Microorganismos y Biotecnología: Diversidad y Aplicaciones

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TEMAS 16 y 17. BIOTECNOLOGÍA Y APLICACIONES ÍNDICE 1. DIVERSIDAD DE MICROORGANISMOS 2. BACTERIAS 3. ARQUEAS 4. PROTOZOOS 5. ALGAS 6. HONGOS 7. VIRUS 7.1. ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN 7.2. CLASIFICACIÓN 7.3. CICLO VITAL ÍNDICE 8. OTRAS FORMAS ACELULARES 8.1. PRIONES 8.2. VIROIDES 9. BIOTECNOLOGÍA ROJA O MÉDICA 9.1. PRODUCCIÓN DE VACUNAS 9.2. PRODUCCIÓN DE ANTIBIÓTICOS 9.3. TRASPLANTE DE ÓRGANOS 9.4. TERÁPIA GÉNICA 10. BIOTECNOLOGÍA VERDE O AGRÍCOLA 11. BIOTECNOLOGÍA BLANCA O INDUSTRIAL ÍNDICE 12. BIOTECNOLOGÍAAMARILLA O ALIMENTARIA 12.1. FABRICACIÓN DE VINO 12.2. FABRICACIÓN DE CERVEZA 12.3. FABRICACIÓN DE VINAGRE 12.4. FABRICACIÓN DE PAN 12.5. FABRICACIÓN DE PRODUCTOS LÁCTEOS 12.6.

PROBIÓTICOS 13. BIOTECNOLOGÍAAZUL O MARINA 14. BIOTECNOLOGÍA GRIS O AMBIENTAL DIVERSIDAD MICROBIANA Microbiología: ciencia que se encarga estudia y analiza los microorganismos. Microorganismo: seres vivos que sólo se pueden observar con un microscopio. ORGANIZACIÓN GRUPO REINO NUTRICIÓN ACELULAR VIRUS, PRIONES Y VIROIDES Parásitos obligados CELULAR PROCARIOTA BACTERIAS MONERAS Autótrofa y heterótrofa EUCARIOTA PROTOZOOS PROTOCTISTAS Heterótrofa ALGAS MICROSCÓPICAS PROTOCTISTAS Autótrofa HONGOS MICROSCÓPICOS HONGOS Heterótrofa BACTERIAS Cápsula: No siempre aparece. Rica en polisacáridos y proteínas. Funciones o Fija la bacteria patógena al huésped, o Protege a la bacteria de la desecación.

o Regula el intercambio de agua y nutrientes. o Defensa frente a anticuerpos, bacteriófagos y células fagocíticas. o Permite la formación de colonias de bacterias. BACTERIAS Pared celular: Si existe, se encuentra entre la membrana plasmática y la cápsula. Formada por peptidoglucanos. Función o Protege y mantiene la forma celular. o Evitar la deshidratación. o Proporciona resistencia a antibióticos. Antibióticos: inhiben la síntesis de la pared celular (penicilina). LA PARED CELULAR BACTERIANA BACTERIAS Pared celular: Según la tinción de Gram, se distinguen dos tipos pared: o Gram + (color morado): presentan sólo una membrana lipídica y una gruesa pared de peptidoglicano.

o Gram – (color rosado y rojo): presentan dos membranas lipídicas entre las que se localiza una fina pared celular de peptidoglicano, BACTERIAS Membrana plasmática: Carece de esteroles (diferencia con la membrana de células eucariotas). Presenta mesosomas, repliegues internos de la membrana plasmática que contienen enzimas que: o Sujetan el cromosoma bacteriano, o Intervienen en la respiración celular (carecen de mitocondrias). o Participan en la división celular. Citoplasma: Composición similar al de eucariotas. No tiene orgánulos membranosos. Tienen lugar las reacciones metabólicas. BACTERIAS Ribosomas: 70s. Libres o formando polirribosomas. Función: síntesis de proteínas.

Otras estructuras: Inclusiones con sustancias de reserva. Vacuolas de gas: permite flotar en el agua. Carboxisomas: contienen la enzima RuBisCO que fija el CO2. Clorosomas: contienen bacterioclorofila para la fotosíntesis. Magnetosomas: con magnetita que les permite orientarse en campos magnéticos. BACTERIAS Material genético o cromosoma bacteriano: Se sitúa en una región denominada nucleoide. Unido a los mesosomas. Formado por ADNc bicatenario asociado a proteínas no histónicas. Función: mantener y conservar la información genética y dirigir el funcionamiento del metabolismo bacteriano.

BACTERIAS Plásmidos: moléculas de ADNc bicatenario extracromosómico, dispersas en el citoplasma, que pueden replicarse de manera independiente. Tipos: Episomas: aquellos que se integran, de manera reversible, en el cromosoma y se replican al mismo tiempo que el cromosoma bacteriano. Plásmidos conjugativos o Plásmido o factor F: permite la conjugación. o Plásmido R: transfiere resistencia a antibióticos. Flagelos: formados por flagelina (distintos de los eucariotas). 1 o 2 por célula encargados del movimiento celular. BACTERIAS Fimbrias: más cortas y numerosas que los flagelos. Relacionadas con la fijación a sustratos o crear corrientes para alimentarse.

