TEMA 13: MICROBIOLOXÍA

• Taxomía dos microorganismos.• Fermentación e putrefacción. Ciclo dos elementos. Xeración espontánea• Os microorganismos coma axentes bioxeoquímicos.• Utilidade dos microorganismos.• Patoxenidade microbiana. Os prións

TAXONOMÍA DOS MICROORGANISMOSChámanse microorganismos ou microbios os seres vivos que debido o seu tamaño só son visibles coa axuda do microscopio óptico, e incluso nalgunhas ocasións, é preciso recorrer ao microscopio electrónico.

A. Procariotas: Bacterias (Gram + e Gram -)B. Eucariotas: Fungos (lévedos e mofos), Algas unicelulares e ProtozoosC. Acelulares:Virus

OS LÉVEDOS Os lévedos son fungos microscópicos unicelulares que realizan importantes fermentacións industriais , tales coma a alcólica , o proceso de panificación, e que tamén poden ocasionar enfermidades nos seres vivos. Atópanse na terra, plantas e animais.

FERMENTACIÓNReacción anaeróbica na que o piruvato producido na glicólise se transforma en etanol ou lactato. Poden levala a cabo lévedos ou bacterias. Así diferenciamos:

Fermentación alcólica. É propia de lévedos do xénero Saccharomyces, que posúen enzimas capaces de degradar o ácido pirúvico a etanol. Dependendo das distintas especies de saccharomyces pódese obter como resultado da fermentación: viño, cervexa, e incluso pan.) Pártese de substratos distintos: uva, malta)

Glicosa -------------► 2 Piruvato--------------►2 Etanol + 2CO2 + 2 ATP

Fermentación láctica. Realízana bacterias como: Lactobacillus, Streptococcus. Obtéñenseprodutos derivados do leite coma o iogur, queixo, etc.Tamén ten lugar nas nosas células musculares en ausencia de osíxeno, acumulándose o lactato que, ao precipitar, forma microcristais dando lugar as maniotas.

Glicosa ------------------► 2 Piruvato ------------------► 2 Lactato + 2ATP

Fermentación pútrida ou putrefacción. Proceso biolóxico mediante o cal prodúcese a desintegración dos cadáveres.

DA XERACIÓN ESPONTÁNEA AOS MICROORGANISMOSIncluso hoxe en día, en que a xeración espontánea foi descartada por completo, hai persoas que seguen pensado que da carne en descomposición saen vermes. Nestas cuestións

1

baseábase a teoría da xeración espontánea, en crer que algúns seres vivos xorden da materia inerte.Na segunda metade do século XVI, Redi cuestionou seriamente a teoría da xeración espontánea, chegando á conclusión de que os vermes que saían da carne contida en frascos destapados procedían dos ovos depositados polas moscas e non porque a carne en si tivera capacidade de xeralos espontaneamente.Tamén nesa época foi decisiva a construción do primeiro microscopio que permitiu observar “animáculos” presentes en auga da choiva conservada varios días ao aire libre, en excrementos, etc.A partir de aí atopáronse seres en case tódolos medios, como non supoñer para eles unha xeración espontánea se aparecían só con deixar que a materia orgánica se descompuxera?A controversia tivo o seu final cando a Academia de Ciencias de Paris convocou, en 1860, un premio destinado a quen realizara experimentos concluíntes sobre a existencia ou non da xeración espontánea para o caso dos microorganismos.Foi Luís Pasteur quen demostrou que a xeración espontánea non existía co seguinte experimento:

1. Que no aire hai gran cantidade de microorganismos.2. Que ditos microorganismos son os responsables da descomposición da materia

orgánica.

OS

2

MICROORGANISMOS COMO AXENTES BIOXEOQUÍMICOSOs microorganismos levan a cabo distintos procesos bioxeoquímicos.

Microorganismos no ciclo do carbono

Os principais microorganismos implicados no ciclo do carbono son: bacterias fotosintéticas, cianobacterias, algas do plancto e fungos.

