenecientes a ninguno de los cinco reinos.
Tipos de bacterias según su morfología. Una de las características más fácilmente observables es su morfología, esta fue utilizada en las primeras clasificaciones que se hicieron de las bacterias. Atendiendo a su morfología, dentro de las bacterias se diferencian los siguientes grupos: Cocos: tienen forma esférica. Muchos de ellos se disponen agrupados; según como se agrupen, se diferencian varios tipos: diplococos, cuando se presentan agrupados en parejas, los estafilococos se agrupan en forma arracimada, estreptococos, cuando forman cadenas, y sarcinas, cuando forman masas cúbicas. Bacilos: tienen forma de bastoncillo, es decir, son cilíndricas, rectas y más o menos alargadas. A veces se presentan asociadas formando cadenas. Vibrios: tienen forma de coma es decir son cilíndricas cortas y curvas. Espirilos tienen forma alargada y ondulada, las espiras están poco marcadas. Espiroquetas: son alargadas y en espiral, con las espiras más marcadas que en las anteriores. Además algunas bacterias tienen otros aspectos piriformes, irregulares, etc.
28.- Principales diferencias que presentan los distintos grupos de microorganismos.
Las principales diferencias que presentan los distintos grupos de microorganismos las podemos englobar en dos grupos: estructurales y funcionales. Diferencias estructurales: Estas diferencias están relacionadas con el tipo de organización que presentan. Así, tenemos: Los virus no tienen organización celular, sino que son acelulares. Están formados por: * Un filamento de ácido nucleico, que puede ser ADN o ARN. * Una envoltura protéica, llamada cápsida, que rodea el ácido nucleico. * En algunos, por fuera de la cápsida, otra envoltura similar a la membrana de las células. Los microorganismos pertenecientes al reino monera son unicelulares de organización procariota. Tienen las siguientes características: * Carecen de membrana nuclear y, por consiguiente, de núcleo definido. Por lo tanto, el material genético, que esta formado por una molécula de ADN bicatenaria y circular, se encuentra libre en el citoplasma. * La membrana plasmática presenta pliegues (mesosomas), y en ellos se localizan numerosas enzimas, entre otras las enzimas respiratorias; en algunos en estos pliegues también llevan los pigmentos fotosintéticos. * La mayoría poseen pared celular, y en algunos existen flagelos. * En el citoplasma poseen ribosomas de 70 S, pero carecen de otros orgánulos celulares. Los microorganismos pertenecientes a los reinos protoctistas y hongos son mayoritariamente unicelulares y eucariotas. Aunque en estos reinos hay individuos pluricelulares, como ocurre con muchas algas, solo se considera microorganismos a los individuos unicelulares o pluricelulares microscópicos. Entre los microorganismos del reino protoctistas, algunos carecen de pared celular (protozoos), mientras que otros (algas) poseen pared celular, formada principalmente por celulosa; estos últimos además poseen pigmentos fotosintéticos (clorofila y otros). Los microorganismos del reino hongos tienen pared celular de quitina. Diferencias funcionales: En cuanto al metabolismo: Algunos son autótrofos, pudiendo ser fotosintéticos (sulfobacterias y algas) o quimiosintéticos (bacterias nitrificantes), según que la fuente de energía que utilizan para transformar la materia inorgánica en orgánica sea la luz solar o la energía desprendida de la oxidación de compuestos inorgánicos. Dentro de los fotosintéticos, algunos son fotosintéticos oxigénicos (algas), y otros son fotosintéticos anoxigénicos (sulfobacterias). Otros son heterótrofos; a este grupo pertenecen los protozoos, los hongos y la mayoría de las bacterias. Dentro de este grupo, según como obtengan los compuestos orgánicos, pueden ser de tres tipos:
* Saprófitos: obtienen los compuestos de la materia orgánica muerta sobre la que viven y a la que descomponen mediante fermentaciones. A este grupo pertenecen algunas bacterias y algunos hongos.
* Simbiontes: obtienen los compuestos de otros seres sobre los que viven y a los que ocasionan algún beneficio. A este grupo pertenecen algunas bacterias, como las que forman la flora intestinal.
* Parásitos: obtienen los compuestos de otros seres sobre los que viven y a los que ocasionan alteraciones más o menos graves. A este grupo pertenecen las bacterias patógenas, algunos protozoos y algunos hongos.
En relación con el metabolismo, la mayoría de los microorganismos son aerobios, necesitan oxígeno. Otros son anaerobios, son capaces de vivir sin oxígeno, pudiendo ser estrictos o facultativos.
En cuanto a la reproducción, destacamos lo siguiente: La mayoría tienen reproducción asexual, en unos casos por bipartición (bacterias, protozoos, algas), en otros casos por gemación (levaduras), y en otros por esporulación (algunos protozoos, algas, hongos). En las bacterias la bipartición es diferente a la que se da en los demás tipos, es directa, sin procesos de mitosis. La reproducción sexual también se da en algunos casos.
Las bacterias no tienen reproducción sexual propiamente, pero sí presentan fenómenos parasexuales. Los virus se diferencian de los demás microorganismos en que no tienen metabolismo propio y, para poder reproducirse, necesitan de la maquinaria de la célula; por ello, son parásitos obligados.
29.- ¿En qué consiste la conjugación sexual?
La conjugación sexual es uno de los procesos parasexuales que se dan en las bacterias, mediante el cual se transfiere material genético entre bacterias que pueden o no ser de la misma especie, produciéndose una recombinación genética. En la conjugación sexual una bacteria donadora transfiere una réplica de su ADN o parte de él a otra bacteria denominada receptora. Esta transferencia se realiza a través de unos finos filamentos proteicos huecos, llamados fimbrias o pili, de la bacteria donadora, que se fijan sobre la bacteria receptora. En la conjugación sexual intervienen dos tipos de bacterias: Las bacterias donadoras son aquellas que además del cromosoma bacteriano poseen pequeñas moléculas de ADN bicatenario y circular (plásmidos), denominadas episoma o factor F; estas moléculas llevan la información para formar las fimbrias. Las bacterias donadoras pueden ser de dos tipos: F+, si el factor F está libre en el citoplasma, y Hfr, si está integrado en el cromosoma bacteriano. Las bacterias receptoras son aquellas que carecen de factor F o episoma y se las denomina F Si la bacteria donadora es F+, a través de las fimbrias se transfiere una copia del episoma a la bacteria receptora F. De esta manera, la bacteria receptora se convierte en donadora. Si la bacteria donadora es Hfr, el ADN cromosómico, junto con el episoma que lleva integrado, se duplica. Estas bacterias, al transferir el factor F a la bacteria receptora, transfieren un fragmento más o menos grande de la copia de su cromosoma; no se suele transferir toda la copia porque las fimbrias son frágiles y se rompen antes de terminar la transferencia, interrumpiéndose esta. El fragmento de ADN transferido se integra mediante entrecruzamiento en el cromosoma de la bacteria receptora, modificándose su información y apareciendo en ella caracteres de la bacteria Hfr. Si no se produce entrecruzamiento, el fragmento transferido se degrada y la bacteria receptora queda con la misma información.
29.- ¿En qué consiste la conjugación sexual?
La conjugación sexual es uno de los procesos parasexuales que se dan en las bacterias, mediante el cual se transfiere material genético entre bacterias que pueden o no ser de la misma especie, produciéndose una recombinación genética. En la conjugación sexual una bacteria donadora transfiere una réplica de su ADN o parte de él a otra bacteria denominada receptora. Esta transferencia se realiza a través de unos finos filamentos proteicos huecos, llamados fimbrias o pili, de la bacteria donadora, que se fijan sobre la bacteria receptora. En la conjugación sexual intervienen dos tipos de bacterias: Las bacterias donadoras son aquellas que además del cromosoma bacteriano poseen pequeñas moléculas de ADN bicatenario y circular (plásmidos), denominadas episoma o factor F; estas moléculas llevan la información para formar las fimbrias. Las bacterias donadoras pueden ser de dos tipos: F+, si el factor F está libre en el citoplasma, y Hfr, si está integrado en el cromosoma bacteriano. Las bacterias receptoras son aquellas que carecen de factor F o episoma y se las denomina F Si la bacteria donadora es F+, a través de las fimbrias se transfiere una copia del episoma a la bacteria receptora F. De esta manera, la bacteria receptora se convierte en donadora. Si la bacteria donadora es Hfr, el ADN cromosómico, junto con el episoma que lleva integrado, se duplica. Estas bacterias, al transferir el factor F a la bacteria receptora, transfieren un fragmento más o menos grande de la copia de su cromosoma; no se suele transferir toda la copia porque las fimbrias son frágiles y se rompen antes de terminar la transferencia, interrumpiéndose esta. El fragmento de ADN transferido se integra mediante entrecruzamiento en el cromosoma de la bacteria receptora, modificándose su información y apareciendo en ella caracteres de la bacteria Hfr. Si no se produce entrecruzamiento, el fragmento transferido se degrada y la bacteria receptora queda con la misma información.
