BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA 2º BACHILLERATO
BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA

MICROBIOLOGÍA

1. DOMINIO BACTERIA: EUBACTERIAS

Las bacterias son los seres vivos más pequeños conocidos. Incluye MO muy diversos, unicelulares procariotas, de 0,3 a 10 micrómetros. Se encuentran en cualquier tipo de ambiente y presentan todos los tipos posibles de nutrición.

1.1. MORFOLOGÍA BACTERIANA

A pesar de su simplicidad estructural, las bacterias presentan formas muy diversas. En general son unicelulares, pero a veces quedan unidas tras la división celular. Además, algunas forman grandes colonias agrupadas en biofilms o biopelículas (dientes, rocas, mucosas...). Es probable que las bacterias de estas colonias compartan material genético, nutrientes y defensas. Los modelos morfológicos más característicos son: Cocos: forma esférica. Aislados, por parejas (diplococos), en cadenas (estreptococos), en racimos (estafilococos) o en masas cúbicas (sarcinas). Bacilos: forma de bastoncillo. Pueden formar cadenas lineales o ramificadas. Espirilos: son como bacilos, pero largos y curvados. Espiroquetas: con forma de sacacorchos. Vibrios: con forma de coma. Bacterias filamentosas: largas y delgadas, aveces en cadenas. Bacterias con apéndices: poseen protuberancias en forma de tubo.

1.2. ESTRUCTURA BACTERIANA

La estructura de las bacterias es más simple que la de eucariotas. A. Pared bacteriana: envuelve y protege a la célula, dándole forma y rigidez. Salvo los micoplasmas, todas las bacterias tienen pared que, con algunas excepciones, está formada principalmente por peptidoglucanos o mureínas. La estructura de la pared permite distinguir dos tipos de bacterias: Bacterias Gram positivas (G+). El peptidoglicano forma una gruesa capa por fuera de la membrana plasmática única. Al exterior presenta ácidos teicoicos. Bacterias Gram negativas (G-). El peptidoglicano forma una delgada capa en medio de dos membranas, una interna y otra externa, a las que se une por enlaces covalentes mediante lipoproteínas. B. Membrana celular: es similar a las membranas plasmáticas eucariotas y con las mismas funciones. En las bacterias G- existen dos membranas: Membrana interna: como la de eucariotas. Contiene sistemas enzimáticos para el transporte, cadena respiratoria, síntesis de componentes de la membrana y la pared, etc. Membrana externa: contiene moléculas de lipopolisacárido exclusivas de las bacterias y que les da resistencia frente a sustancias antibacterianas. Las bacterias G+, al carecer de membrana externa, son menos resistentes a ciertas sustancias químicas. C. Citoplasma: es la sustancia rodeada por la membrana plasmática. Está compuesto de agua (80%), proteínas, glúcidos, lípidos e iones. Aunque hasta no hace mucho se pensaba que carecían de citoesqueleto, hoy se sabe que lo poseen e interviene en la forma celular, protección y división. En el citoplasma hay diferentes estructuras: Ribosomas: para la síntesis de proteínas. Son similares a los eucariotas, pero más pequeños (70S = 50S + 30S). Se hallan dispersos por el citoplasma o unidos a ARNm en polisomas. Inclusiones: son gránulos diversos, normalmente de reserva: granos de volutina (polifosfatos), gotas lipídicas, polisacáridos (almidón y glucógeno), magnetosomas (magnetita), etc. Estructuras membranosas: algunas bacterias poseen estructuras rodeadas de membrana (primitivos orgánulos), como los tilacoides de cianobacterias y otros en Planctomycetes. Nucleoide: es una región menos densa del citoplasma que contiene el cromosoma bacteriano y, a veces, plásmidos. o Cromosoma bacteriano: las bacterias son haploides, tienen un único cromosoma formado por ADN de doble cadena, circular (salvo algunas excepciones, en que es lineal: Borrelia burgdorferi) y asociado a proteínas no histónicas. o Plásmidos: son pequeñas moléculas de ADN bicatenario circular capaces de duplicarse de forma independiente del cromosoma, si bien pueden integrarse en éste. No son imprescindibles para el metabolismo bacteriano pero les aporta alguna ventaja selectiva. Los hay multicopia (hasta 40 o más) y monocopia. Existen varios tipos de plásmidos: Episomas: se integran en el cromosoma bacteriano y se replican  con él. Plásmidos conjugativos: tienen genes que codifican pili sexuales, por lo que pueden transferirse a otras bacterias (conjugación). Incluyen al factor R (defensa frente a antibióticos) y al factor F o factor de fertilidad que pueden ser episomas y facilitan la conjugación. Plásmidos no conjugativos: no pueden ser transferidos por conjugación. Aunque, por ser procariotas, carecen de auténtico núcleo, algunas especies como Planctomycetes, tienen el cromosoma rodeado por una doble membrana. D. Otras estructuras. Cápsula o glucocálix: es una capa viscosa y pegajosa por fuera de la pared. La cápsula es rígida; el glicocálix, flexible. Contiene sustancias glucídicas y protege de ambientes adversos (sequedad, anticuerpos). Fimbrias: filamentos huecos, delgados y rectos. Formados por la proteína pilina, sirven de adherencia a sustratos vivos o inertes. (Noticia sobre un nuevo tipo de pili) Pili sexuales: similares a las fimbrias, pero más largos y anchos, en número de 1 a 2 por célula. Participan en la conjugación. Endosporas: algunos géneros (Bacillus, Clostridium) pueden formar endosporas. Son formas de resistencia ante situaciones adversas. Carecen de metabolismo y permite que las bacterias sobrevivan millones de años, soporten la radiación, el vacío espacial, desecación, detergentes, calor... Flagelos: apéndices finos de mayor longitud que la bacteria. Sirven para el movimiento. La mayor parte está formada por fibrillas de flagelina  trenzadas entre sí como una cuerda (filamento). En la base hay una región más ancha (codo o gancho) que se une al corpúsculo basal, parte motora unida a la membrana plasmática.