Pili: más largos y escasos que las fimbrias. Intervienen en el intercambio de material genético entre células. Según la forma, se distinguen bacilos (forma de bastón), cocos (esféricos), espirilos (forma de tirabuzón), y vibrios (forma de coma ortográfica). BACTERIAS BACTERIAS FUNCIÓN DE NUTRICIÓN: clasificación según su metabolismo. Autótrofas: sintetizan materia orgánica a partir de carbono inorgánico (CO2). Según la fuente de energía que utilicen, se dividen en: Fotoautótrofas: utilizan la energía de la luz solar para realizar la fotosíntesis (cianobacterias y bacterias verdes del azufre).

Quimioautótrofas: obtienen la energía a partir de reacciones químicas (bacterias nitrificantes y bacterias sulfurosas). Heterótrofas: obtienen el carbono a partir de compuestos orgánicos elaborados por otros organismos. Dependiendo de la fuente de energía se distinguen: Fotoheterótrofas: utilizan la energía de la luz solar (bacterias púrpuras no sulfurosas). Quimioheterótrofas: obtienen energía de compuestos orgánicos. BACTERIAS FUNCIÓN DE NUTRICIÓN Mixotrofas: actúan como autótrofas o heterótrofas dependiendo de las condiciones ambientales. BACTERIAS FUNCIÓN DE NUTRICIÓN Clasificación en función de su tolerancia al O2.

Aerobios: realizan la respiración celular (las enzimas respiratorias están en la membrana). Sin O2 mueren. Anaerobios: el O2 les resulta tóxico, crecen en ausencia de O2. Ejemplo: género Clostridium, causante del tétanos y del botulismo (latas de conserva sin O2 que se abomban). Anaerobios facultativos: pueden vivir tanto en condiciones aerobias como anaerobias. Otras bacterias, en presencia de O2 realizan la respiración celular y en ausencia de O2 fermentan. BACTERIAS FUNCIÓN DE RELACIÓN Desplazamiento mediante reptación, movimientos de contracción y dilatación o por flagelos.

Responden a estímulos, mediante desplazamientos (taxias), luminosos (fototaxia) o químicos (quimiotaxia) alejándose o acercándose. Formación de esporas de resistencia (ralentizan su metabolismo: estado de latencia) en condiciones desfavorables. Permite resistir elevadas temperaturas, escasez de agua, sustancias tóxicas, etc. Cuando las condiciones vuelven a ser favorables, las esporas germinan y la bacteria ya puede desarrollar sus funciones. BACTERIAS FUNCIÓN DE REPRODUCCIÓN Asexual por bipartición El ADN se une al mesosoma y se duplica.

La membrana plasmática se invagina y se produce un tabique de separación, que da lugar a dos células hijas, cada una con copia del cromosoma de la célula madre. Mecanismos de transferencia horizontal de genes o parasexuales: permiten transferir fragmentos de ADN de una célula donadora a otra receptora. Estos procesos son: conjugación, transducción y transformación. Proporciona resistencia a antibióticos, degradación de nuevos compuestos, etc. BACTERIAS Conjugación: mecanismo por el que una bacteria donadora (F+ por tener un plásmido F) transmite a través del pili el plásmido F otra bacteria receptora, llamada F-, por no tener el plásmido F.

La bacteria F- se convierte en F+ al tener el plásmido F. Bacterias con el plásmido F insertado en el cromosoma se llaman células Hfr (episoma). Cuando se libere para duplicarse y transferirse puede llevarse genes que tenga al lado. Así la bacteria F- adquiere genes de la bacteria F+. BACTERIAS Transducción: transferencia de material genético de una bacteria a otra a través de un virus bacteriófago, que actúa como vector (agente transmisor). El fago inserta su genoma en la bacteria y usa la maquinaría de la bacteria para replicarse. Una vez sintetizados todos los componentes, se ensamblan y forman nuevos fagos.

Algunos fagos pueden quedarse con un trozo del genoma de la bacteria a la que infectan y al infectar otra bacteria, puede transmitirle parte del genoma de la bacteria anteriormente infectada. BACTERIAS Transformación: la bacteria (receptora) introduce en su interior fragmentos de ADN procedentes de la lisis de otras bacterias (donadora). El ADN se incorpora al ADN de la bacteria viva, transformándola. Las bacterias que son capaces de captar fragmentos de ADN se llaman competentes.

BACTERIAS GRUPOS MÁS IMPORTANTES Bacterias entéricas o enterobacterias: forman parte de la microbiota intestinal, contribuyendo a la formación de excrementos y la digestión/absorción de nutrientes como la vitamina K. Escherichia coli (cepas patógenas causan la diarrea del viajero). Bacterias fijadoras de N2 atmosférico y bacterias nitrificantes: participan en el ciclo del nitrógeno. Rhizobium, presente en raíces de leguminosas, fija el N2 atmosférico y pueda ser asimilado por las plantas. Bacterias del ácido láctico: realizan la fermentación láctica. Lactobacillus (elaboración de queso o yogur). BACTERIAS GRUPOS MÁS IMPORTANTES Cianobacterias (cianofíceas): Autótrofos.