30.- ¿Por qué se caracterizan los hongos?
Son organismos eucariotas unicelulares o pluricelulares; los pluricelulares no forman verdaderos tejidos, por ello se dice que tienen organización talofita. Las células que los forman tienen paredes celulares rígidas que están constituidas por quitina. En estas células se almacena glucógeno como reserva energética. Las células de los hongos pluricelulares se disponen formando filamentos que pueden ramificarse; a cada uno de estos filamentos se le denomina hifa. Las hifas se entrecruzan de forma laxa, y al conjunto de todas ellas se le denomina micelio, el cual constituye el aparato vegetativo del hongo. Las hifas pueden ser de dos tipos: tabicadas y sifonales o cenocíticas.
Son organismos eucariotas unicelulares o pluricelulares; los pluricelulares no forman verdaderos tejidos, por ello se dice que tienen organización talofita. Las células que los forman tienen paredes celulares rígidas que están constituidas por quitina. En estas células se almacena glucógeno como reserva energética. Las células de los hongos pluricelulares se disponen formando filamentos que pueden ramificarse; a cada uno de estos filamentos se le denomina hifa. Las hifas se entrecruzan de forma laxa, y al conjunto de todas ellas se le denomina micelio, el cual constituye el aparato vegetativo del hongo. Las hifas pueden ser de dos tipos: tabicadas y sifonales o cenocíticas.
* Tabicadas: cuando las células de la hifa están separadas por tabiques transversales.
* Sifonales: cuando las células de la hifa no están separadas por tabiques. En determinadas circunstancias, los micelios producen unas estructuras reproductoras que tienen formas diversas y que se denominan cuerpos fructíferos o carpóforos. Las setas son estructuras de este tipo.
Los carpóforos tienen una estructura análoga al micelio, pero aquí las hifas se disponen entrecruzadas y fuertemente apretadas. En ellos se formarán las esporas. Tienen nutrición heterótrofa; por lo tanto, necesitan compuestos orgánicos para nutrirse, ya que no los pueden sintetizar. Según como los obtengan, pueden ser:
- Saprófitos: viven en lugares húmedos, con abundante materia orgánica muerta (hojas, estiércol, paja, madera etc.) sobre la que viven y de donde obtienen los nutrientes orgánicos que necesitan.
- Simbiontes: son hongos que, para obtener los nutrientes orgánicos que necesitan, se asocian con otros seres vivos a los que proporcionan algún beneficio.
- Parásitos: algunos hongos obtienen los nutrientes orgánicos de otros seres vivos animales o vegetales sobre los que viven y a los que ocasionan trastornos más o menos graves.
En los hongos la reproducción puede ser: sexual y asexual. Esta última, salvo en las levaduras, que es por gemación, es por esporas. Las esporas son células especiales que suelen estar rodeadas por una cubierta resistente; cuando se liberan son diseminadas por el viento, el agua, los animales etc. Si caen en lugares adecuados, germinan, dando lugar a nuevos micelios. Las esporas pueden originarse después de procesos sexuales mediante meiosis (meiosporas), o bien mediante mitosis (mitósporas). Se forman en unas estructuras especiales denominadas esporangios, que son de diferentes tipos: conidios, ascas y basidios. Los hongos son seres muy importantes desde diferentes puntos de vista:
- En ecología tienen gran importancia, ya que actúan como descomponedores de la materia orgánica.
- Las levaduras intervienen en muchas fermentaciones que se han utilizado en diversos procesos industriales: fabricación del pan, fabricación de bebidas alcohólicas, etc.
- Algunos hongos tienen importancia en medicina, porque fabrican sustancias de interés (antibióticos, alucinógeno, etc).
- Muchos hongos se utilizan en la alimentación humana, debido a que los cuerpos fructíferos (setas) que producen son comestibles (champiñón, níscalo, trufas, etc). Otras, por el contrario, son venenosas (Amanita phalloides, boleto se Satanás etc).
- Algunos hongos son parásitos de animales y de vegetales a los que producen enfermedades más o menos graves.
31.- ¿Por qué se caracterizan las Arqueobacterias?
Constituyen un grupo heterogéneo al que en la actualidad se considera separado de las bacterias, aunque al igual que ellas tiene organización procariota. Las paredes celulares son de diversos tipos, pero en ningún caso poseen peptidoglicanos, ya que falta el ácido murámico. La membrana plasmática está compuesta por unos lípidos especiales, constituidos por glicerol, que se unen mediante enlaces éter a alcoholes isoprenoides de cadena larga. Su estructura es similar a la de otras membranas. Tienen algunas características comunes con los eucariotas; entre ellas, destacan las siguientes: tienen algunos genes que transcriben ARNt que poseen intrones como los eucariotas, al igual que en eucariotas la síntesis proteica no la inhibe el cloranfenicol y, por último, el ARN-polimerasa es más parecido al de los eucariotas que al de las bacterias. Tienen formas diversas: esféricas, espirales, bastoncillos, etc. Se reproducen principalmente por división binaria, gemación y fragmentación. Algunas son autótrofas, otras, no, algunas son aerobias, otras, anaerobias. Se desarrollan en condiciones ambientales extremas.
32.- Principales rasgos de los protoctistas. ¿Cuántos grupos se diferencian dentro de este reino?
El nombre de este reino fue propuesto por H.F. Copeland en 1956. Constituye un grupo heterogéneo que tiene organización eucariota. La mayoría de los individuos de este reino es unicelular, aunque también se incluyen seres pluricelulares, como las algas macroscópicas. Algunos son autótrofos (algas), siendo fotosintetizadores oxigénicos, es decir, realizan la fotosíntesis y utilizan como fuente de electrones el H2O; por ello, en este proceso liberan O2. Otros son heterótrofos (protozoos). Todos viven en el agua o en medios húmedos. Algunos son móviles y se desplazan mediante undulipodios (cilios y flagelos) o por pseudópodos. Se pueden reproducir sexual y asexualmente. Margulis y Schwartz incluyen dentro de este reino tres grandes grupos: protozoos, algas y los denominados hongos inferiores. Protozoos Son protoctistas unicelulares, carentes de pared celular y heterótrofos. Viven en el agua o en ambientes húmedos, muchos son de vida libre y algunos son parásitos. Se diferencian cuatro grandes grupos: Flagelados o zoomastiginos: Tienen uno o más flagelos, de ahí el nombre. Algunos son parásitos. En este grupo se incluyen los tripanosomas, como el Tripanosoma gambiense, que es el causante de la enfermedad del sueño. Ciliados: Son de vida libre. Presentan dos tipos de núcleos: un macronúcleo, que regula el metabolismo, y un micronúcleo, que intervine en la reproducción. Poseen cilios, de ahí su nombre. Se dan fenómenos de conjugación sexual. Aquí se incluyen los paramecios. Rizópodos: Se mueven por pseudópodos. Son de vida libre y parásitos. Algunos presentan caparazón calcáreo o silíceo. Aquí se incluyen entre otros las amebas y los foraminíferos. Esporozoos: Son todos parásitos. Entre los que afectan al hombre están los plamodios, que causan el paludismo, y el Toxoplasma, causante de la toxoplasmosis. Algas Son protoctistas unicelulares y pluricelulares; las células, en general, tienen pared celular. Son autótrofos fotosintéticos, por lo que presentan clorofila; en muchos casos, además, tienen otros pigmentos que pueden enmascarar la clorofila. Viven principalmente en el agua o en un medio húmedo. Algunas son microscópicas, pero otras pueden alcanzar un gran tamaño. Las formas microscópicas viven flotando en el agua y constituyen el fitoplancton. Se diferencian varios grupos: Dinoflagelados o pirrofitos: Son unicelulares marinas, poseen flagelos. Crisofitos: Son unicelulares marinas y de agua dulce, tienen flagelos. Euglenofitos: Son unicelulares de agua dulce, sin pared celular. Bacilariofitas o diatomeas: Son unicelulares de agua dulce o marinas, poseen un caparazón silíceo formado por dos piezas o valvas. Clorofitos o algas verdes: Son uni y pluricelulares, marinas y de agua dulce. Tienen color verde debido a la clorofila. Feofitos o algas pardas: Uni y pluricelulares, en su mayoría marinas, son de color pardo debido al pigmento fucoxantina que enmascara la clorofila. De ellas se obtienen numerosas sustancias de interés industrial y alimentario. Rodofitos o algas rojas: Son uni y pluricelulares, la mayoría marinas. Son de color rojo debido a la ficoeritrina. De ellas se extraen sustancias de interés, como el agar. Hongos inferiores Son protoctistas microscópicos, heterótrofos que viven en lugares húmedos; algunos son parásitos. Se diferencian dos grupos: Mixomicetos: Son los hongos mucilaginosos, presentan formas ameboides unicelulares, sin pared celular, que posteriormente se juntan y forman una masa gelatinosa multicelular y móvil. A partir de ella se desarrolla el cuerpo fructífero, que forma esporas. Oomicetos: Son unicelulares o pluricelulares con hifas cenocíticas. La paredes celulares son celulósicas. Son acuáticos, algunos son saprófitos y otros son parásitos (causante del mildiu de la patata o de la vid).
