3. Introducción
• Microbiología→ ciencia que estudia
los organismos microscópicos. Comprende
identificación y clasificación de los M.O., origen y
evolución, interacciones entre ellos o con otros
seres vivos, además de las enfermedades que
pueden producir.
• Distribución (reinos): monera (bacterias), con
organización procariota, protoctistas (protozoos y
algas) y fungi (hongos), estos dos últimos
constituidos por células con una organización
eucariota. Se incluye también dentro de esta
categoría los virus, organismos acelulares.
• En los últimos años se ha incrementado la
utilización de microorganismos en aplicaciones
biotecnológicas; basándose en los conocimientos
sobre la biología molecular y la genética de los
microorganismos se dirige la producción de
compuestos de interés (fármacos, anticuerpos), la
producción de bienes agrícolas o industriales, por
ejemplo.
4. Biotecnología
•Aplicación práctica, orientada
a necesidades humanas;
consiste en la utilización de
M.O., células vegetales y
animales para obtener y
mejorar productos
• Área multidisciplinaria.
•Emplea biología, química y
procesos, con gran uso en
distintos campos, como en la
agricultura, farmacología,
ciencias forestales, ciencias de
los alimentos, medicina, entre
otras más.
5. Biotecnología
• “Toda aplicación tecnológica que
utilice sistemas biológicos y
organismos vivos o sus derivados para
la creación o modificación de productos
o procesos para usos específicos”.
Convenio sobre la Diversidad
Biológica. Artículo 2. PNUD 1992.
• “La utilización de organismos vivos, o
partes de los mismos, para obtener o
modificar productos, mejorar plantas o
animales o desarrollar
microorganismos para objetivos
específicos”.
Sociedad Española de
Biotecnología.
6. Microbiología
“Ciencia encargada del estudio y
análisis de los microorganismos,
seres vivos pequeños no visibles
al ojo humano”.
Estos seres vivos microscópicos,
estos pueden estar constituidos
por:
Sola célula (unicelulares)
Ser eucariotas (células con
núcleo): Hongos
Procariotas (células sin
núcleo definido) : las bacterias
7. Al tratar la microbiología sobre todo los
microorganismos patógenos para el hombre, se
relaciona con categorías de la medicina como
patología, inmunología y epidemiología.
La microbiología tradicional se ha ocupado
especialmente de los microorganismos patógenos
entre bacterias, virus y hongos.
8. Subdisciplinas de la microbiología
GENÉTICA MICROBIANA
•Estudio de la organización y regulación de los genes microbianos y
cómo éstos afectan el funcionamiento de las células.
MICROBIOLOGÍA MÉDICA
•Estudio del papel de los microbios en las enfermedades humanas.
Incluye el estudio de la patogénesis microbiana y la epidemiología
•Está relacionada con el estudio de la patología de la enfermedad y
con la inmunología.
MICROBIOLOGÍA VETERINARIA
•Estudio del papel de los microbios en la medicina veterinaria.
9. Subdisciplinas de la microbiología
MICROBIOLOGÍA AMBIENTAL
•Estudio de la función y diversidad de los microbios en sus entornos
naturales
•Incluye la ecología microbiana, la geomicrobiología, la diversidad
microbiana y la biorremediación.
MICROBIOLOGÍA SANITARIA
•Estudio de los microorganismos que estropean los alimentos y que
pueden causar enfermedades a quienes los consumen
MICROBIOLOGÍA INDUSTRIAL
•Estudia la explotación de los microbios para uso en procesos
industriales
•Ejemplos son la fermentación industrial y el tratamiento de aguas
residuales. Muy cercana a la industria de la biotecnología
11. Productos con interés comercial
Productos del
metabolismo
secundario
Macromoléculas
Productos del
metabolismo
primario
Células
microbianas
12. Productos industriales obtenidos con
la ayuda de microorganismos
Lactobacillus
bulgaris
Streptomyces
sp
Echerichia coli
Streptococcus
termophilus
Penicillium
chrysogenum
Saccharomyces
cerevisae
Pseudomonas
denitrificans
Clostidium
acetobutilicum
13. Biotecnologías aplicadas a la mejora
del medio ambiente
Eliminación de
metales
pesados
Eliminación de
mareas negras
Obtención de
energía no
contaminante
Tratamiento de
residuos
urbanos e
industriales
Tratamiento de
contaminación
asociados al
petróleo
Depuración de
aguas
residuales
Tratamiento de la contaminación
producida por herbicidas,
pesticidas e insecticidas
14.
15. Biotecnologías aplicadas a la mejora
de la salud
Prevención de
enfermedades
hereditarias
Terapia génica
Producción de
vacunas
Obtención de Ab
monoclonales e
interferones
Producción de
hormonas
Producción de
antibióticos y
otros productos
farmacéuticos
19. ACTUALIDAD:
VirScan:
Historial de infecciones virales a partir de una gota de sangre.”