Pueden vivir aisladas o formando colonias. Reproducción por gemación, fisión binaria o fragmentación Poseen vesículas de gas que les permiten flotar. Responsables de incorporar el O2 a la atmósfera primitiva. Algunas forman heterocistes, estructuras que fijan el N2 atmosférico, como Anabaena que vive en simbiosis con helechos flotantes. Spirulina se usa como fuente de alimento. BACTERIAS ANTIBIÓTICOS Antibióticos sustancias químicas producidas por un ser vivo (hongos y bacterias) o sintéticamente que actúan de manera específica contras las bacterias. No tiene sentido tomar antibióticos para terminar con una infección de origen vírico.

Primer antibiótico descubierto por Alexander Fleming en 1928 y se llamó penicilina. Antibióticos de amplio espectro (frente a una gran variedad de microorganismos) y de espectro reducido (útiles solo frente a un grupo concreto). BACTERIAS ANTIBIÓTICOS Mecanismos de acción Inhibición de la síntesis de la pared celular bacteriana: β-lactámicos (penicilina, cefalosporinas) inhiben la síntesis del peptidoglicano. Alteración de la permeabilidad selectiva de la membrana plasmática: destruyen la membrana externa de la pared celular de las bacterias gram- (polimixina). Inhibición de la síntesis de proteínas: actúan contra los ribosomas (eritromicina).

Inhibición de la síntesis de ácidos nucleicos: inhibe la ARNpol de las bacterias (rifampicina), inhiben la replicación del ADN (quinolonas). Antibióticos versus Bacterias: Combatiendo la Resistencia ARQUEAS Reino monera. Procariotas. Pared celular no contiene peptidoglicano. Membrana plasmática con lípidos exclusivo a los que se une el glicerol por enlace éter. Metabolismo aerobio o anaerobio. Se encuentran en ambientes extremos: Halófilas (medios hipersalinos: salinas). Hipertermófilas (chimeneas y manantiales hipertermófilos, actividad volcánica). Metanógenas (producen metano en condiciones anaerobias: bacterias digestivas; en suelos, contribuyen a la mineralización del carbono orgánico).

PROTOZOOS Reino protoctistas. Eucariotas. Heterótrofos. Reproducción asexual y sexual en condiciones adversas. Unicelulares o coloniales. Sin pared celular. Móviles. Vida libre o parásitos. ALGAS Reino protoctistas. Eucariotas. Fotosintéticos. Unicelulares flotan (plancton) y pluricelulares móviles mediante flagelos o sésiles. Pared celular de celulosa. Vida acuática. Importancia ecológica: productores de oxígeno y base de las cadenas tróficas en ecosistemas acuáticos. Reproducción asexual, por bipartición, o sexual, en condiciones desfavorables. HONGOS Reino fungi. Eucariotas. Heterótrofos. Saprófitos: se alimentan de materia en descomposición. Importante en el ciclo de la materia.

Parásitos: producen enfermedades en las personas, animales y vegetales. Simbiontes: como los que forman los líquenes. Unicelulares (levaduras) o pluricelulares (mohos y setas). Pared celular de quitina. Reproducción asexual por gemación (unicelulares) y sexual por esporas (pluricelulares). HONGOS MOHOS Son los típicos mohos de la fruta, el pan o el queso. Forman filamento o hifas que se agrupan para formar el micelio. LEVADURAS Saccharomyces cerevisiae. Son hongos filamentosos unicelulares de forma ovoide. Se reproducen asexualmente por gemación. Son importantes en procesos industriales de fermentación.

NOTA Parásitos: microorganismos que obtienen beneficio de otro ser vivo, llamado hospedador o huésped, al que causan un daño (enfermedad). Obligados (virus): no pueden vivir sin el hospedador. Facultativos (bacterias o protozoos): pueden vivir también de forma libre. Simbiosis: relación entre dos microorganismos en la que ambos salen beneficiados. Líquenes: simbiosis entre algas (productos de la fotosíntesis) y hongos (protegen de la desecación y obtener agua y nutrientes). Saprófitos: se alimentan de materia orgánica en descomposición. Para ello liberan al medio enzimas que descomponen la materia orgánica muerta y reintroducen los nutrientes en los ciclos biogeoquímicos.

Ej: bacterias descomponedoras del suelo. Oportunistas: microorganismos que normalmente son inocuos pero que pueden transformarse en patógenos cuando las defensas del hospedador bajan. Ej: Candida albicans tras tratamiento con antibióticos, candidiasis vaginal. VIRUS Acelulares. Formados por: un ácido nucleico (ADN o ARN), una cápside proteica y, en ocasiones, una envoltura membranosa. No pueden considerarse seres vivos. No se nutren ni relacionan y carecen de metabolismo propio: necesitan la materia, energía y enzimas de la célula a la que parasitan. Se reproducen utilizando la maquinaria biosintética de la célula a la que infectan.