33.- ¿Qué tienen en común y en qué se diferencian las paredes celulares de las eubacterias Gram + y las Gram -? Cita algún ejemplo de cada uno de estos grupos.
Solución: Lo que presentan en común las paredes bacterianas de estos dos grupos de bacterias es que ambas están formadas por mureína, que es un peptidoglicano. Los peptidoglicanos son heterósidos, es decir, son glúcidos complejos en los que se diferencian dos partes: una parte glucídica y una parte no glucídica (aglicón): La parte glucídica esta formada por largas cadenas de polisacáridos que se disponen en paralelo. Estas cadenas polisacáridas están constituidas por dos clases de unidades: el NAG (N-acetil-glucosamina) y el NAM (N-acetil-murámico), que se disponen alternativamente y se unen mediante enlaces (1-4). La parte no glucídica está formada por tetrapéptidos que se unen a los NAM. Entre los tetrapéptidos de las cadenas adyacentes se pueden establecer enlaces peptídicos que unen transversalmente estas cadenas polisacáridas. Las principales diferencias entre estos dos grupos de eubacterias son las siguientes: Al grupo de bacterias Gram + pertenecen, entre otras: algunas bacterias patógenas (las causantes de la sífilis, la peste bubónica, el tifus, etc), bacterias del ciclo del nitrógeno (Nitrobacter, Azotobacter, Nitrosomonas, Clostridium, etc), las cianobacterias, etc. Al grupo de bacterias Gram - pertenecen, entre otras: algunas patógenas (la causante de la difteria, el botulismo, la tuberculosis, el tétanos, etc), otras de interés industrial, como Lactobacillus y Streptococcus, etc.
34.- Señala las características más destacadas de los individuos del reino monera e indica los principales grupos que se diferencian en él.
Solución: Los organismos del reino monera presentan las siguientes características: Son organismos de organización procariotica. Son unicelulares, aunque a veces pueden formar colonias. Sus dimensiones oscilan entre 0,2 y 10 m. Pueden ser inmóviles, aunque frecuentemente se pueden desplazar, bien por deslizamiento o bien por flagelos. El material genético nunca está aislado del citoplasma mediante una membrana, es decir, no poseen un núcleo diferenciado. Este material está formado por una molécula de ADN bicatenaria y circular. En algunos casos existen además otras moléculas pequeñas de ADN circulares denominadas plásmidos. La membrana plasmática presenta intrusiones citoplasmáticas (mesosomas) de formas diversas. En estas intrusiones se localizan numerosas enzimas, entre otras, las enzimas respiratorias. Igualmente, las formas fotosintéticas con frecuencia llevan los pigmentos fotosintéticos en estas membranas. En la mayoría de los individuos existe pared celular. En el citoplasma apenas existen orgánulos, los únicos que aparecen en todos son los ribosomas, que tienen un coeficiente de sedimentación de 70 S. Todos se reproducen de forma asexual, generalmente por bipartición. Además, también presentan fenómenos parasexuales (conjugación, transformación, etc.), que permiten la transferencia de genes y la recombinación genética. La clasificación de este reino es bastante compleja. Según la sistemática Bergey's, que es la más utilizada por los microbiólogos, dentro de este reino se diferencian dos grandes grupos: Las eubacterias. Dentro de ellas se distinguen tres grandes divisiones: Eubacterias con pared celular Gram negativa. A este grupo pertenecen entre otras las bacterias fijadoras del nitrógeno (Rhizobium), las bacterias nitrificantes (Nitrobacter, Nitrosomas), las cianobacterias (Oscillatoria), etc. Eubacterias con pared celular Gram positiva. Aquí se incluyen muchas bacterias patógenas productoras de diversas enfermedades como: tuberculosis, tétanos, botulismo, etc; otras de interés industrial como: Lactobacillus, Streptococcus, etc. Eubacterias sin pared celular. Constituyen el grupo que antes se conocía con el nombre de micoplasmas. Arqueobacterias. Forman un grupo heterogéneo que muchos científicos consideran separadas de las bacterias.
35.- ¿Qué son las endosporas?
Solución: Son formas de resistencia que se originan en el interior de algunas bacterias, de ahí el nombre de endospora, como respuesta a condiciones ambientales adversas. Las endosporas están formadas por el ADN bacteriano, una pequeña porción de citoplasma deshidratado y una cubierta gruesa en la que se diferencian tres capas, que de dentro afuera son: el córtex, la cubierta de la espora (es una capa densa, formada por proteínas ricas en cisteína y aminoácidos hidrófobos) y el exosporio, que solo está presente en algunas. Las endosporas protegen al cromosoma bacteriano de las condiciones ambientales adversas y pueden permanecer en vida latente durante mucho tiempo. Son muy resistentes al calor, la sequedad, las radiaciones ultravioleta e ionizantes, y a otros agentes químicos adversos. Cuando las condiciones ambientales se hacen favorables, germinan y dan de nuevo lugar a la bacteria. Las endosporas son típicas de bacterias Gram positivas, aerobias y anaerobias. Entre los principales géneros formadores, de endosporas destacan: Clostridium y Bacillus.
36.- Explica la función de las siguientes bacterias en el ciclo del nitrógeno: Azotobacter. Nitrosomonas. Nitrobacter.
Solución: Azotobacter. Participa en la fijación biológica del nitrógeno atmosférico (N2). Estas bacterias toman directamente el N2 del aire y lo utilizan para formar sus aminoácidos. El compuesto que se obtiene de la fijación es el amoniaco. La fijación del N2 enriquece el suelo de ión amonio, forma nitrogenada que puede ser utlizada por las plantas, ya que estas no pueden asimilar directamente el N2 atmosférico. De esta forma pueden incorporarse al suelo unos 28 kgde nitrógeno por hectárea y año. Nitrosomonas. Es una bacteria nitrificante que oxida el amoniaco del suelo a nitritos. El proceso recibe el nombre de nitrosación y se produce a través de la siguiente reacción: (NH4)2CO3 + CO2 2HNO2 + CO2 + 3H2O + energía Nitrobacter. Realiza la segunda etapa de la nitrificación: la nitratación. En este proceso los nitritos, que son tóxicos, se oxidan a nitratos, que ya pueden ser tomados por las raíces de las plantas, disueltos en agua. 2KNO2 +O2 2KNO3 + energía
37.- ¿Qué es una toxina? ¿En qué grupos se clasifican las toxinas según sus propiedades químicas? Señala algunos ejemplos.
Solución: Las toxinas son moléculas producidas por microorganismos que causan daños concretos en el huésped al que infectan. Estas moléculas son, generalmente, proteínas o lipopolisacáridos. Las toxinas se dividen en función de sus propiedades químicas en dos grupos: Las exotoxinas son proteínas solubles que fabrica y segrega la bacteria al medio en el que vive, por lo que aparecen en los extractos celulares o en los medios de cultivo bacterianos. Normalmente se destruyen fácilmente con el calor. Se distinguen tres tipos: - Enterotoxinas: actúan estimulando anormalmente las células de la mucosa intestinal. Entre ellas se encuentran la toxina del cólera y las producidas por E. Coli. - Citotoxinas: matan enzimáticamente a las células del huésped. Ejemplo la toxina diftérica. - Neurotoxinas: Bloquean la transmisión sináptica de los impulsos nerviosos. Toxina botulínica y tetánica. Las endotoxinas son lipopolisacáridos de la membrana de las bacterias Gram-negativas. Son resistentes al calor. Producen diarreas, fiebre y, en ocasiones, hemorragias internas.
