Transcript Importancia de los microorganismos para la biosfera y para las personas Marta Gutiérrez del Campo.

Importancia de los
microorganismos para la
biosfera y para las
personas
Marta Gutiérrez del Campo
Intervención de los microorganismos en las
transformaciones o ciclos biogeoquímicos.
Las bacterias y los hongos son los
microorganismos que, junto a los productores,
permiten la existencia del ciclo de la materia en la
biosfera. Su función es descomponer la materia
orgánica procedente de restos vegetales,
cadáveres y excrementos, convirtiéndola en
materia inorgánica que vuelve a ser utilizada por
los productores
Como ejemplos de ciclos biogeoquímicos, y
el papel que desempeñan los microorganismos en
ellos, estudiaremos el ciclo del carbono, ciclo del
azufre y el ciclo del nitrógeno.
Intervención de los microorganismos en las
transformaciones o ciclos biogeoquímicos.
Intervención de los microorganismos en las
transformaciones o ciclos biogeoquímicos.
CICLO DEL CARBONO
Intervención de los microorganismos en las
transformaciones o ciclos biogeoquímicos.
CICLO DEL CARBONO
• Ciclo del carbono
– Importancia de los ciclos
– Esquema ciclo global C
– Cambios CO2 atmósfera
– Emisiones de CO2
– Absorción de CO2 por océanos
– Implicaciones ecológicas del aumento
de CO2
Intervención de los microorganismos en las
transformaciones o ciclos biogeoquímicos.
CICLO DEL CARBONO
¿Porque es importante el estudio de los ciclos y
en concreto el de Carbono?
• Ejemplo de sistemas: Depósitos, flujos, interconexión entre
distintos compartimentos
• Importancia de la vida en el mantenimiento de los ciclos
• Importancia de la actividad del hombre
• Mucho dinero en juego: Acuerdos de Kioto, etc
• Muchos efectos sobre los ecosistemas, que no se tienen
en cuenta desde el punto de vista económico
Intervención de los microorganismos en las
transformaciones o ciclos biogeoquímicos.
CICLO DEL NITRÓGENO
Intervención de los microorganismos en las
transformaciones o ciclos biogeoquímicos.
CICLO DEL AZUFRE
Los microorganismos como agentes de
enfermedades infecciosas.
Los microorganismos se encuentran en
todas partes y pueden ser:
– Patógenos – si causan enfermedades.
– Beneficiosos – si son usados para la
producción de alimentos y están presentes
dentro (son la denominada flora normal) y
fuera del cuerpo.
El grado de patogenidad se denomina virulencia y se mide, generalmente, por el
número de microorganismos necesarios para desarrollar la enfermedad.
Hay microorganismos que normalmente no son patógenos pero pueden serlo
cuando disminuyen los mecanismos defensivos de un animal: son los
microorganismos oportunistas
Los microorganismos como agentes de
enfermedades infecciosas.
POSTULADOS ROBERT KOCH
1.
2.
3.
4.
5.
El agente debe estar presente en cada caso de
enfermedad en las condiciones apropiadas y ausente
en las personas sanas.
El agente no debe aparecer en otra enfermedad de
manera fortuita o saprofita.
El agente debe ser aislado del cuerpo en un cultivo
puro a partir de las lesiones de la enfermedad.
El agente debe provocar la enfermedad en un animal
susceptible al ser inoculado.
El agente debe ser aislado de nuevo de las lesiones
producidas en los animales de experimentación.
Los microorganismos como agentes de
enfermedades infecciosas.
POSTULADOS ROBERT KOCH
Cultivo
Animal sano
Siembra
Medio sin
microorganismos
1.- El microorganismo
patógeno debe estar
presente en animales que
sufran la enfermedad y no
en individuos sanos.
Células sanas
sin patógenos
Animal
enfermo
Cultivo
2.- El microorganismo debe ser cultivado en
un cultivo puro fuera del cuerpo del animal.
Siembra
Patógeno
sospechoso
3.- Cuando se inocula
ese cultivo en un animal
sano debe provocar en
él la enfermedad.