Parásitos intracelulares obligados 2 fases: Fase intracelular: activa, se replican dentro de la célula hospedadora. Fase extracelular: son inertes y reciben el nombre de viriones. VIRUS Virión: forma extracelular del virus, morfológicamente completa e infecciosa, compuesta por el ácido nucleico, la cubierta proteica o cápside y, según el tipo de virus, también una cubierta lipídica o membranosa. Tipos de virus: bacteriófagos parasitan bacterias, los virus vegetales, células vegetales, y los virus animales, infectan células animales. Antivirales Medicamento utilizado para el tratamiento de las infecciones causadas por virus. Son específicos para cada tipo de virus.

VIRUS ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN ÁCIDO NUCLEICO Puede ser ADN o ARN (retrovirus). Circular o lineal. Monocatenario o bicatenario. Virus ADN: replican el ADN y sintetizan el ARNm para que produzca las proteínas víricas. Ejemplo: herpesvirus. Virus ARN, 3 mecanismos: o El ARN se traduce directamente a proteínas (actúa como ARNm, poliovirus). o La ARNpol forma el ARNm (rhabdovirus). o La transcriptasa inversa, forma ADN a partir del ARN y lo integra en el ADN de la célula hospedadora (retrovirus: VIH). ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN DE LOS VIRUS ADN bicatenario lineal o circular. ARN monocatenario lineal VIRUS ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN ÁCIDO NUCLEICO Virus ARN tienen moléculas de ARN independientes.

Se dice que tienen genoma fragmentado. Virus ADN tienen una sola molécula de ADN. Codifica Proteínas estructurales: se encargan de formar la cápside. Proteínas enzimáticas: intervienen en la síntesis de ácidos nucleicos. Proteínas aglutinantes: facilitan la adherencia a la membrana de la célula huésped. VIRUS ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN CÁPSIDE O CÁPSIDA Formada por la unión de capsómeros (proteínas globulares). Nucleocápside o cabeza: conjunto del ácido nucleico y la cápside. Función Rodear y proteger el material genético. Virus sin membrana: reconocimiento de la célula a la que parasitan.

VIRUS ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN CÁPSIDE O CÁPSIDA Tipos de cápsides Icosaédrica o Estructura poliédrica: los capsómeros se disponen formando un icosaedro. o Estructura cerrada con pocos capsómeros. o Ejemplos: virus de la gripe y de las verrugas humanas. Helicoidal o Estructura tubular: capsómeros dispuestos de forma helicoidal en cuyo interior está el ácido nucleico. o Ejemplos: virus del mosaico del tabaco, de la rabia o del sarampión. VIRUS ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN CÁPSIDE O CÁPSIDA Tipos de cápsides Compleja o Característica de bacteriófagos. o Cabeza icosaédrica. o Cola helicoidal Contráctil: para la inyección del ácido nucleico en la bacteria.

Termina en una placa basal con espinas y fibras de anclaje. Contiene enzimas que ayudan adestruir la pared bacteriana. VIRUS ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN ENVOLTURA Presente en algunos virus. Estructura membranosa que rodea la cápside (proviene de la membrana plasmática de la célula hospedadora). Contiene glucoproteínas (parte exterior) codificadas por el virus. Intervienen en: Reconocimiento. Adherencia a la célula huésped. Inducen la entrada del virión en la célula mediante fagocitosis. VIRUS CLASIFICACIÓN Según varios criterios: Por la célula que parásita: virus animales, vegetales o bacterias. Por la forma de la cápside: poliédricos, helicoidales o complejos.

Por tener o no envoltura Virus envueltos: salen de la célula hospedadora por gemación (no la destruyen). Provocan infecciones persistentes. Ejemplo: VIH, gripe o viruela. Virus desnudos: no tienen envoltura. Ejemplo: virus de la polio y bacteriófago T4. Por su ácido nucleico: ARN (arrenovirus) / ADN (adenovirus) y monocatenario / bicatenario. CLASIFICACIÓN DE LOS VIRUS VIRUS CICLO VITAL 1. Fijación o adsorción: el fago fija su cola a receptores de la pared de la bacteria, donde la enzima, de la cola del virus, debilita los enlaces de las moléculas de la pared. 2.

Inyección del ácido nucleico: el fago contrae la vaina de la cola e inyecta el ADN a través del orificio formado, mientras que la cápside y la cola quedan fuera de la bacteria. CICLO LÍTICO DE LOS VIRUS CICLO LÍTICO La célula infectada muere por rotura al liberarse las nuevas copias del virus. Fases: VIRUS CICLO VITAL CICLO LÍTICO 3. Replicación del material genético y síntesis de proteínas (eclipse): el virus interrumpe el metabolismo bacteriano y degrada su ADN. Utiliza la maquinaria de la bacteria para la síntesis de proteínas y la replicación del material genético. 4.

Ensamblaje: los capsómeros se ensamblan para formar la cápside y se empaqueta el ácido nucleico dentro de ella, dando lugar a nuevos virus. 5. Lisis o liberación: la endolisina rompe la pared bacteriana (la bacteria muere) y los virus son liberados para así infectar nuevas células. Virus con envoltura cogen membrana de la célula que acaban romper. VIRUS CICLO VITAL CICLO LISOGÉNICO Un virus infecta una célula y no la destruye, sino que el ácido nucleico vírico se integra en el ADN bacteriano, donde se replica y transmite durante varias generaciones. El ADN vírico integrado se llama provirus o profago Un estímulo induce la separación del profago y se inicia el ciclo lítico.