38.- Las técnicas de cultivo de microorganismos exigen que el trabajo se realice en condiciones asépticas para evitar las posibles contaminaciones. Una condición indispensable es la esterilización de los materiales que se van a utilizar. a) Define esterilización. b) Indica qué método emplearías para esterilizar los siguientes medios: Material de laboratorio de vidrio. Material de laboratorio de vidrio. Cámara de siembra. Suero. Limpieza de las superficies de trabajo.
Solución: a) La esterilización es un tratamiento que consigue la eliminación de todos los organismos de un medio. La esterilización puede lograrse con la utilización de diversas técnicas. b) Material de vidrio. La técnica más utilizada es la esterilización por calor húmedo que se lleva a cabo en los autoclaves. Los autoclaves son recipientes en los que se consiguen presiones superiores a la atmosférica y muy altas temperaturas. A temperaturas superiores a 120 se consigue la eliminación de las esporas. También se utiliza calor seco en hornos que alcanzan temperaturas de 140 a 180 durante tiempos muy largos (periodos de una hora y media a dos horas). Cámara de siembra. Son las cámaras que se utilizan en los laboratorios para realizar los trabajos microbiológicos. Mediante lámparas de luz ultravioleta se reduce el número de microorganismos (sobre todo bacterias y esporas de hongos) presentes en el aire. Suero. Para la esterilización de sueros y otros líquidos que no resisten altas temperaturas se utiliza la esterilización por filtración. El líquido se hace pasar a través de un filtro estéril que retiene los microorganismos por el tamaño de sus poros y por adsorción. Superficie de trabajo. Para la eliminación de los microorganismos presentes en las superficies de trabajo se utilizan productos químicos tóxicos y volátiles. Estas sustancias se aplican antes y después de haber trabajado con microorganismos.
39.- ¿Cuáles son las funciones generales que realizan los microorganismos en la naturaleza? ¿Sería posible la vida en la Tierra sin microorganismos?
Solución: Los microorganismos presentan una gran variedad de especializaciones fisiológicas que les permiten realizar múltiples transformaciones en la naturaleza. Su papel principal consiste en la intervención en los ciclos biogeoquímicos, donde producen las transformaciones necesarias para el reciclaje de la materia. Además, establecen importantes relaciones ecológicas con otros seres vivos actuando, por ejemplo, como simbiontes o patógenos. Se puede afirmar que debido a sus múltiples e importantes funciones la vida en la Tierra no sería posible sin la presencia de los microorganismos. Las funciones que realizan los microorganismos en la naturaleza se pueden resumir en los siguientes apartados: Los microorganismos autótrofos actúan de productores en los ecosistemas, sintetizando grandes cantidades de materia orgánica que es consumida por los organismos superiores. Los microorganismos heterótrofos se alimentan de compuestos orgánicos solubles y son, a su vez, alimento para los organismos superiores. Los microorganismos heterótrofos también actúan en el proceso de mineralización de los compuestos orgánicos, al transformarlos en inorgánicos. Participan en la descomposición de las rocas y en la formación del suelo. Transforman compuestos de nitrógeno, azufre y hierro en los ciclos biogeoquímicos. Son los descomponedores en las cadenas tróficas de los ecosistemas. Juegan un importante papel, tanto en la formación recursos geológicos de interés económico (carbón o petróleo) como en su destrucción.
40.- Define enfermedad infecciosa y describe las distintas vías de transmisión de los patógenos.
Solución: Las enfermedades infecciosas son aquellas producidas por microorganismos. Estos son transmitidos a los individuos sanos desde los reservorios de la infección, que son ambientes naturales en los que los patógenos realizan parte de su ciclo vital. Los reservorios más importantes son: la propia población humana, poblaciones animales, el agua o el suelo. El paso de una enfermedad desde el reservorio a los humanos se realiza mediante unas vías de transmisión características, como son: a.- Por contacto directo a través de heridas en la piel. Los microorganismos patógenos no pueden penetrar a través de la piel intacta de los animales, por lo que deben aprovechar las roturas que se producen en ella para invadir el cuerpo de estos. Ejemplos de este tipo de infección son: el tétanos, la gangrena gaseosa y la rabia. b.- Transmisión a través del aire. La infección se produce por la absorción en el tracto respiratorio de gotitas u otras sustancias que contengan secreciones respiratorias infectadas. Ejemplos: tos ferina, difteria, neumonía, tuberculosis. c.- Transmisión por vía sexual. Los microorganismos que causan estas enfermedades se transmiten, de las personas infectadas a las sanas, a través de las relaciones sexuales, aunque en algunos casos también se transmiten vía sanguínea (por transfusiones, jeringuillas contaminadas...). Las principales enfermedades de transmisión sexual son: la gonorrea, sífilis, herpes genital, hepatitis B y el SIDA. d.- Por el agua y los alimentos. El agua contaminada con restos fecales, los alimentos almacenados de forma inadecuada, manipulados en condiciones sanitarias deficientes o el cocinado incompleto pueden ser la causa de transmisión de microorganismos patógenos. En algunos casos las enfermedades transmitidas por los alimentos y el agua se deben a la presencia de toxinas, sin que sea necesaria la presencia del microorganismo. Ejemplos: salmonelosis, botulismo, cólera, hepatitis A. e.- Transmisión por animales. En este caso los animales son utilizados como vectores por algunos microorganismos patógenos para llegar al hospedador definitivo. Los principales vectores son artrópodos como el piojo, la garrapata, ácaros, mosquitos, moscas, pulgas..., que transmiten la enfermedad al picar a un individuo o al contaminar alimentos. Ejemplos: malaria, tifus, peste bubónica...
41.- ¿Qué es un medio de cultivo? ¿Qué características tienen los medios enriquecidos, los selectivos y los inhibidores?
Solución: Un medio de cultivo es un preparado que contiene nutrientes para el cultivo (crecimiento) de microorganismos, de células vegetales o de células animales. Los medios de cultivo pueden ser: - Sólidos. Son particularmente idóneos para el cultivo de hongos y bacterias. Se preparan añadiendo a la mezcla de nutrientes líquidos un gelificante, generalmente agar, dando lugar a una mezcla llamada nutriente-agar. - Liquidos. Llamados también caldos de cultivo, se utilizan generalmente para controlar el crecimiento de las poblaciones. Los medios de cultivo, tanto líquidos como sólidos, dependiendo de que contengan determinadas sustancias pueden ser: medios enriquecidos, medios selectivos o medios inhibidores. Se utilizan para destacar o favorecer la presencia de un microorganismo concreto en una población mixta. Los medios enriquecidos contienen ciertas sustancias que favorecen el desarrollo de algún tipo de microorganismo frente a los demás. Esta especie presentará un crecimiento mayor y será dominante en un cultivo mixto. Medios selectivos. Son aquellos a los que se les añade alguna sustancia que inhibe el desarrollo de todos los microorganismos excepto uno o unos pocos. Por ejemplo, un medio al que se le añade penicilina selecciona a las cepas resistentes a ese antibiótico. Medios inhibidores. Contienen un indicador que permite que las colonias de un microorganismo determinado se distingan visiblemente de las demás.
42.- Representa el ciclo del carbono y explica las consecuencias que tiene la acumulación de los productos procedentes de la fermentación en los ambientes acuáticos.
Solución: a) Ciclo del carbono. b) En las zonas profundas de los ambientes acuáticos se crean condiciones anaerobias que favorecen la descomposición de los restos orgánicos por fermentación. Estas fermentaciones producen ácidos orgánicos, CH4, H2 y CO2, que cuando alcanzan una cierta concentración, inhiben la acción de las bacterias anaerobias. En consecuencia, se produce la acumulación de compuestos orgánicos en el fondo y el estancamiento del ciclo. De esta forma se han originado, en ambientes lacustres y pantanosos, los depósitos de carbón, y en los ambientes marinos, los depósitos de petróleo.
43.- ¿Qué papel realizan las adhesinas en el proceso de la infección bacteriana? ¿Qué es el periodo de incubación?