Animal sano
inoculado
con cultivo
patógeno
Síntomas de enfermedad
Colonias del
patógeno
Patógeno
4.- El microorganismo
debe ser reaislado a
partir de animales
inoculados, y ser
idéntico al original.
Cultivo
Siembra
Colonias del
patógeno
Los microorganismos como agentes de
enfermedades infecciosas.
VÍAS DE INFECCIÓN
1. Primer paso: es la colonización por parte de los
microorganismos de tegumentos y mucosas corporales.
2. La entrada de microorganismos puede tener lugar a
través de distintas vías:
a)
b)
c)
d)
Heridas o abrasiones en los tegumentos.
Roturas microscópicas en las mucosas.
Picaduras de artrópodos (arácnidos e insectos, principalmente).
Adherencia específica del microorganismo a las células del
hospedador y paso a través de células epiteliales.
3. En
determinadas
circunstancias,
algunos
microorganismos forman colonias muy numerosas en los
tegumentos, las cuales son responsables de una lesión
epitelial, produciéndose inflamación y rotura, a través de
la cual penetran.
4. Una vez dentro, los microbios tienen que reproducirse.
Los microorganismos como agentes de
enfermedades infecciosas.
VÍAS DE INFECCIÓN
En esta primera fase tienen que superar los mecanismos defensivos del
hospedador, lo que incluye la inflamación, la detención en los ganglios
linfáticos y su eliminación de la sangre por acción de los fagocitos. Si
consiguen superarlos, se desarrolla la enfermedad.
El tiempo que transcurre desde que penetran hasta la
manifestación de los síntomas de enfermedad se denomina
período de incubación.
Las infecciones pueden ser :
1. Superficiales: si el microorganismo se multiplica en las células
epiteliales de la zona de entrada.
2. Sistémicas: si alcanzan los vasos sanguíneos y se multiplican en
varios órganos a la vez.
Los microorganismos como agentes de
enfermedades infecciosas.
FACTORES DE PATOGENICIDAD: TÓXINAS
• Patogenicidad:
Capacidad de un microorganismo para causar
enfermedad
Se usa para describir o comparar especies
• Virulencia:
Grado de patogenicidad de un microorganismo
Se usa para describir o comparar cepas dentro de una
especie
Invasividad:
Capacidad de un organismo para penetrar, sobrevivir a
las defensas, multiplicarse y diseminarse.
Toxigenicidad:
Capacidad de ciertos organismos para producir
exotoxinas
Las toxinas:
sustancias
venenosas de bajo
peso molecular, que
pueden ser
excretadas al medio
(exotoxinas), o
retenidas dentro de
la célula
(endotoxinas).
Estas toxinas
pueden provocar
daños locales,
cuando son muy
específicas, o
difundirse y causar
lesión sistémica.
Biotecnología.
CONCEPTO
Disciplina basada en la utilización de seres vivos o sus componentes, para
realizar determinados procesos químicos con finalidad industrial.
incluye
Ingeniería
genética
Procedimientos
biotecnológicos
clásicos
como
Identificación y aislamiento de
GENES TERAPÉUTICOS
Obtención de
ORGANISMOS
TRANSGÉNICOS
implica
para
FERMENTACIONES
Extración del ARNm
Traducción y obtención
de la proteína
Estudio de la posible
solución terapéutica
Producción de
medicamentos
Conseguir órganos
para trasplante
Biotecnología.
APLICADAS A LA MEJORA DEL MEDIO AMBIENTE
1. Eliminación de metales pesados.
2. Eliminación de mareas negras.
3. Obtención de energía no contaminante.
4. Tratamiento de residuos urbanos e
industriales.
5. Tratamiento de diferentes tipos de
contaminación asociados a la industria
del petróleo.
6. Tratamiento de la contaminación
producida por herbicidas, pesticidas e
insecticidas.
7. Depuración de aguas residuales.
Biotecnología.
APLICADAS A LA MEJORA DEL MEDIO AMBIENTE
Biorremediación
Uso de microorganismos vivos
para el tratamiento y el control
de la contaminación:
Aire
Agua
Suelos
Biotecnología.