Este método permite el análisis exhaustivo de anticuerpos antivirales en suero humano.
Combina la síntesis de microarreglos de ADN y la exposición del bacteriófago para crear una
uniforme representación sintética de epítopos peptídicos que comprenden el viroma humano.
La inmunoprecipitación y secuenciación de ADN de alto rendimiento revelan los péptidos
reconocidos por anticuerpos en la muestra. El color de cada célula en el mapa de calor
representa el número relativo de epítopos antigénicos detectados por un virus (filas) en cada
muestra (columnas).
20. Conclusiones
La Microbiología como ciencia tiene aplicaciones
importantes que producen impacto en nuestra
vida cotidiana en las áreas:
Médica:
- Identificación de
los diferentes
microorganismos de
importancia
médica.
- Prevención y
tratamiento de
enfermedades
infecciosas causadas
por
microorganismos en
plantas y animales,
incluyendo al
hombre.
Industrial:
En procesos de
fermentación en la
producción de antibióticos,
ácidos orgánicos,
aminoácidos, enzimas,
disolventes, combustibles
(Metano, etanol y otros).
- Recuperación de
recursos minerales,
reforzada por acción
microbiana.
- Control de calidad de
productos industriales:
Biodeterioro de papel,
madera, textiles, pintura y
corrosión de metales.
De Alimentos:
Deterioro
microbiano de los
alimentos.
- Métodos de
conservación de los
alimentos.
- Producción de
alimentos por
métodos
microbiológicos:
Productos lácteos,
fermentación del
pan, bebidas
alcohólicas, proteína
de origen unicelular.
Agrícola:
Fertilidad del
suelo.
- Enfermedades
microbianas de
las plantas.
- Plaguicidas
microbianos.
21. Conclusiones
La Biotecnología se define como el empleo de
organismos para llevar a cabo procesos
químicos definidos para la aplicación
industrial.
Una gran variedad de microorganismos que
incluyen bacterias, mohos, levaduras, algas y
virus, son utilizados en Biotecnología debido
a sus características, ya que con ellos se
obtienen productos con propiedades de
interés para el humano, con fines específicos.
22. Recomendaciones
Gracias a la biotecnología se pueden
obtener numerosos beneficios que
sirven no solo al ámbito científico
sino también al área social como es
el caso de la biotecnología ambiental
que se vale de organismos para
despurificar el aire contaminado; sin
embargo, así como brinda beneficios
es recomendable la discreción de
los usos que se tenga que hacer de
esta ciencia, siempre considerando
un área muy importante base de la
vida: la bioética.
La Microbiología es la ciencia que estudia los organismos microscópicos. Este estudio comprende la identificación y clasificación de los microorganismos, la explicación de su origen y su evolución, la observación de las interacciones que se producen entre ellos o con otros seres vivos, y las enfermedades que pueden producir.
Los microorganismos se distribuyen en tres reinos: monera (bacterias), con organización procariota, protoctistas (protozoos y algas) y fungi (hongos), estos dos últimos constituidos por células con una organización eucariota. Se incluye también dentro de esta categoría los virus, organismos acelulares.
En los últimos años se ha incrementado la utilización de microorganismos en aplicaciones biotecnológicas; basándose en los conocimientos sobre la biología molecular y la genética de los microorganismos se dirige la producción de compuestos de interés (fármacos, anticuerpos), la producción de bienes agrícolas o industriales, por ejemplo.
Biotecnología→ aplicación práctica, orientada a necesidades humanas; consiste en la utilización de microorganismos así como de células vegetales y animales para la obtención y mejora de productos, como por ejemplo alimentos o medicamentos, y productos químicos.
La biotecnología es un área multidisciplinaria, que emplea la biología, química y procesos, con gran uso en distintos campos, como en la agricultura, farmacología, ciencias forestales, ciencias de los alimentos, medicina, entre otras más.
Existen en la naturaleza unos centenares de especies de microorganismos (bacterias, levaduras, mohos, algas unicelulares) que producen sustancias que presentan algún interés para la especie humana. Los productos que tienen un interés comercial se pueden agrupar en cuatro clases:
Productos del metabolismo primario (dióxido de carbono, etanol, ácido acético, aminoácidos, etc.).
Productos del metabolismo secundario (antibióticos, toxinas).
Macromoléculas (polisacáridos, enzimas)
Células microbianas (pienso animal llamado proteínas microbianas).