Solución: Las adhesinas o factores de adhesión son moléculas de la superficie celular de las bacterias que se unen a receptores específicos de las células del hospedador. Esta unión confiere la patogeneidad al microorganismo al permitirle invadir los tejidos del huésped o colonizar una superficie de su cuerpo. Actúan como adhesinas la cápsula bacteriana, las proteínas de la membrana, los pelos y los flagelos. El periodo de incubación es el tiempo que transcurre desde que un microorganismo coloniza o invade a un huésped hasta que se manifiestan los síntomas de la enfermedad. Durante este periodo, que es fijo para cada especie, la bacteria se divide en el interior del organismo hasta alcanzar un número suficiente que le permite manifestar su patogeneidad.
44.- ¿En qué consiste la inoculación o siembra? ¿Qué técnica de siembra utilizarías para cultivar una bacteria anaerobia?
Solución: La inoculación o siembra consiste en la introducción de un pequeño número de microorganismos en un medio de cultivo. Para cultivar una bacteria anaerobia se debe utilizar la técnica de siembra por picadura o en profundidad. Para este tipo de siembra se utiliza un medio nutritivo de agar en tubo de ensayo, que evita que difunda el O2 al cultivo gracias a la mayor profundidad del agar y a la pequeña superficie libre del cultivo en tubo, comparado con el cultivo en placa. La siembra se realiza con una aguja de siembra, previamente esterilizada a la llama del mechero, con la que se toma una muestra y se introduce verticalmente en la zona central del medio de cultivo.
45.- Representa el ciclo del azufre y explica la función de alguna bacteria que participe en el ciclo.
Solución: Ciclo del azufre: Una bacteria que participa en el ciclo del azufre es Thiobacillus, que transforma el sulfuro de hidrógeno (H2S) en ión sulfato. El H2S procede de la reducción de los grupos sulfhídrilo de las proteínas al descomponerse los restos de seres vivos por la acción de numerosas bacterias. De esta forma, Thiobacillus origina una forma de azufre (ión sulfato) que es la única que puede ser asimilada por las plantas. Estas bacterias también son las responsables del descenso del pH del suelo al oxidar azufre elemental en ácido sulfúrico. Este proceso permite que en los suelos básicos puedan solubilizarse muchos minerales insolubles a pH alcalino y hacerse disponibles para las plantas.
46.- Define los siguientes términos: Infección. Enfermedad infecciosa. Patogeneidad. Toxicogenicidad.
Solución: Infección. Es la invasión de un organismo vivo por microorganismos que producen la enfermedad mediante su automantenimiento y multiplicación en los tejidos del huésped. Los patógenos pueden entrar a través de heridas o a través de las membranas mucosas que tapizan los tractos digestivo, respiratorio y reproductor, y pueden ser transmitidos por el individuo infectado a otros. Las infecciones pueden llegar a no producir la enfermedad, en este caso se llaman infecciones silenciosas. Enfermedad infecciosa. Es aquella que está producida por microorganismos. Estos son transmitidos a los individuos sanos desde los reservorios de la infección que son ambientes naturales en los que los patógenos realizan parte de su ciclo vital. Los reservorios más importantes son: la propia población humana, poblaciones animales, el agua o el suelo. Patogeneidad: es la capacidad de un microorganismo para producir una enfermedad. Las poblaciones de microorganismos (cepas) que causan la enfermedad se denominan virulentas, frente a las inocuas o no virulentas. Toxicogenicidad. Se llama toxicogenicidad a la capacidad de un microorganismo para producir toxinas. Las toxinas son proteínas o lipopolisacáridos que causan alteraciones concretas en el huésped. La toxicogenicidad va ligada a la patogeneidad.
47.- ¿En qué características de las bacterias se basan las pruebas bioquímicas de identificación? Señala algún ejemplo.
Solución: Las pruebas bioquímicas se basan en la gran diversidad metabólica que presentan las bacterias. Cada grupo taxonómico dispone de un genotipo característico y, por tanto, de un equipo enzimático, que le permite utilizar y transformar sustratos específicos, sobre los que no actúan otras especies. En estas diferencias metábolicas se fundamentan las pruebas bioquímicas Entre las pruebas más utilizadas se encuentran: Prueba de la catalasa. Se basa en la detección de la enzima catalasa en las bacterias. Las bacterias se cultivan en un medio con agua oxigenada al 3%, y es positiva cuando se producen burbujas de O2, procedentes de la transformación del agua oxigenada en H2O y oxígeno molecular. Así se diferencian el género Staphylococcus (catalasa +) del género Streptococcus (catalasa -). Prueba del agar manitol. Sirve para identificar bacterias capaces de fermentar el manitol. Se prepara un cultivo con manitol como única fuente de azúcar, donde se cultivan las bacterias. La prueba será positiva si el medio toma color amarillo. Así se identifican bacterias patógenas de la especie Staphylococcus aureus.
48.- Define el concepto de simbiosis. ¿Cómo realizan las bacterias del género Rhizobium la fijación del N2 atmosférico?
Solución: La simbiosis es un tipo de relación entre individuos de distinta especie (relación interespecífica) en la que ambos organismos obtienen un beneficio. Las bacterias del género Rhizobium establecen relaciones simbióticas formando nódulos en las raíces de las plantas leguminosas. Estas bacterias son capaces de fijar grandes cantidades de nitrógeno atmosférico, transformándolo en amoniaco y nitratos, que circulan a través del xilema hacia los órganos aéreos de la planta. De esta forma, la leguminosa consigue una fuente de nitrógeno permanente, ya que las plantas no pueden fijar el N2 atmosférico. Además, parte del nitrógeno fijado difunde desde las raíces al suelo, enriqueciéndolo de nitratos y aumentando su fertilidad. La formación de los nódulos se pude resumir en los siguientes pasos: 1. Los Rhizobium se multiplican en el suelo próximo a las raíces, penetran en los pelos radicales y proliferan por el cilindro central. 2. Las células del periciclo se dividen. 3. Se produce la nudosidad joven. 4. La nudosidad se desarrolla en la raíz. 5. En la vejez, la nudosidad muere cuando la raíz deja de ser funcional.
49.- Enuncia los postulados de Koch. ¿Qué experiencias condujeron a Koch a enunciar sus postulados?
Solución: Los postulados de Koch son cuatro: Primero: el microorganismo patógeno debe encontrarse siempre en los individuos que presenten la enfermedad y no estar presente en los sanos. Segundo: el microorganismo debe aislarse del huésped enfermo y cultivarse en cultivo puro fuera de su cuerpo. Tercero: la enfermedad debe reproducirse cuando se inocula el cultivo en un huésped susceptible sano. Cuarto: el microorganismo debe ser aislado de nuevo a partir del hospedador infectado experimentalmente y cultivado en el laboratorio, después de lo cual debe ser el mismo que el organismo original. Las experiencias que condujeron a Koch a enunciar sus postulados fueron, entre otras, las investigaciones sobre el ántrax o carbunco. Esta es una enfermedad infecciosa que afecta a vacas y ovejas y que pude ser transmitida al hombre. Koch observó que la sangre de todos los animales enfermos que analizó contenían grandes cantidades de bacilos. Posteriormente, para demostrar que los bacilos eran los causantes de la enfermedad inoculó a ratones de laboratorio con sangre de animales enfermos, comprobando que los ratones contraían la enfermedad y morían. A su vez, la sangre de los ratones infectados e inyectada en otros sanos provocaba la enfermedad (1er postulado). En segundo lugar consiguió aislar y cultivar la bacteria del ántrax en condiciones de laboratorio (2º postulado). Las bacterias de los cultivos al ser inoculadas en animales sanos reproducían la enfermedad, por lo que tenían el mismo efecto que las extraídas de animales infectados (3er postulado). De los animales infectados experimentalmente, aisló y cultivó el microorganismo, comprobando que era el mismo que el original (4º postulado).
50.- Haz una gráfica que represente el crecimiento de una población bacteriana y contesta: ¿Cuántas fases se observan? Explica los acontecimientos que suceden en cada una de ellas.