APLICADAS A LA MEJORA DEL MEDIO AMBIENTE
Depuración de aguas residuales
Las aguas residuales generadas en las poblaciones urbanas deben regresar al
medio ambiente, ya sea a través del cauce de un río, un lago o el mar. Estas
aguas no deben provocar una contaminación en estos ecosistemas. Por ello, el
agua residual se trata en plantas de depuración de agua para rebajar la cantidad
de contaminantes.
Biotecnología.
APLICADAS A LA MEJORA DE LA SALUD
La biotecnología tiene en la salud humana,
entre otros, los siguientes campos de
aplicación:
1.
2.
3.
4.
Prevención de enfermedades hereditarias.
Terapia génica.
Producción de vacunas.
Obtención de anticuerpos monoclonales e
interferones.
5. Producción de hormonas (por ejemplo insulina
y hormona del crecimiento).
6. Producción de antibióticos y otros productos
farmacéuticos.
Biotecnología.
APLICADAS A LA MEJORA DE LA SALUD
Transformaciones Genéticas
Genética
Enfermedades Hereditarias
Vacunas Recombinantes
Fármaco genética
Biotecnología.
DE LOS ALIMENTOS
El hombre desde la antigüedad ha obtenido productos
alimenticios con la intervención de los microorganismos, a
pesar de desconocer su existencia.
Por ejemplo:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
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).
11. 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).
Biotecnología.
DE LOS ALIMENTOS: FERMENTACIONES
Tipo de fermentación
Microorganismo
implicado
Sustrato
Producto
Alimento
Alcohólica
Levadura
Almidón, Glucosa
Etanol y CO2
Pan, vino, cerveza
Láctica
Bacteria
Carne picada
Ácido láctico
Embutidos
Homoláctica
Bacteria
Lactosa, glucosa
Ácido láctico
Yogur, queso
Embutidos, salsas de
pescado, salazón,
pasta de pescado
Vinagre
Heteroláctica
Bacteria
Carne picada, pescado
Ácido láctico, CO2 y
etanol
Acética
Bacteria
Vino, suero, malta,
sidra
Ácido acético
Biotecnología.
DE LOS ALIMENTOS
Biotecnología.
DE LOS ALIMENTOS
Biotecnología.
DE LOS ALIMENTOS
Biotecnología.
DE LOS ALIMENTOS : YOGURT
Se utiliza leche, que fermenta mediante determinadas cepas de las
bacterias Lactobacillus y Streptococcus que transforman la lactosa en
ácido láctico. El ácido láctico es el causante de la precipitación de las
proteínas de la leche. Ambos microorganismos necesitan una temperatura
de 45ºC para desarrollarse al máximo, por eso la leche se envasa en
caliente para que después siga el proceso de fermentación en la estufa a
dicha temperatura.
El pH del yogur (después del enfriamiento a 4 ºC) es alrededor de 4, este
medio ácido impide el crecimiento de otras bacterias.
Actualmente la producción de yogures se ha especializado en gran
cantidad de sabores e incluso en el enriquecimiento de nuevas bacterias.
Biotecnología.
DE LOS ALIMENTOS : QUESO
Biotecnología.
DE LOS ALIMENTOS : CERVEZA
Los granos de cebada, no contienen
azúcares fermentables. Por lo tanto el
almidón de los granos debe ser
SACARIFICADO
antes
de
su
fermentación por las levaduras.
El malteado corresponde a las
primeras
etapas
de
la
germinación y su objetivo es la
germinación
controlada
del
grano de cebada mediante la
cual se producen enzimas –
amilasas,
β-glucanasas
y
proteasas- que sirven para
hidrolizar materiales de reserva
del grano
Biotecnología.
DE LOS ALIMENTOS : CERVEZA
Es un proceso que se conoce desde
antiguo, ya que, al parecer, los babilonios
fueron los primeros en elaborar la cerveza.
Se basa en la fermentación alcohólica que
realizan las levaduras del género
Saccharomyces.