1.3. PROCESOS PARASEXUALES

Las bacterias se reproducen asexualmente, por división simple. Sin embargo, tienen varios mecanismos de intercambio de genes entre diferentes individuos, incluso entre especies diferentes. Esta transferencia horizontal de genes constituye los procesos parasexuales, llamados así para diferenciarlos de la verdadera reproducción sexual, que es un intercambio vertical, entre progenitores y descendientes. La ventaja de los procesos parasexuales es que permite a las bacterias adquirir nuevas características en una misma generación (resistencia a antibióticos, nuevas capacidades metabólicas,...). Existen tres mecanismos básicos de intercambio de genes  en bacterias: transformación, transducción y  conjugación. a. Transformación: las bacterias captan fragmentos de ADN desnudo que se encuentran dispersos en el medio. Estos fragmentos se incorporan al genoma bacteriano y son heredables. b. Transducción: transferencia de material genético de una bacteria a otra mediante un fago que actúa como vector. Los virus, al salir de una célula infectada, pueden llevarse parte del ADN de la bacteria y luego incorporarlo a otra bacteria mediante un ciclo lisogénico. c. Conjugación: una bacteria donadora transmite un fragmento de ADN a una bacteria receptora a través de los pili sexuales. Las bacterias donadoras poseen, además de su cromosoma, plásmidos conjugativos, como el factor F o de fertilidad, y el factor R. Las bacterias receptoras carecen de ellos. Actualmente se duda que el ADN pase a través de los pili. Lo haría por un canal abierto en la base del pilus. La conjugación podría considerarse un tipo de endosimbiosis, pero también podría entenderse como un parasitismo.

2. MICROBIOLOGÍA INDUSTRIAL

La microbiología industrial cultiva MO para realizar transformaciones químicas u obtener productos comerciales. Muchas industrias dependen en parte o enteramente de la acción bacteriana. El uso de bacterias por el ser humano comenzó hace, al menos, 8.000 años, con la producción de bebidas alcohólicas como vino y cerveza. Hoy en día, las bacterias y otros MO se manipulan genéticamente (OGM) para lograr que sean más eficaces o produzcan sustancias nuevas. Actualmente se emplean tres grupos de MO en la industria: bacterias (principalmente actinomicetes para obtener antibióticos y lactobacilos en la industria láctea); mohos y levaduras. Entre los usos industriales destacan: Fabricación de sustancias químicas: alcohol etílico y butílico, ácido acético, acetona... Curado y curtido: tabaco, caucho, cuero, algodón... Alimentos fermentados: quesos, mantequilla, encurtidos, salsas, vino, vinagre, yogur... Ecología: reciclado de basura y biorremediación. Farmacia: antibióticos y productos enantioméricamente puros. Agricultura: control de parásitos. Biología, genética, bioquímica: investigación genética, metabolismo, biotecnología (insulina, antibióticos, anticuerpos, factores de crecimiento...)... En microbiología industrial se llaman fermentaciones a todos los procesos de los MO que permiten la obtención de sustancias comerciales, aunque no sean realmente una fermentación. Las fermentaciones se realizan en grandes tanques llamados fermentadores o biorreactores.