Solución: En la gráfica se representa el crecimiento de una población bacteriana en un medio de cultivo. Se distinguen cuatro fases: Fase de latencia. Durante esta fase el aumento del número de células es muy pequeño. Esto es debido a que las bacterias deben adaptarse al medio de cultivo que es distinto a su hábitat natural. También puede suceder que las bacterias se encuentren en fase de espora y que no comiencen la división hasta que las condiciones sean favorables. Fase exponencial. Se produce un crecimiento exponencial de la población bacteriana, ya que no existe ningún factor que limite su crecimiento. La población se duplica en cada generación. Fase estacionaria. Durante esta fase la población se mantiene estable, ya que el porcentaje de nuevas células se compensa con las muertes. Si no se suministra nada al cultivo, la cantidad de nutrientes irá disminuyendo, por lo que el sustrato proporcionará menos energía de la que necesita la población para continuar creciendo. Fase de muerte. En esta fase la mayoría de las bacterias mueren y la población decrece rápidamente. Esto es debido a que la cantidad de nutrientes del medio y la concentración de O2 disminuyen drásticamente, además se acumulan sustancias tóxicas procedentes del metabolismo que pueden provocar variaciones en el pH que inhiben la actividad enzimática.
51.- Explica el papel de los mohos como microorganismos de interés biotecnológico.
Solución: Los mohos son hongos que sitúan sus esporas en el extremo de finos filamentos llamados hifas. Son aerobios estrictos. En condiciones industriales sus micelios se cultivan en tanques, en donde forman masas sumergidas, por lo que no producen esporas sexuales ni asexuales. No son capaces de fijar el nitrógeno gaseoso. Producen, junto a las levaduras, fermentaciones que proporcionan bebidas (sake), productos alimenticios (quesos especiales), ácidos orgánicos (cítrico, láctico), antibióticos (penicilina) o enzimas (amilasas, pectinasas, proteasas).
52.- ¿De qué manera contribuye la biotecnología a paliar las agresiones que afectan al entorno?
Solución: En la actualidad se están empleando microorganismos para el tratamiento y utilización de residuos de origen biológico o resultado de procesos agrícolas. A la aplicación de los microorganismos en este campo se la conoce con el nombre de biorremediación. Por ejemplo, ciertas algas pueden desarrollarse comensalmente en un medio con bacterias capaces, a su vez, de oxidar los residuos. El resultado es la liberación de O2 y sustratos de materia orgánica rica en proteínas, que pueden utilizarse como piensos para peces y animales de granjas. Los procesos para los que básicamente se utilizan de manera conjunta algas y bacterias son: 1. Los que tienen como finalidad la oxidación de residuos. 2. Los que se destinan a la producción de algas y al reciclado de nutrientes.
53.- ¿Qué procesos tienen lugar en la maduración de los quesos y de qué depende el que se formen unos u otros productos finales?
Solución: La maduración de los quesos es muy compleja y variable, y depende del tipo de queso que se pretenda fabricar. En su desarrollo se hidrolizan progresivamente las proteínas a péptidos solubles y, finalmente, a aminoácidos libres. Estos aminoácidos pueden descomponerse en ácidos grasos, aminas y amoniaco. En los quesos blandos madurados, todas las proteínas se transforman en compuestos solubles, mientras que en los quesos duros solo se transforma del 20 al 30%. También se produce una importante hidrólisis de las grasas presentes en la leche.
54.- Explica el proceso que se sigue en la fabricación del vino.
Solución: La fabricación del vino consiste en la fermentación alcohólica de los azúcares solubles presentes en el zumo de uvas, es decir, de glucosa y fructosa, para dar alcohol etílico y CO2. Después de la vendimia, las uvas se prensan en grandes cubas para extraer su zumo o mosto. Las levaduras que se encuentran normalmente sobre la piel de las uvas, Saccharomyces cerevisiae y otros géneros, son las que realizan espontáneamente la fermentación del mosto. La fermentación dura unos pocos días. Durante este tiempo hay que controlar la velocidad mediante la temperatura, ya que, si esta aumenta mucho, puede llegar a destruir las levaduras. Una vez finalizada la fermentación, el vino se aclara y estabiliza, saliendo al mercado como vino joven, o envejece durante algunos años en barricas apropiadas. En algunos vinos se produce espontáneamente una segunda fermentación, por la acción de las bacterias del ácido láctico que disminuyen la acidez del vino.
55.- Define antibiótico. ¿Cuáles son los principales grupos de microorganismos productores de antibióticos?
Solución: Son sustancias antimicrobianas fabricadas y excretadas por microorganismos. Pueden definirse como metabolitos secundarios de bajo peso molecular, que inhiben el crecimiento de microorganismos en cantidades muy pequeñas. Son selectivamente tóxicos. Por ello, se utilizan con fines profilácticos o terapeúticos. Solo hay tres grupos principales de microorganismos productores de antibióticos: los mohos, las eubacterias y los actinomicetes. De entre ellos, únicamente unos pocos géneros son capaces de producir antibióticos.
56.- Explica cómo se pueden obtener sustancias utilizando bacterias mediante ingeniería genética.
Solución: Mediante ingeniería genética se pueden obtener sustancias a partir de la información incorporada a las células bacterianas. Para ello, se les introducen plásmidos recombinantes que portan el gen que codifica el producto a sintetizar. Una vez en el interior de la célula, los plásmidos se autorreplican, al tiempo que las bacterias crecen y se dividen. Así se obtendrá una población de células idénticas (clon) que contendrá plásmidos recombinantes o, lo que es lo mismo, el gen habrá sido sometido a clonación.
57.- Realiza una breve historia de cómo ha utilizado el ser humano los microorganismos desde los primeros tiempos.
Solución: El vino aparece ya citado en el Génesis. Antes del año 6000 a. de C., las civilizaciones sumeria y babilónica ya conocían la capacidad de las levaduras para producir alcohol en forma de cerveza. Hacia el año 4000 a. de C., los egipcios descubrieron que el CO2 liberado por la levadura de cerveza fermentaba el pan. Estos procesos se transmitían culturalmente, ya que su causa se desconocía. Anton von Leeuwenhoek detectó por primera vez en 1680 la presencia de levaduras en la cerveza en fermentación. Sus descubrimientos actualizarían la teoría de la generación espontánea, que se mantuvo hasta la segunda mitad del siglo XIX. Pasteur demostró finalmente que la vida microscópica procedía siempre de vida preexistente, así como que los microorganismos eran los causantes de las fermentaciones.
58.- ¿Qué se pretende con la aplicación de la ingeniería genética a la ganadería y la acuicultura? ¿En cuál de estos campos se ha obtenido un mayor éxito y por qué? Razona la respuesta.
Solución: Con la ingeniería genética se pretende evitar ciertas patologías y aumentar la producción de carne o leche, sin los riesgos que implica un engorde artificial con hormonas. Los mayores éxitos se han obtenido en acuicultura, ya que resulta mucho más fácil manipular genéticamente peces debido a la fecundación externa y a que sus huevos, por su tamaño, permiten fácilmente la microinyección de fragmentos de ADN reconstituidos. Así, se han obtenido variedades transgénicas de peces comerciales, como el salmón atlántico, la lubina o la carpa.
59.- ¿Qué microorganismos intervienen en la fabricación de los quesos?
Solución: La maduración de los quesos frescos (50-80% de agua), la realizan enzimas de los mohos Penicillium y levaduras que crecen en su superficie. Los quesos semiduros son más consistentes (45% de agua), pueden estar poco madurados o muy madurados, para lo que muchos se recubren con salmuera, que aporta una flora de bacterias y levaduras a su superficie. La maduración de los quesos duros (menos del 40% de agua) la llevan a cabo las bacterias lácticas que se desarrollan en toda la masa. Cuando mueren los microorganismos, se rompen sus células y se liberan los enzimas hidrolíticos madurantes. Los quesos enmohecidos (semiduros o duros) son el resultado de inyectar en la cuajada las esporas del moho transformante (Penicillium roquefort), que germinan cuando se pincha la cuajada para dejar entrar el aire. Estos mohos producen los compuestos responsables del aroma y sabor propios de cada tipo: Cabrales, Roquefort, Azul, etc. Otra clase de quesos duros, como el de Gruyère, presenta grandes agujeros, que se deben a la acción de bacterias productoras de ácido propiónico (Propionibacterium shermaníi). Estas bacterias confieren sabor al queso y liberan el CO2, que, al escaparse, produce los agujeros y las burbujas típicos.
60.- ¿Qué diferencia hay entre el pan ácimo y el pan normal?
Solución: Los panes ácimos eran los primeros panes, y consistían simplemente en una masa de harina y agua que no fermentaba. El pan normal se obtiene mezclando harina de cereales y agua y añadiendo la levadura Saccharomyces cerevisiae. Los enzimas de la harina convierten parte del almidón en glucosa, que fermenta rápidamente y produce CO2. Las burbujas de CO2 quedan atrapadas en el seno de la masa, lo que provoca un aumento de volumen. El alcohol que se produce durante la fermentación se destruye cuando se cuece el pan para inactivar la levadura y eliminar el agua.