La cerveza se obtiene por fermentación de
la cebada realizada por las levaduras S.
cerevisae o S. carlsbergensis. Los granos
de cebada se ponen a remojo, de forma
que germinan y generan amilasas
suficientes que hidrolizan el almidón.
Después se secan, lo que constituye la
malta, la cual se puede almacenar hasta
su uso. Con la malta se obtiene el mosto
de cerveza, al cual se adiciona el lúpulo,
encargado de dar a la cerveza el sabor
amargo y de conservarla del crecimiento
bacteriano. Es entonces cuando se añade
el inóculo, que fermenta durante cinco a
diez días a temperatura y pH adecuados.
Biotecnología.
DE LOS ALIMENTOS : CERVEZA
http://recursos.cnice.mec.es/biosfer
a/alumno/2bachillerato/biotec/cerve
za.htm
Biotecnología.
DE LOS ALIMENTOS : PAN
• Primera fase de fermentado
Esta fase de la fabricación dura varias horas. Consiste en que las levaduras actúen
fermentando parte de los componentes del pan. Para ello, la masa se somete a una
temperatura y humedad óptimas para el desarrollo de Saccharomyces cerevisiae. Esta
temperatura oscila entre los 24 y 29º C y la humedad es de un 75%. Esta fermentación
ocurre en una masa muy grande, en la que todavía no se han separado las porciones que
formarán las barras de pan.
• Segunda fase de fermentado
Después de que la masa se haya fermentado durante varias horas, se corta y se le da forma
al pan para que resulte una superficie lisa que pueda ser capaz de sujetar las bolsas de CO2.
Después se le somete a la masa durante un tiempo a las mismas condiciones de temperatura
y humedad que en la primera fase de fermentado. Esta segunda fase puede llegar hasta las
20 horas dependiendo del resultado que se quiera obtener respecto a aroma y sabor y es
realmente cuando la levadura rompe el azúcar produciendo burbujas de CO2.
• Horneado
Es un proceso muy importante, pues se somete a la masa a unas temperaturas determinadas
y durante unos tiempos de cocción característicos del tipo de pan. Al someter al pan a estas
temperaturas, que en general suelen ser mayores de 200 grados, se matan a todas las
levaduras y a todos los posibles contaminantes excepto a formas de resistencia, que pueden
provocar contaminaciones a la 24-36 horas. También se consigue un aumento de la masa del
pan, al expandirse el CO2.debido al calor y un endurecimiento de la superficie. Este
endurecimiento se produce por la evaporación del agua de la corteza que supone una
pérdida de peso de un 8-14 % de la masa.
Biotecnología.
DE LOS ALIMENTOS : VINO
En el caso del vino las levaduras responsables de la vinificación son
unos hongos microscópicos que se encuentran de forma natural en los
hollejos de las uvas vitis vinifera l. Las especies de levaduras
empleadas en la elaboración del vino suelen ser por regla general las
Saccharomyces cerevisiae aunque a veces también se emplean la S.
bayanus y la S. oviformis. Para frenar la aparición de bacterias
indeseables y otros organismos limitantes de la fermentación se suele
esterilizar el mosto a veces con dióxido de azufre (SO2) antes del
proceso.
La elaboración del vino pasa por una fermentación alcohólica de la fruta
de la vid en unos recipientes en lo que se denomina fermentación
tumultuosa debido a gran ebullición que produce durante un periodo de
10 días aproximadamente. Tras esta fermentación 'principal' en la
industria del vino se suele hacer referencia a una fermentación
secundaria que se produce en otros contenedores empleados en el
trasiego del vino joven. Los vinos blancos fermentan a temperaturas
relativamente bajas de 10º-15ºC y los vinos tintos a temperaturas
mayores de 20º-30ºC.
Biotecnología.