■ Fotosíntese e respiración.Existen microorganismos que fixan o CO2 atmosférico mediante a fotosíntese como as bacterias fotosintéticas e as algas microscópicas do plancto. Ao mesmo tempo, estes e outros microorganismos respiran, e dicir, collen osíxeno e devolven ao medio natural CO2.

Mediante a fotosíntese o carbono retense e mediante a respiración devólvese.

■ Descomposicióna) Aerobia. Cando se produce a morte, os cadáveres descompóñense e mineralízanse por

medio dos “descompoñedores“ poñendo novamente o carbono en circulación baixo a forma de CO2. As bacterias e fungos son os principais descompoñedores no medio terrestre, mentres que no medio acuático actúan sobre todo bacterias.

b) Anaerobia (Fermentación). En condicións anaeróbias e en medios acuáticos os restos vexetais por acción das bacterias descompoñedoras poden transformarse en carbono. O plancto tamén se descompón en anerobiose formándose petróleo.

Cando se queima o carbón ou os derivados do petróleo devólvese carbono en forma de CO2 a atmosfera.

■ Fixación no exoesqueleto. Algúns microorganismos fixan carbono en forma de carbonato cálcico no seu organismo, como sucede en coberturas e cunchas de foraminíferos, dando orixe as rochas calcarias. O carbono destas formación pode volver circular , cando os axentes meteorolóxicos ou os seres vivos atacan esas rochas.

Microorganismos no ciclo do nitróxeno

• Fixación do nitróxeno.Conversión do nitróxeno atmosférico en amoníaco por bacterias aeróbicas libres ou que actúan en simbiose con vexetais ( leguminosas, como o xénero Rhizobium ).

3

• Nitrificación : oxidación aeróbica do amoníaco. Ten lugar en dous pasos; unhas bacterias transforman o amoníaco en nitritos( Nitrosomonas) e outras os nitritos en nitratos (Nitrobacter).

• Desnitrificación : proceso levado a cabo por bacterias anaeróbias (Pseudomonas) para que os nitratos se trasformen en nitróxeno gasoso.

• Amonificación: formación de amoníaco a partir de derivados nitroxenados procedentes da amina e vexetais. Lévano a cabo as bacterias amonificantes ou descompoñedoras.

A UTILIDADE DOS MICROORGANISMOS

● Na industria alimenticia: procesos microbianos tradicionais como son a produción do viño, cervexa, pan, queixo, iogur.

● Na medicina: cabe destacar o descubrimento dos antibióticos que son substancias producidas por microorganismos e que difunden no medio onde viven impedindo o crecemento doutros microorganismos (bacteriostáticos), ou ben causando a súa morte (bacteriolítico). Desde que Alexander Fleming descubriu no ano 1929 a Penicilina, o primeiro antibiótico, son moitos os obtidos na industria farmacéutica.Resistencia aos antibióticos Desde os anos corenta, cada nova década trouxo un aumento da frecuencia de bacterias que plantan cara non só a un senón a varios antibióticos e que teñen un control que resulta extremadamente complicado. Aínda máis, existen cepas de polo menos tres especies bacterianas capaces de producir enfermidades potencialmente letais, algunhas contaxiosas como a tuberculose, que escapan xa á acción de todos os antibióticos.Como chegamos a esta situación tan alarmante e con tendencia a agravarse? As bacterias abundan nas superficies inanimadas e nas partes do corpo en contacto co exterior; a pel e as mucosas, como a que tapiza o tracto dixestivo. A maioría viven sen producir dano. De feito, a miúdo protéxennos de enfermidades porque compiten coas bacterias patóxenas resistentes aos antibióticos e limitan a súa proliferación.Os antibióticos poden producir cambios duradeiros. Estas modificacións operan non só no individuo sometido a tratamento, senón tamén no ambiente e na sociedade en xeral. Os antibióticos son un recurso ao que debería acudirse só cando fosen realmente necesarios, pois as bacterias dispoñen de varios mecanismos polos que adquiren xenes de resistencia aos antibióticos.Mal uso ou abuso dos antibióticosO uso elevado de antibióticos en hospitais, garderías e granxas, onde con frecuencia se administran fármacos aos animais con propósitos alleos á súa curación; como estimular o crecemento, incrementa os niveis de bacterias resistentes en persoas e outros organismos que non reciben o tratamento.