61.- Cada vez es más frecuente la aparición de cepas bacterianas resistentes a antibióticos, especialmente a aquellos que se vienen usando desde antiguo. ¿Cómo piensas que consiguen las bacterias ser cada vez menos sensibles a los antibióticos? ¿Puede tener esto algo que ver con los constantes consejos médicos de no automedicarse? ¿Por qué?
Solución: La aparición de cepas bacterianas que presentan resistencia a un determinado antibiótico se debe al desarrollo de cepas mutantes. El uso de los antibióticos provoca que las cepas resistentes se desarrollen más frecuentemente, por lo que es conveniente no abusar de ellos; de ahí la importancia de no automedicarse. La mayoría de los microorganismos, por no decir todos, son capaces de desarrollar resistencia a la acción de los antibióticos. El desarrollo de cepas resistentes a los antibióticos es un grave problema médico. Para evitar su aparición, debe tenerse en cuenta lo siguiente: Evitar el empleo irreflexivo de antibióticos cuando no sea de verdadera necesidad. Restringir la aplicación tópica de los antibióticos, que se usan frecuentemente en infecciones generalizadas. Administrar dosis adecuadas del antibiótico específico para dominar rápidamente la infección. Aplicar un antibiótico diferente cuando el microorganismo se muestra resistente al utilizado en primer lugar.
62.- Explica la frase gran parte de la biotecnología radica en el poder transformador de las enzimas.
Solución: Los enzimas son proteínas cuya fuente tradicional eran los vegetales y los animales, pero desde hace tiempo está aumentando su obtención a partir de microorganismos y actúan para fabricar el producto deseado, o son ellos mismos las sustancias de interés que se obtienen como producto de la fermentación. La producción de enzimas es un proceso muy importante en la industria química y en el sector alimentario. Las técnicas genéticas permiten seleccionar organismos superproductores de enzimas en condiciones controladas con nutrientes adecuados. Algunos de sus usos industriales son: Fabricación de detergentes biológicos. Industria alimentaria para bebés. Industria cervecera. Industria del cuero. Industria papelera.
63.- ¿Qué tipo de actividades engloba la biotecnología? ¿Con qué otras disciplinas está relacionada?
Solución: La biotecnología engloba todas las actividades que tienen en común el aprovechamiento de las células de todos los organismos para producir sustancias útiles a la humanidad. La OCDE la define como la aplicación de procedimientos científicos y técnicas a la transformación de ciertas materias por agentes biológicos para producir bienes y servicios. Estos agentes biológicos son esencialmente microorganismos, células vegetales o animales, y enzimas. Antes de que se supiera de la existencia de microorganismos, el hombre los utilizaba para fabricar cerveza, vino, pan, queso, etc. La biotecnología está relacionada con disciplinas tales como la microbiología, la biología molecular y celular, la bioquímica, la genética, la inmunología, la química, la ingeniería industrial y la informática.
64.- ¿Qué son las llamadas PSC? ¿De dónde se extraen? ¿Qué sustancias contienen y para qué se utilizan?
Solución: Las PSC son proteínas de una sola célula. Se extraen a partir de cianobacterias, levaduras, microalgas y hongos. Los productos de las PSC se utilizan tanto en la alimentación humana como en la animal, dado que aportan además cantidades significativas de glúcidos, vitaminas y minerales. Las espirulinas (cianobacterias) son especialmente ricas en aminoácidos esenciales y ácidos grasos poliinsaturados. En la actualidad se comercializan como un suplemento dietético en la llamada alimentación natural. La levadura seca es rica en proteínas y vitaminas del grupo B. Se utiliza como alimento para los animales de granja y como suplemento dietético en la alimentación humana. Las microalgas tienen un alto valor nutritivo; la proteína extraída de las algas es digerible hasta un 80% por los rumiantes. Se utiliza en la alimentación humana y animal. Los mohos (Fusarium graminearum) contienen una micoproteína (Quorn) que es un alimento para el consumo humano tan nutritivo como la carne, por su contenido en proteína y fibra.
65.- ¿Qué bacterias producen la conversión del etanol en ácido acético? ¿Cómo se lleva a cabo dicho proceso?
Solución: Las bacterias que llevan a cabo la transformación de etanol en ácido acético son eubacterias Gram negativas flageladas de los géneros Gluconobacter y Acetobacter. Gluconobacter solo es capaz de oxidar el etanol a acético, mientras que Acetobacter es además capaz de oxidar el ácido acético que produce, para dar dióxido de carbono y agua. Para que se produzca la transformación, las bacterias forman una fina película gelatinosa sobre la superficie del vino, alcohol destilado o sidra.
66.- ¿Qué procesos habría que seguir para fabricar una bebida como el whisky?
Solución: Los procesos que habría que seguir para la fabricación del whisky son similares a los de la fabricación de la cerveza. La cerveza se elabora a partir de cereales que contienen almidón en sus granos. Las levaduras solo son capaces de fermentar monosacáridos de seis carbonos, por lo que es necesario que en primer lugar se produzca la hidrólisis del almidón. El cereal más empleado es la cebada, aunque también se utilizan el maíz y el arroz. Al germinar, sus semillas producen amilasas que rompen los enlaces del almidón, convirtiéndolo en glucosa. Por lo tanto, estas semillas han de ser malteadas (se humedecen, se dejan germinar y se secan). A continuación, se muele la cebada malteada con agua para liberar las amilasas. El extracto acuoso se separa del triturado sólido de los granos, se le añade el lúpulo y se cuece. El lúpulo dará el sabor a la cerveza e impedirá el crecimiento de bacterias. Al hervir la mezcla se desnaturalizan las amilasas. A esta mezcla se le añaden las levaduras, que producirán la fermentación entre los cinco y diez días siguientes. Después de la fermentación, se separa la levadura y se deja madurar la cerveza un tiempo determinado. Tras la pasteurización y filtración, ya podría ser bebida. En el caso del whisky, al ser una bebida con mayor graduación, tienen que producirse fermentaciones posteriores, para que su contenido en alcohol sea mayor.
67.- Describe la importancia de la penicilina.
Solución: La penicilina fue el primer antibiótico descubierto y el más conocido. En realidad, hay varias penicilinas en función del medio donde se cultiva el Penicillium que la sintetiza. Debido a su eficacia sobre una gran cantidad de bacterias Gram positivas, su aplicación terapeútica permitió la rápida y completa curación de la mayoría de las infecciones producidas por estafilococos, como faringitis estreptocócicas y neumonías neumocócicas, así como endocarditis bacterianas y meningitis meningocócicas.
68.- ¿Cómo se elabora mediante técnicas de ingeniería genética la vacuna de la hepatitis B humana?
Solución: La ingeniería genética ha permitido obtener vacunas sin tener que utilizar virus vivos. La primera vacuna obtenida por esta técnica ha sido la de la hepatitis B humana. La vacuna se elabora transfiriendo un gen de un antígeno concreto de la superficie del virus a una levadura en donde este gen se expresa. Multiplicando la levadura en un fermentador se pueden fabricar grandes cantidades del antígeno puro, que, una vez aislado y purificado, se utiliza directamente como vacuna.
69.- ¿Cómo se dividen los microorganismos de interés industrial según los productos resultantes de sus conversiones biológicas?
Solución: Las bacterias, levaduras y mohos son utilizados en unos tipos muy importantes de reacciones de interés industrial, que son las fermentaciones. Dichos microorganismos se clasifican en: a) Homofermentativos: cuando el resultado de su actuación es un único producto final. b) Heterofermentativos: como resultado de la fermentación se originan dos o más productos de interés.
70.- Define que es un organismo transgénico y explica el proceso de obtención de plantas transgénicas.
Solución: Organismo transgénico es aquel que se desarrolla a partir de una célula en la que se ha introducido ADN procedente de otro ser vivo. Para poder obtener plantas transgénicas se realizan las siguientes operaciones: 1. Transformación. Se clona el gen deseado en un plásmido. El más utilizado es el Ti perteneciente a Agrobacterium tumefaciens, una bacteria que provoca agallas en las plantas. La infección lleva consigo la inserción del plásmido en el material genético de la célula vegetal. La cadena del plásmido contiene genes que inducen la producción de los tumores. Una vez eliminados estos genes e insertados los deseados, se provoca la infección y las células integran sin problemas la secuencia del plásmido que ya no es patógeno y que, en cambio, lleva la información que se le insertó por medio de la tecnología del ADN recombinante. 2. Regeneración. Las células del tejido transformado se cultivan in vitro hasta dar lugar a una nueva planta. Si todo ha salido bien, la nueva planta contiene el ADN insertado de forma estable y lo transmite a sus descendientes.