Estos virus se llaman virus atemperados o atenuados, y a la célula receptora, célula lisógena. La célula que contiene el profago es inmune a otros virus de la misma especie, y esta inmunidad se transmite a las generaciones siguientes, ya que el profago se hereda junto con el ADN de la célula. CICLO LISOGÉNICO DE LOS VIRUS El ciclo lítico está representado con las flechas de color rojo a la izquierda de la imagen (1>2>3>4> y vuelta a empezar). Los bacteriófagos atemperados con ciclo lisogénico que en algún momento entren en ciclo lítico están representados con las flechas azules y describirán un recorrido como el símbolo del infinito (1>2>3b>4b>5>3>4> y vuelta a comenzar).

VIRUS CICLO VITAL VIRUS CON ENVOLTURA: VIH Presenta: ARN. Cápside. Envoltura lipídica con glucoproteínas (dispuestas hacia el exterior a modo de espinas). Enzima transcriptasa inversa o retrotranscriptasa (sintetiza ADN a partir del ARN). VIRUS DEL VIH VIRUS CICLO VITAL VIRUS CON ENVOLTURA: VIH Fases: 1. Fijación del virus a la célula: unión de las glucoproteínas de la envoltura a los receptores de la célula (linfocitos T CD4) hospedadora. 2. Liberación del ARN: fusión de ambas membranas. Una vez dentro, el virus se despoja de su cápside y quedan libres el ARN y la transcriptasa inversa en el citoplasma de la célula. 3.

Síntesis de ADN: la enzima hace una copia del ARN (formando un híbrido ARN- ADN) a ADN. VIRUS CICLO VITAL VIRUS CON ENVOLTURA: VIH Fases: 4. El ADN vírico se integra en el ADN de la célula infectada, donde puede permanecer en estado latente en forma de provirus. 5. Fase de síntesis: el ADN se transcribe a ARNm para fabricar ARN vírico, transcriptasa inversa, proteínas de la cápside y de la envoltura. 6. Ensamblaje de los componentes. 7. Los viriones abandonan la célula mediante gemación que les permite adquirir de nuevo su cubierta membranosa. NOTA: Los componentes y el mecanismo es el mismo en el virus de la gripe.

VIRUS CICLO VITAL CORONAVIRUS SARS-CoV-2 EN UNA CÉLULA EUCARIOTA Características: Virus de ARN monocatenario positivo: actúa como ARNm y puede ser traducido directamente. ARN posee los genes que codifican para: Proteínas que forman la nucleocápside. Proteínas de envoltura: proteínas S o espículas que le dan al virión la forma característica de "corona". VIRUS CICLO VITAL CORONAVIRUS SARS-CoV-2 EN UNA CÉLULA EUCARIOTA Fases: 1. La proteína S se une al receptor de la célula hospedadora. 2. Entrada del coronavirus en la célula. 3. Pérdida de la envoltura y liberación del ARN vírico. 4.

ARN se traduce en los ribosomas de la célula hospedadora y se sintetizan las proteínas virales (entre ellas ARNpol). 5. La ARNpol viral replica el ARN del virus. 5. Ensamblaje de los componentes y formación de nuevos virus. 6. Virus salen de la célula por exocitosis para infectar nuevas células. OTRAS FORMAS ACELULARES PRIONES Partículas proteicas infecciosas transmisibles. Proteína anormal similar a la proteína normal de la membrana celular de la neurona (misma secuencia de aa, pero distinta estructura tridimensional). Los priones, al entrar en contacto con las proteínas normales, les inducen un cambio conformacional, convirtiéndolas en anormales.

Causa enfermedades mortales, llamadas encefalopatías subagudas espongiformes transmisibles (TSEs) (aspecto esponjoso del cerebro). OTRAS FORMAS ACELULARES PRIONES Enfermedades: Prurito lumbar ("scrapie") o tembladera ovina. Enfermedad de las vacas locas o encefalopatía espongiforme bovina. o Alimentación de las vacas con piensos que contenían restos de ovejas con tembladera ovina. o Se transmite a las personas por consumo de animales infectados, sobre todo tejido nervioso. Enfermedad de Creutzfeldt-Jacob en personas: detectada en1996. Priones la enfermedad de las vacas locas. OTRAS FORMAS ACELULARES VIROIDES Agentes patógenos más pequeños. Pequeñas moléculas de ARN monocatenario circular.

No tienen cápside. No codifican para proteínas (ni siquiera enzimas para la replicación). Dependen del metabolismo de la célula hospedadora para su replicación. Causan enfermedades en plantas: enfermedad del tubérculo fusiforme de la patata o atrofiamiento del tomate. ¡OJO!: Un viroide NO es un virión. Un virión es una partícula vírica completa que ya se ha autoensamblado. BIOTECNOLOGÍA ROJA O MÉDICA Se dedica al área de la salud y la medicina. Principales aplicaciones: Desarrollo de medicamentos y terapias: producción de fármacos como insulina (mediante OMG), hormonas y anticuerpos monoclonales.