DE LOS ALIMENTOS : VINO
Levadura
Prensa
SO2
Orujo
Uva sin tallos
ni pedúnculos
Cuba de
sedimentación
Trituración
Cuba de
fermentación
Tanque de
fermentación
Filtrado
Embotellado
Envejecimient
o
Epidemiología y salud pública
SALUD PUBLICA
La salud pública obtiene sus conocimientos de prácticamente todas las
ciencias, siendo su actividad multidisciplinar, eminentemente social, cuyo
objetivo es la salud de la población.
Protección de la salud
Detectan factores de riesgo para la población y elaborar programas de salud
para la sociedad.
Promoción de la salud
Son actividades que intentan fomentar la salud de los individuos y colectividades,
promoviendo la adopción de estilos de vida saludables.
Prevención de la enfermedad
Se basa en intervenciones de prevención primaria (vacunaciones), prevención
secundaria o detección precoz de enfermedades y de prevención terciaria o de
contención y/o rehabilitación de las secuelas dejadas por el o los daños de las
funciones físicas, psíquicas y/o sociales. q debe ser así para todos
Restauración de la salud
Consiste en todas las actividades que se realizan para recuperar la salud en
caso de su pérdida, que son responsabilidad de los servicios de asistencia
sanitaria que despliegan sus actividades en dos niveles: atención primaria y
atención hospitalaria.
Epidemiología y salud pública
EPIDEMIOLOGÍA
“ES LA CIENCIA QUE TRATA O
ESTUDIA LAS EPIDEMIAS”
• Ciencia multidisciplinar:
– Medicina.
– Estadística.
– Demografía.
– Sociología.
– Salud ambiental…….
Epidemiología y salud pública
EPIDEMIOLOGÍA
En el estudio de las enfermedades infecciosas se acuñaron una serie de
términos que permiten definir la gravedad de la enfermedad en relación
a la población:
1. La prevalecía de una enfermedad en una población es la proporción o porcentaje de
enfermos ¡que la padecen en un momento dado.
2. Una epidemia se considera cuando una determinada enfermedad ocurre, a un mismo
tiempo, en un número exageradamente alto de individuos de una región.
3. Pandemia es una epidemia ampliamente distribuida. Cuando una enfermedad está
continuamente presente en una población, pero con poca incidencia, se dice que es
endémica.
4. Ocurren en casos esporádicos de una enfermedad cuando aparecen individualmente
en zonas geográficamente separadas, implicando que entre ellos no guardan relación.
5. Es una zona hay un brote de una enfermedad cuando, en un periodo corto de tiempo,
se observa la aparición de un cierto número de casos cuando anteriormente solo
aparecían casos esporádicos.
6. Se denomina infección subclínica a la enfermedad de determinados individuos que no
muestran síntomas, o solo muy leves, de una enfermedad. Dichos individuos son
considerados como portadores de la enfermedad porque pueden transportar y
diseminar activamente el microorganismo infeccioso.
Patógenos
producen
Los microorganismos
pueden ser
viene
dada por
Toxinas
intervienen en los
se combaten
por
Enzimas
extracelulares
pueden
Enfermedades
infecciosas
producir
Esterilización
Epidemias
Ciclos
biogeoquímicos
Biotecnología
puede
ser
destacan el del
Virulencia
Contacto
directo
a través
de
mediante
Heridas
Física
Aerosoles
Radiación
Aire
Vía sexual
provocan
Polvo
Filtración
E.T.S
Calor
Desinfectantes
producen
Zoonosis
Nitrógeno
Antisépticos
Hierro
con
Alimentarias
Agentes
quimioterapéuticos
Industria
farmacéutica
basadas
en las
Fermentaciones
aplicaciones
Agropecuarias
centradas en
la obtención de
Antibióticos
Vacunas
Sulfamidas
como la
inhiben el
Alcohólica
Crecimiento
celular
Azufre
Pasteurización
Quimioterapia
se
combaten por
como
por ejemplo las
Carbono
como
la
Alimentos
Animales
Química
mediante
pueden ser transmitidas por
Exotoxinas
se pueden curar por
Endotoximas
Láctica
Ingeniería
genética
basada
en la
Medio
ambiente
como
la
Manipulación
genética
centrada en la producción de
Piensos
Insecticidas
Eliminación
de residuos