71.- La siguiente reacción corresponde a la conversión de un alcohol en un ácido. ¿Qué organismos la llevan a cabo? ¿Cuál es su aplicación desde el punto de vista industrial? CH3-CH2OH + O2 CH3-COOH + H2O.
Solución: Esta reacción representa la transformación incompleta de etanol en ácido acético y agua. La llevan a cabo las bacterias del ácido acético. Dichas bacterias son eubacterias de los géneros Gluconobacter y Acetobacter, son bacilos Gram negativos flagelados. Gluconobacter solo es capaz de oxidar el etanol a acético, mientras que Acetobacter es además capaz de oxidar el ácido acético que produce, para dar dióxido de carbono y agua. Las bacterias del ácido acético también se utilizan en la conversión de la glucosa en ácido glucónico o en la transformación de polialcoholes en azúcares.
72.- ¿En qué consiste el malteado?
Solución: El malteado es una técnica que se utiliza para la fabricación de bebidas alcohólicas, como la cerveza, utilizando un cereal que puede ser la cebada, el maíz o el arroz. Consiste en humedecer el grano y dejarlo germinar antes de secarlo para utilizarlo en forma de malta. En el estado de malta, el almidón aún se encuentra inalterado, por lo que es necesario moler la cebada malteada con agua para liberar las amilasas que degradarán el almidón a glucosa. De esta manera podrán actuar las levaduras que producirán la fermentación.
73.- ¿En qué consiste la metodología semisintética que se está utilizando en el trabajo con los antibióticos?
Solución: La metodología semisintética consiste en la adición de nuevas cadenas laterales a las moléculas producidas naturalmente en las fermentaciones. Con ello se logra mejorar la estabilidad de la sustancia, aumentar su potencia de acción, suprimir la posible toxicidad y aumentar el espectro de patógenos sensibles al antibiótico. Muchas bacterias que han adquirido resistencia a la penicilina son sensibles a las nuevas penicilinas semisintéticas.
74.- ¿Qué es la insulina? Existe alguna forma de obtenerla utilizando técnicas de ingeniería genética?
Solución: La insulina es una proteína que permite que las células asimilen los glúcidos que circulan por la sangre tras ingerir alimentos. La insulina que se ha venido utilizando en la terapia de la diabetes melitus se extraía del páncreas de ganado vacuno o porcino. Esta insulina era algo diferente en su secuencia de aminoácidos de la insulina humana y, aunque controlaba básicamente la sintomatología diabética, presentaba efectos secundarios como el deterioro del riñón y de la retina. En otros casos producía reacciones alérgicas. Además, algunas personas tenían prejuicios en inyectarse insulina de origen animal. En la actualidad, las aplicaciones biotecnológicas de la ingeniería genética han permitido la modificación de bacterias para que fabriquen insulina, exactamente de la misma composición que la humana, mediante la introducción del gen correspondiente de las personas. La insulina fue la primera sustancia elaborada por estas técnicas en 1982.
75.- Aplicaciones de la ingeniería genética en el campo de la medicina.
Solución: Obtención de animales transgénicos que suministren medicamentos (proteínas humanas) u órganos para transplantes (xenotransplantes). En cuanto a la producción de proteínas humanas, los trabajos están yendo en la línea de capacitar a las células de las mamas para que produzcan únicamente la proteína que se pretende y poderla extraer de la leche. En cuanto a los xenotransplantes, se han conseguido éxitos en el caso de transplantes de tejidos, e incluso transplantes de órganos.
76.- ¿Qué fases principales se distinguen en la obtención del queso?
Solución: La obtención del queso comprende dos fases principales, que son: la formación de la cuajada y la maduración. La formación de la cuajada se realiza al incorporar a la leche un cultivo de bacterias, dejando incubar la mezcla un cierto tiempo. A continuación, se añade un enzima proteolítico (renina) para coagular las proteínas, lo que conlleva el que la leche se cuaje. Se separa el líquido resultante (suero) de la cuajada y, tras prensarla para expulsar el agua, se envuelve en una tela seca. La renina en la actualidad se sustituye por las bacterias lácticas, que son suficientes para cuajar la leche. La maduración de la cuajada se lleva a cabo por la acción de bacterias y mohos. Algunos quesos frescos no llegan a completar este proceso.
77.- La fabricación de la cerveza, igual que la del vino, se lleva a cabo gracias a la intervención de las levaduras. ¿Cuál es la levadura más utilizada para realizar estos procesos? Explica los pasos que hay que seguir para la elaboración de la cerveza.
Solución: La más importante y la primera levadura utilizada en estos procesos es Saccharomyces cerevisiae. La cerveza se elabora a partir de cereales que contienen almidón en sus granos. Las levaduras solo son capaces de fermentar monosacáridos de seis carbonos, por lo que es necesario que en primer lugar se produzca la hidrólisis del almidón. El cereal más empleado es la cebada, aunque también se utilizan el maíz y el arroz. Al germinar sus semillas producen amilasas que rompen los enlaces del almidón, convirtiéndolo en glucosa. Por lo tanto, estas semillas han de ser malteadas (se humedecen, se dejan germinar y se secan). A continuación, se muele la cebada malteada con agua para liberar las amilasas. El extracto acuoso se separa del triturado sólido de los granos, se le añade el lúpulo y se cuece. El lúpulo dará el sabor a la cerveza e impedirá el crecimiento de bacterias. Al hervir la mezcla se desnaturalizan las amilasas. A esta mezcla se añaden las levaduras, que producirán la fermentación entre los cinco y diez días siguientes. Después de la fermentación, se separa la levadura y se deja madurar la cerveza un tiempo determinado. Tras la pasteurización y filtración, ya podría ser bebida.
78.- ¿Cuál es la naturaleza química de los antibióticos? ¿Cuál es el principio de toxicidad selectiva?
Solución: La naturaleza química de los antibióticos es muy variada. Químicamente pueden ser glucósidos, polipéptidos o compuestos aromáticos complejos. Algunos son capaces de bloquear casi todas las fases del ciclo vital de una bacteria, otros solamente un proceso concreto. Solo unos pocos tienen actividad antifúngica. A pesar de la diversidad de estructuras químicas y de acción, todos cumplen el principio de toxicidad selectiva, formulado por P. Ehrlich a principios de siglo. Según él, un agente quimioterapeútico eficaz no debe afectar a los tejidos humanos, y sí ser tóxico para el agente infectante.
79.- ¿Qué bacteria se utiliza habitualmente en ingeniería genética como huésped de un plásmido recombinante? ¿Qué fármacos importantes se pueden obtener de esta manera?
Solución: La eubacteria que se utiliza habitualmente como huésped del plásmido es Escherichia coli. Los fármacos más importantes obtenidos de esta manera que se utilizan en medicina son: la insulina y la hormona del crecimiento humanas, la eritropoyetina, la uroquinasa, determinadas vacunas como la de la hepatitis B, los interferones alfa y beta, algunas proteínas plasmáticas y los anticuerpos monoclonales.
80.- Aplicaciones de la ingeniería genética en el campo de la medicina.
Solución: Obtención de animales transgénicos que suministren medicamentos (proteínas humanas) u órganos para transplantes (xenotransplantes). En cuanto a la producción de proteínas humanas, los trabajos están yendo en la línea de capacitar a las células de las mamas para que produzcan únicamente la proteína que se pretende y poderla extraer de la leche. En cuanto a los xenotransplantes, se han conseguido éxitos en el caso de transplantes de tejidos, e incluso transplantes de órganos.
81.- ¿Cómo se elabora mediante técnicas de ingeniería genética la vacuna de la hepatitis B humana?
Solución: La ingeniería genética ha permitido obtener vacunas sin tener que utilizar virus vivos. La primera vacuna obtenida por esta técnica ha sido la de la hepatitis B humana. La vacuna se elabora transfiriendo un gen de un antígeno concreto de la superficie del virus a una levadura en donde este gen se expresa. Multiplicando la levadura en un fermentador se pueden fabricar grandes cantidades del antígeno puro, que, una vez aislado y purificado, se utiliza directamente como vacuna.
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