Algunos ejemplos de productos industriales obtenidos con la ayuda de microorganismos: (ver imagen)
Se pueden utilizar diversos microorganismos para afrontar problemas de tratamiento y control de la contaminación química de distintos ecosistemas. La ingeniería genética permite combinar las características de estos microorganismos para aumentar su eficacia o generar microbios recombinantes con nuevas características.
Biodegradación. Descomposición mediante microorganismos de materiales como papel, pintura, textiles, hormigón e hidrocarburos.
Biorremediación. Utilización de microorganismos para eliminar del medio ambiente sustancias contaminantes. Algunas bacterias como las del género Pseudomonas degradan sustancias tóxicas como hidrocarburos, derivados de metales pesados o compuestos xenobióticos (obtenidos por síntesis química). Ejemplos: tratamiento de los vertidos de petróleo, depuración de las aguas residuales, eliminación de basuras y de residuos industriales y agrícolas.
Producción microbiana de compuestos biodegradables. Los residuos plásticos constituyen un problema ecológico realmente grave. Para solucionarlo se emplean bacterias capaces de producir compuestos plásticos con la ventaja de ser biodegradables
Se llama marea negra al vertido masivo de petróleo debido a un accidente durante el transporte del petróleo en grandes barcos. Es posible utilizar bacterias que digieren los hidrocarburos que forman el petróleo y los transforman en sustancias químicas nada o menos contaminantes. Aunque generalmente cada tipo de bacteria utiliza una clase de hidrocarburo, se intenta combinar las características de varias bacterias para conseguir una bacteria recombinante capaz de transformar muchos hidrocarburos diferentes
La biotecnología tiene en la salud humana, entre otros, los siguientes campos de aplicación:
Prevención de enfermedades hereditarias.
Terapia génica. - Producción de vacunas.
Obtención de anticuerpos monoclonales e interferones.
Producción de hormonas (por ejemplo insulina y hormona del crecimiento). insulina, hormona del crecimiento, hormonas esteroides, factores de coagulación sanguínea, enzimas utilizadas en fármacos. Se emplean especies bacterianas del género Streptomyces y hongos del género Penicillium.
Producción de antibióticos y otros productos farmacéuticos. La producción de vacunas. Se utilizan microorganismos patógenos, o las toxinas producidas por estos, atenuados o inactivados. Se denominan toxoides a las toxinas inactivas.
Antibióticos
La palabra antibiótico designa a aquellas sustancias que, producidas por determinados microorganismos, pueden acabar con la vida de otros. En 1929, Alexander Fleming descubrió estas sustancias. Estaba trabajando con Staphylococcus aureus y su cultivo se contaminó con un hongo del género Penicillium, de forma que las colonias rodeadas por éste morían. Fleming supuso que el hongo producía alguna sustancia antibacteriana, por lo que hizo un filtrado, descubriendo así, la penicilina. Fue incapaz de purificarla, dado que era químicamente inestable, lo que se hizo años más tarde, gracias al desarrollo de un proceso industrial adecuado. Desde 1945 se han aislado cientos de antibióticos producidos por hongos del género Penicillium y bacterias de los géneros Bacillus y Streptomyces.
Hormonas
Las personas que sufren diabetes mellitus deben inyectarse insulina varias veces al día. Hasta 1983 la insulina que utilizaban las personas diabéticas era insulina de cerdo purificada (diferente de la humana). Desde esa fecha se utiliza insulina obtenida por ingeniería genética: se ha introducido el gen de la insulina humana en la bacteria Escherichia coli, que la produce en cantidades masivas y con las mismas características. La insulina es la primera proteína fabricada por ingeniería genética y comercializada. También por ingeniería genética se obtiene la hormona del crecimiento. Otras hormonas como la testosterona y progesterona, hormonas sexuales masculina y femenina, utilizada ésta última en la fabricación de fármacos anticonceptivos se obtienen de la fermentación de ciertas levaduras
BIOTECNOLOGÍAS DE LOS ALIMENTOS
El hombre desde la antigüedad ha obtenido productos alimenticios con la intervención de los microorganismos, a pesar de desconocer su existencia. Hoy día gracias al conocimiento de sus características y metabolismo, son explotados industrialmente en la fabricación de numerosos alimentos y bebidas. Por ejemplo: Pan, Yogur, Queso, Mantequilla, Vinagre, Vino, Cerveza, Encurtidos, Producción de proteínas para piensos de animales domésticos, Síntesis de vitaminas que se añaden a los alimentos o en compuestos farmacéuticos. (Por ejemplo la vitamina B12 es producida industrialmente a partir de bacterias y la riboflavina es producida por diversos microorganismos como bacterias y hongos), Síntesis de aminoácidos que se utilizan como aditivos alimentarios. (Ejemplos de aminoácidos producidos por fermentación microbiana son el ácido glutámico, la lisina, la glicina, la metionina y la alanina).