Así se consiguen sustancias que no provocan reacciones alérgicas porque se parte de los mismos genes que producen estas sustancias en células humanas. Terapia génica: manipulación genética para corregir defectos en el ADN causantes de enfermedades. Vacunas: para combatir enfermedades como el COVID-19. Ingeniería de tejidos y medicina regenerativa: creación de órganos y tejidos con la finalidad de regenerar partes del cuerpo humano dañadas.

BACTERIAS TRANSGÉNICAS PARA PRODUCCIÓN DE INSULINA Y BIORREMEDIACIÓN BIOTECNOLOGÍA ROJA O MÉDICA PRODUCCIÓN DE VACUNAS Vacunas recombinantes, obtenidas por ingeniería genética, en las que se inyectan proteínas, polisacáridos, toxoides, ADN o ARN, y desencadenan una respuesta inmunológica. ¿Qué es una vacuna recombinante? Vacunas ARNm provocan que las células del cuerpo fabriquen las proteínas antigénicas del patógeno preparando al sistema inmunitario para actuar contra el patógeno.

BIOTECNOLOGÍA ROJA O MÉDICA PRODUCCIÓN DE ANTIBIÓTICOS Antibióticos: sustancias químicas, producidas de forma natural por microorganismos como hongos y bacterias del suelo, que matan (bactericidas) o inhiben el crecimiento (bacteriostáticos) de bacterias patógenas. Bacteria: Streptomyces griseus producen la estreptomicina. Hongo: Penicillium chrysogenum produce la penicilina Diana antibiótico Componente bacteriano que las células humanas no posean (pared celular). Alterar la síntesis proteica o replicación del ADN bacteriano. Resistencia cuando las bacterias mutan en respuesta a su exposición a estos. Se vuelven insensibles a futuros tratamientos con esos antibióticos.

BIOTECNOLOGÍA ROJA O MÉDICA PRODUCCIÓN DE ANTIBIÓTICOS Las bacterias pueden transferirse genes que confieran resistencia a antibióticos por ejemplo mediante plásmidos. Problema Superbacterias, microorganismos resistentes a prácticamente todos los antibióticos que suelen utilizarse en clínica y que causan infecciones nosocomiales (infecciones en pacientes ingresados en hospital). Antibiograma: ensayo que permite determinar la actividad microbiana respecto a una cepa patógena. BIOTECNOLOGÍA ROJA O MÉDICA TRASPLANTE DE ÓRGANOS Manipulación de animales para obtener órganos para trasplantes que no provoquen rechazo.

Terapia celular: extracción de células madre de embriones humanos obtenidos por clonación de células del propio enfermo (autotrasplante). A veces se utiliza también la terapia génica para modificar algún factor importante del enfermo. BIOTECNOLOGÍA ROJA O MÉDICA Características de las células madre No están diferenciadas. Capacidad de dividirse y originar nuevas copias de si misma. Capacidad para diferenciarse en otros tipos celulares cuando se le proporcionan determinadas condiciones. Capacidad para originar tejidos y órganos. BIOTECNOLOGÍA ROJA O MÉDICA Tipos de células madre Totipotentes: pueden dar lugar a un individuo completo. Ejemplo: zigoto.

Pluripotentes: células madre descendientes de las totipotentes que pueden dar lugar a cualquier tipo celular excepto a las totipotentes (no pueden formar un individuo completo). Multipotentes: solo pueden generar nuevas células del tejido del cual proceden. Unipotentes: células madre que solo pueden producir un tipo concreto de célula, pero con capacidad de autorrenovarse, cosa que las diferencia de las no células madre. BIOTECNOLOGÍA ROJA O MÉDICA Tipos de células madre Otros tipos: Células madre fetales: se obtienen de un feto, cuyo desarrollo se ha visto interrumpido por causas naturales o médicas. Dependiendo del grado de desarrollo pueden ser pluripotentes o multipotentes.

Células madre del cordón umbilical: se utilizan en el tratamiento de ciertas leucemias. Actualmente, hay bancos privados donde se guardan por si fueran necesarias utilizarlas en el futuro. Células germinales embrionarias: son células madre de las células germinales (óvulos y espermatozoides) y en cultivo se comportan como células pluripotentes. BIOTECNOLOGÍA ROJA O MÉDICA BIOTECNOLOGÍA ROJA O MÉDICA TERÁPIA GÉNICA Consiste en la introducción de genes correctos en personas con la finalidad de corregir alguna enfermedad de origen genético. Ejemplo: deficiencia de la enzima adenosina desaminasa (ADA) (niños burbuja), talasemia, fibrosis quística y algunos tipos de cáncer.

