Los microorganismos y la biotecnología: Procesos de intervención

La biotecnología es el uso de organismos vivos o sus derivados para crear o modificar productos útiles. Los microorganismos se emplean para producir:

• Alimentos.
• Enzimas, antibióticos, vacunas y hormonas.
• Control de plagas.

Se utilizan cepas seleccionadas o modificadas genéticamente. Un microorganismo útil debe:

• Crecer rápido.
• Cultivarse fácilmente.
• Producir sustancias en gran cantidad y en poco tiempo.

Industria alimentaria

Los microorganismos realizan fermentaciones:

• Anoxidativas: Sin oxígeno (fermentaciones reales).
• Oxidativas: Con oxígeno (oxidaciones incompletas).

Tipos principales de fermentación

• Fermentación alcohólica: Levaduras como Saccharomyces cerevisiae. Produce vino, cerveza, pan y sake.
• Fermentación láctica: Bacterias como Streptococcus y Lactobacillus. Produce yogur y la mayoría de productos lácteos.
• Fermentación acética: Bacterias como Acetobacter y Gluconobacter. Transforman alcohol en ácido acético (vinagre).

En la elaboración del queso intervienen bacterias y hongos (Penicillium).

Producción de enzimas

Las enzimas son producidas por todos los seres vivos, pero algunos microorganismos generan grandes cantidades. Se usan en las industrias alimentaria, farmacéutica, química y textil. Su producción industrial se realiza:

• En condiciones aerobias.
• Con medios de cultivo baratos.
• Con alto rendimiento, mejorado mediante ingeniería genética.

Microorganismos y antibióticos

Los antibióticos son compuestos de origen biológico o sintético que eliminan bacterias o impiden su crecimiento. El primero fue la penicilina, descubierta por Alexander Fleming (1929), producida por Penicillium. Solo son eficaces contra bacterias, no contra virus, hongos ni protozoos.

Fármacos, vacunas y hormonas

La ingeniería genética microbiana introduce genes en bacterias para que produzcan sustancias útiles. Las bacterias modificadas se reproducen y clonan esos genes, produciendo grandes cantidades del producto.

Aplicaciones

Producción de:

• Fármacos.
• Vacunas.
• Hormonas (insulina, hormona del crecimiento, etc.).
• Otras sustancias: Vitaminas (ej. B12 por Pseudomonas, B2 por hongos), proteínas y alimentos (piensos, suplementos).

Plaguicidas microbianos

Son productos no tóxicos para humanos y animales, donde bacterias producen sustancias que eliminan larvas de insectos.

Viroides y priones

Hasta los años 60 se pensaba que los virus eran los agentes infecciosos más simples. En 1967 se descubrieron los viroides (T. O. Diener) y en 1980 los priones (S. Prusiner). Son partículas más simples que los virus y causan enfermedades en plantas y mamíferos.

Viroides

Son los agentes infecciosos más pequeños conocidos:

• Formados únicamente por ARN monocatenario (<400 nucleótidos) con estructuras en bucle (palíndromos).
• Carecen de recubrimiento proteico.
• Tienen una fase extracelular inactiva y una fase intracelular donde infectan al huésped.
• Infectan solo plantas, provocando malformaciones, necrosis, clorosis, moteados, deformaciones de tallos/frutos y enanismo.
• Se transmiten a través de insectos o material agrícola infectado.

Priones

Son moléculas de proteína infecciosas localizadas en la membrana de las neuronas. Causan enfermedades neurodegenerativas como:

• Síndrome de Creutzfeldt-Jakob.
• Kuru.
• Encefalitis espongiforme bovina.
• Tembladera en ovejas.

Se detecta una variante anormal de la proteína PrP (250 aminoácidos):

• Normal: Estructura en α-hélice.
• Infectiva: Parte de la estructura en β-lámina plegada.

Los priones infectivos inducen a las proteínas normales a convertirse en priones, generando un efecto dominó que propaga la infección. Se desconoce el mecanismo exacto de conversión, posibles mutaciones genéticas y vías de contagio entre individuos o especies.

Zoonosis y epidemias: Enfermedades infecciosas y epidemiología

Las enfermedades infecciosas son trastornos causados por microorganismos. La epidemiología estudia la incidencia y distribución de estas enfermedades en poblaciones.

Conceptos clave

• Epidemia: Número de casos superior al esperado en un tiempo y lugar específicos.
• Pandemia: Epidemia que se extiende a grandes áreas geográficas casi simultáneamente.
• Endemia: Presencia continua de una enfermedad en una región.
• Prevalencia: Proporción de personas infectadas en una población en un momento determinado.
• Tasa de letalidad: Número de fallecidos entre el total de infectados.

Zoonosis

Son enfermedades transmitidas entre animales vertebrados y humanos, directa o indirectamente. Existen más de 200 zoonosis descritas.

Tipos según transmisión

• No alimentarias:
  • Transmisión por contacto directo con animales infectados (ej. rabia, psitacosis).
  • Transmisión por vectores (organismos vivos como mosquitos o garrapatas), que transmiten patógenos de animales a humanos (ej. leishmaniasis).
• Alimentarias: Asociadas al consumo de agua o alimentos contaminados. Ejemplos:
  • Salmonelosis: Bacterias Salmonella, afecta el intestino.
  • Listerosis: Bacterias Listeria monocytogenes, infección grave.
  • Anisakiasis: Nematodo Anisakis simplex, ciclo en mamíferos marinos → larvas en peces y cefalópodos → humanos al consumir crudo o poco cocinado.