● Na loita biolóxica: empréganse determinados microorganismos para loitar contra as pragas de insectos e contra as mareas negras, na depuración de augas residuais.Na depuración de augas residuais. Ten como obxecto reducir a DBO(demanda biolóxica de osíxeno) e efectúase por exposición dos líquidos a un cultivo masivo de microorganismos (bacterias, fungos, protozoos...) en medio aerobio; pode realizarse de diversas formas: filtro de area, filtro por goteo e lodos activos.

4

No combate de mareas negras. Devoran os hidrocarburos -varias cepas de Pseudomonas- .Contra as pragas de insectos. Microorganismos patóxenos produtores de enfermidades en insectos e outros seres causantes de pragas e enfermidades en plantas.

● As bacterias intestinais (flora intestinal) cumpren varias funcións:* Producen fermentacións dos residuos non dixeridos, como graos de amidón e fibras de celulosa, orixinando gases (hidróxeno e CO2), que son evacuados e ácidos graxos volátiles que son absorbidos. Os resíduos proteicos sofren fermentación pútrida (putrefacción) e son hidrolizados polas encimas bacterianas que liberan aminoácidos. Estes poden ser absorbidos parcialmente pola parede intestinal, pero sobre todo son atacados polas bacterias dando lugar a compostos volátiles máis ou menos tóxicos , que se eliminan e son responsables do mal cheiro das feces.* Sintetizan vitamina K e algunhas outras do complexo vitamínico B, que son aproveitadas polo organismo.

PATOXENEIDADE MICROBIANA

Os microorganismos como axentes infecciosos. Patoxenicidade e infección. Postulados de KochA capacidade de causar enfermidades infecciosas é unha das propiedades máis notables dos microorganismos.Un parasito é un organismo que vive noutro organismo chamado hóspede causándolle dano. A relación hóspede-parasito depende da patoxenidade ( ou virulencia) do parasito, é dicir, da súa capacidade para producir dano no hóspede, e da resistencia ou susceptibilidade deste ( hóspede).Infección: penetración no organismo de axentes patóxenos. Non é sinónimo de enfermidade, xa que a infección non sempre produce dano no hóspede. Nun estado de enfermidade o hóspede é danado dalgunha maneira, mentres que a infección fai referencia a calquera situación na cal o microorganismo se establece e desenrola nun hóspede, sexa ou non perxudicial este.A proba de que os microorganismos podían causar enfermidades proporcionou un dos maiores impulsos para o desenvolvemento da microbioloxía.Koch demostrou que os microorganismos eran os causantes das enfermidades infecciosas gracias os traballos do carbunco ( enfermidade do gando). Demostrou que era posible coller unha pequena cantidade de sangue dun animal enfermo e inxectala noutro san, que o pouco tempo enfermaba e morría. Podía despois tomar sangue deste segundo animal, inxectala noutro e obter de novo os síntomas característicos da enfermidade. Ao repetir este proceso ata 20 veces, probou que as bacterias causaban o carbunco demostrando microscopicamente que o sangue dos animais mortos contiña gran cantidade da mesma bacteria.

Sobre a base de estes e outros experimentos, Koch formulou os seguintes criterios, agora denominados “postulados de Kock” , para probar que un determinado tipo de bacteria causa unha enfermidade determinada:

1. O organismo debe atoparse sempre en animais que padecen a enfermidade e non deben estar presentes en individuos sans.

2. O organismo debe cultivarse en cultivo puro fora do corpo do animal.3. Tal cultivo, cando se inocula en animais susceptibles, debe iniciar os síntomas

característicos da enfermidade.