Tipos Ex vivo: se extraen las células, se modifica el gen, y se vuelven a introducir. In vivo: introducir los genes por vía sanguínea unidos a vectores. In situ: introducir el gen directamente en el tejido que hay que modificar. BIOTECNOLOGÍA ROJA O MÉDICA TERÁPIA GÉNICA BIOTECNOLOGÍA VERDE O AGRÍCOLA Se encarga de la mejora de las plantas y los animales usados en la agricultura. Principales aplicaciones agrícolas: Mejora de cultivos: creación de cultivos resistentes a plagas, enfermedades, condiciones climáticas adversas, para mejorar el rendimiento o aumentar su valor nutricional (Ej. arroz dorado, modificado para producir más vitamina A).

Biofertilizantes y biopesticidas: uso de organismos vivos o productos derivados de ellos para mejorar la fertilidad del suelo o el control de plagas. Polémica aplicaciones agrícolas: Motivos de seguridad: pueden transmitir resistencias contra enfermedades o herbicidas a malas hierbas próximas. Motivos sanitarios: pueden generar nuevas alergias. BIOTECNOLOGÍA VERDE O AGRÍCOLA Polémica aplicaciones agrícolas: Motivos económicos: pueden hacer poco competitiva la agricultura de países que no pueden acceder a las nuevas tecnologías. Principales aplicaciones ganaderas: Mejora de especies: resistentes a enfermedades, producción de fármacos...

o Clones de cerdos portadores del gen que evita el rechazo en el trasplante de tejidos humanos. o Clones de cabras y vacas que producen leche enriquecida con proteínas terapéuticas. o Carpas que crecen más rápido debido al gen de la hormona del crecimiento de la trucha arco iris. BIOTECNOLOGÍA VERDE O AGRÍCOLA Principales aplicaciones ganaderas: o Salmones que resisten mejor las bajas Tª, ya que tienen un gen de una especie de palaya que vive en el Ártico. No se ha aprobado el uso de animales transgénicos para el consumo humano. BIOTECNOLOGÍA BLANCA O INDUSTRIAL Aplicaciones en el ámbito industrial, optimizando procesos industriales, haciéndolos más sostenibles y eficientes.

Principales aplicaciones: Producción de biocombustibles: biodiésel y bioetanol obtenidos a partir de biomasa renovable (como la caña de azúcar o maíz) o biogás a partir de residuos urbanos. Bioplásticos: desarrollo de plásticos biodegradables. Producción de enzimas industriales: utilizadas en la industria alimentaria, detergentes y textiles. Fermentación industrial: uso de microorganismos para producir a gran escala antibióticos y ácidos orgánicos. BIOTECNOLOGÍA AMARILLA O ALIMENTARIA Aplicaciones en el área de los alimentos y la nutrición. Principales aplicaciones: Mejoras en la producción de alimentos: uso de OMG para mejorar el valor nutricional de los alimentos.

Fermentación alimentaria: uso de microorganismos para la producción de alimentos como el yogur, queso, pan, cerveza y vino. Nutrición personalizada: desarrollo de alimentos adaptados a las necesidades de individuos específicos, como los probióticos. Edulcorantes, aditivos, potenciadores del sabor… Proteínas alimentarias (espirulina, levadura, proteínas de algas...) FABRICACIÓN DEL VINO NOTA: Fermentación alcohólica: a partir del piruvato obtenido de la glucólisis, se produce etanol, liberándose CO2 (la reacción regenera el poder reductor NAD+). No necesita presencia de O2 (metabolismo anaerobio).

Glucosa + 2 (ADP + Pi) 2 Etanol + 2 CO2 + 2 ATP Realizada por levaduras anaerobias facultativas, Saccharomyces cerevisiae. Fermentación de azúcares contenidos en el zumo de uva. Proceso: Recogida de la uva. Prensado para obtener el mosto. Esterilización del mosto. BIOTECNOLOGÍA AMARILLA O ALIMENTARIA FABRICACIÓN DEL VINO Paso del mosto a una cuba de fermentación a la que se añaden levaduras y levaduras patentadas que mejoran la calidad y el rendimiento. Transformación de los azúcares en etanol y CO2, que se retira de la cuba de fermentación. Separación del vino y del sedimento en una cuba de sedimentación. Paso del vino a las barricas donde "envejece" (aroma y sabor característico).

Filtrado para la clarificación del vino. Embotellado. Vinos blancos: proceso de fabricación más corto y se elimina la piel de la uva antes de prensarla (en los tintos se prensa la uva con la piel). BIOTECNOLOGÍA AMARILLA O ALIMENTARIA FABRICACIÓN DEL VINO BIOTECNOLOGÍA AMARILLA O ALIMENTARIA FABRICACIÓN DE LA CERVEZA Resultado de la fermentación de la malta. Realizada por levaduras anaerobias facultativas, Saccharomyces cerevisiae. Proceso: Se mezcla malta con agua en una cuba de sacarificación. Actuación de enzimas hidrolíticas que degradan el almidón en glucosa y maltosa (malteado).

Se añade el lúpulo y se cuece el producto en una cuba de maceración, para inactivar las enzimas y eliminar microorganismos contaminantes. Se retira el lúpulo, se filtra el mosto de cerveza, y se traslada a una tina o vasija de fermentación, donde se incorpora la levadura. BIOTECNOLOGÍA AMARILLA O ALIMENTARIA FABRICACIÓN DE LA CERVEZA Fermentación alcohólica. Después de un proceso de almacenamiento, se obtiene la cerveza y se procede al envasado. BIOTECNOLOGÍA AMARILLA O ALIMENTARIA FABRICACIÓN DEL VINAGRE Proceso respiratorio en el que las bacterias acéticas (Acetobacter, Gluconobacter) producen ácido acético a partir de etanol.