2.1. MICROORGANISMOS EN LA INDUSTRIA

ALIMENTARIA

1. LEVADURAS Las levaduras son los MO más utilizados en la industria alimentaria. Casi siempre se utiliza alguna variedad de la levadura Saccharomyces cerevisiae, conocida hace miles de años. Las cepas actuales son el resultado de la selección y mejora a lo largo de siglos y, en las últimas décadas, mediante ingeniería genética. (Noticia sobre su falta de diversidad). Las levaduras se utilizan para fabricar alcohol, bebidas alcohólicas, pan, vitaminas y factores de crecimiento. Para ello se utilizan fermentadores alimentados por residuos de la industria del azúcar de caña y remolacha. PRODUCCIÓN DE VINO. El vino se obtiene de la fermentación de zumos de frutas, principalmente uva. La ciencia que se encarga de la elaboración de los vinos se denomina enología. Dicha elaboración consta de las siguientes fases: a. Prensado/aplastado: se trituran las uvas en una máquina para obtener su zumo: el mosto. Aplastado para vinos blancos y prensado para tintos. b. Fermentación: se produce de forma espontánea por las levaduras presentes en las uvas. Sin embargo, suele aplicarse dióxido de azufre para eliminarlas y luego añadir la cepa de levadura deseada (S. cerevisiae, S. bayanus (vino de Jerez)). Principalmente se produce una fermentación alcohólica, que da etanol, pero al mismo tiempo sucede una una fermentación maloláctica  (debido a bacterias lácticas de la uva o añadidas), que convierte el málico en láctico, reduce la acidez y aporta sabores. Durante la fermentación debe darse un control continuo de factores como la acidez, velocidad, temperatura, etc. Los vinos espumosos (champán, cava) sufren una segunda fermentación en botella. c. Trasiego: se separa el vino del sedimento. d. Maduración: el vino se almacena en barriles y maduran durante meses o años. 2. BACTERIAS DEL ÁCIDO LÁCTICO. FABRICACIÓN DE QUESOS. La fabricación del queso y otros derivados lácticos (yogur, mantequilla), se realiza por fermentación láctica realizada principalmente por bacterias lácticas. Requiere varias etapas: a. Cuajado: bacterias lácticas (Streptococcus lactis, Lactobacillus, Lactococcus, Propionibacter,...) fermentan la lactosa de la leche convirtiéndola en ácido láctico. El cambio de pH desnaturaliza las proteínas de la leche, que coagulan y precipitan, formando la cuajada. También se produce un líquido sobrenadante, llamado suero, que se retira. En el cuajado puede usarse también una enzima (rennina o cuajo) que se extrae del cuajar de las terneras o se fabrica mediante ingeniería genética. O bien puede usarse un cuajo vegetal obtenido del cardo comestible. b. Maduración: el queso puede comercializarse fresco o someterse a un proceso de maduración muy variado, en el que intervienen la sal y diversos microorganismos. Así se obtienen las cientos de variedades de quesos blandos, semiblandos y duros.

3. QUESOS Y VINOS EXTREMEÑOS

En Extremadura existen numerosos productos con Denominación de Origen (D.O.), un certificado de su región de procedencia y condiciones de elaboración. Entre ellos estan los vinos y los quesos.

3.1. VINOS

La D.O. extremeña es Ribera del Guadiana, que comercializa vinos blancos, rosados y tintos de distintas categorías y calidades (sin madera, en barrica, crianza, reserva, gran reserva...).

3.2. QUESOS

Existen 3 quesos con D.O.: 1. Queso de la Serena: pasta blanda a semidura. Leche de oveja merina. En 21 términos municipales de la Comarca de la Serena en Badajoz. 2. Queso Ibores: semiduro. Con leche de cabra cruda. Natural, pimentonado, en aceite... Comprende las comarcas naturales de Ibores, Villuercas, La Jara y Trujillo; un total de 35 términos municipales del Sureste de la provincia de Cáceres. 3. Torta del Casar: de blando a untable. Con leche de oveja cruda y cuajo de cardo vegetal. Abarca 36 términos municipales dentro de las comarcas de Los Llanos de Cáceres, Sierra de Fuentes y Montánchez, todos en Cáceres.
“Para ir a donde no se sabe hay que ir por donde no se sabe.” San Juan de la Cruz “It must be a strange world not being a scientist, going through life not knowing--or maybe not caring about where the air came from, where the stars at night came from or how far they are from us. I WANT TO KNOW” Michio Kaku