5

4. O organismo debe ser illado de novo destes animais experimentais e cultivado outra vez no laboratorio, despois do cal debe ser o mesmo que o organismo orixinal.

Patóxenos humanos bacterianos

Tuberculose: Koch demostrou que a tuberculose era causada por unha bacteria.É unha enfermidade infecciosa e contaxiosa que ataca fundamentalmente aos pulmóns, tamén pode ser ósea, intestinal, renal.Contráese polo paso de microorganismos patóxenos dun suxeito enfermo a outro san: directamente por gotiñas salivares (tos) ou indirectamente por produtos de excreción (pus, esputos, etc.).

Cólera: é unha enfermidade infecciosa endémica da India, caracterizada pola produción de leves lesións intestinais (dores abdominais acompañados de vómitos, descensos de temperaturas, e, sobre todo, diarrea intensa).Contáxiase facilmente a través das feces, vómitos, cadáveres e de augas contaminadas.

Sífile: Enfermidade venérea infecto-contaxiosa crónica que afecta á pel, mucosas, sistema cardiovascular e sistema nervioso. Contráese case sempre por relacións sexuais.

É unha enfermidade cíclica que en ausencia de tratamento pasa por tres períodos:1. Chancro e erupción superficial dos órganos xenitais (dura de 4-6 semanas).2. Erupcións cutáneas e mucosas en todo o corpo, acompañada de trastornos diversos:

dores óseos, larinxite, etc (dura de 1-2 anos).3. Longo período de latencia cunha duración de varios anos. Os síntomas son diversos

dependendo do individuo.

Meninxite: inflamación aguda e subaguda das meninxes. Os síntomas son: cefaleas, vómitos, inmobilidade. A rixidez meninxítica é o signo máis importante.

En todas estas enfermidades e nas que estudaremos a continuación son moi importantes as normas de hixiene e a medicina preventiva para evitar o contaxio.

Enfermidades causadas por lévedos

Candidiase: enfermidade infecciosa producida por lévedos que poden atacar a todos os órganos pero fundamentalmente á pel e mucosas (bucais, anais, xenitourinarias)

Dermatomicose: enfermidades cutáneas causadas por lévedos.

Enfermidades causadas por virus

Herpes virus: infección cutánea producida por un virus que pode manifestarse en calquera lugar da pel e das mucosas, pero a localización máis frecuente é ao redor da boca.

Xarampelo: enfermidade infantil, aínda que pode presentarse a calquera idade. Contáxiase por gotiñas expectoradas, sempre directamente de enfermo a san. Os síntomas son febres altas, catarro óculonasal, fotofobia, somnolencia, falta de apetito.

6

Rubeola: afecta esencialmente aos nenos provocando erupcións cutáneas acompañadas de febres. Só presenta gravidade se se da en mulleres embarazadas porque pode causar malformacións no feto.

Todas as enfermidades causan un gran absentismo laboral. Unha enfermidade tan corrente coma a gripe é a causa de numerosas baixas nas empresas.

Por que as enfermidades víricas non se curan con Antibióticos?Como os virus non teñen metabolismo propio non poden ser eliminados por substancias como os antibióticos, xa que estes alteran rutas metabólicas, por exemplos nas bacterias, nas que se impide a súa reprodución.

OS PRIÓNSNon son microorganismos, porque non teñen material xenético, senón partículas constituídas exclusivamente por proteínas (glicoproteínas), de menor tamaño ca un virus.É unha conformación alterada dunha proteína presente no cerebro capaz de provocar enfermidades neurodexenerativas do sistema nervioso en animais como a enfermidade das vacas tolas ou o scrapie en ovellas, e a encefalopatía esponxiforme ou enfermidade de Creutzfeld-Jakob na especie humana.

7