CH3-CH2OH (etanol) + O2 CH3-COOH (ácido acético) + H2O Bacterias son aerobias estrictas. Se puede obtener a partir de vino, cerveza, arroz fermentado o sidra. Se usa como aditivo o como conservante. BIOTECNOLOGÍA AMARILLA O ALIMENTARIA FABRICACIÓN DE PAN Fermentación alcohólica: azúcares de la harina de trigo. Saccharomyces cerevisiae. Proceso: A la masa de harina y agua se le añade levadura. La fermentación produce: o Alcohol que se evapora durante la cocción en el horno. o CO2 que aumenta el volumen de la masa y lo vuele esponjoso. Antiguamente, se obtenía la levadura de la masa de harina que se guardaba.

Actualmente, la levadura se produce industrialmente en las fábricas de cerveza (uso de mismas especies para fabricación de pan y de bebidas alcohólicas). BIOTECNOLOGÍA AMARILLA O ALIMENTARIA APLICACIONES DE LOS MICROORGANISMOS: ELABORACIÓN DEL PAN BIOTECNOLOGÍA AMARILLA O ALIMENTARIA FABRICACIÓN DE PRODUCTOS LÁCTEOS NOTA: Fermentación láctica: el piruvato obtenido en la glucólisis se reduce a ácido láctico (se regenera el poder reductor NAD+). No es necesaria la presencia de O2. La lactosa se hidroliza en galactosa y glucosa. Posteriormente, la galactosa se isomeriza dando glucosa. Lactosa + H2O 2 Glucosa + 4 (ADP + Pi) 4 Ác.

láctico + 4 ATP Bacterias ácido-lácticas del género Lactobacillus y Streptoccocus presentes de forma natural en la leche. La formación de ácido láctico disminuye el pH, precipita las proteínas de la leche y protege al alimento de que otras bacterias lo deterioren (aumento de acidez actúa como conservante). BIOTECNOLOGÍA AMARILLA O ALIMENTARIA FABRICACIÓN DE PRODUCTOS LÁCTEOS Fabricación de yogurt: Streptococcus bulgaricus y Lactobacillus acidofilus. Fabricación de queso 1ª fase: fermentación láctica: coagulación de las proteínas de la leche por la acción de las bacterias lácticas y la adición de la enzima renina, o cuajo, que se encuentra en el estómago de los rumiantes.

Así se forma la cuajada o requesón, que se calienta y comprime para eliminar el suero. APLICACIÓN DE LOS MICROORGANISMOS: ELABORACIÓN DEL YOGUR BIOTECNOLOGÍA AMARILLA O ALIMENTARIA FABRICACIÓN DE PRODUCTOS LÁCTEOS Fabricación de queso 2ª fase: La cuajada obtenida es rica en la proteína caseína, y sobre ella pueden crecer una gran variedad de bacterias y hongos. A la cuajada se le añade sal y durante la maduración, cada tipo de queso adquiere sus cualidades características (sabores y texturas) debido a estos microorganismos. o Emmental: bacteria Propionibacterium libera CO2 produciendo sus característicos agujeros. o Roquefort o cabrales: hongo Penicillium roqueforti.

BIOTECNOLOGÍA AMARILLA O ALIMENTARIA FABRICACIÓN DE PROBIÓTICOS Se basan en la incorporación de microrganismo a alimentos ya elaborados. Ejemplo: productos lácteos enriquecidos con Lactobacillus o Bifidobacterium. Regenerar la función intestinal. Potenciar las defensas inmunitarias. BIOTECNOLOGÍA AMARILLA O ALIMENTARIA BIOTECNOLOGÍA AZUL O MARINA Se encarga del aprovechamiento de los recursos marinos. Principales aplicaciones: Biorremediación marina: uso de microorganismos marinos para limpiar contaminantes en mares y océanos. Acuicultura: mejora genética de especies marinas para la cría en cautividad de peces, moluscos y crustáceos.

Biofármacos marinos: compuestos de organismos marinos con propiedades farmacéuticas. Biomateriales marinos: desarrollo de nuevos materiales como bioplásticos a partir de algas o el uso de algas para producir biocombustibles. BIOTECNOLOGÍA GRIS O AMBIENTAL Se encarga de la protección del medio ambiente y de la reducción del impacto de las actividades humanas sobre los ecosistemas. Principales aplicaciones: Biorremediación: eliminación de contaminantes del suelo, agua o aire utilizando seres vivos, como bacterias especializadas en vertidos de petróleo. Bioindicadores: uso de organismos para monitorear la calidad del ambiente. Ejemplo: líquenes.

Biodegradación de residuos: descomposición de materiales tóxicos. Por ejemplo, el uso de hongos para descomponer plásticos. Depuración biológica: uso de microorganismos en el tratamiento de aguas residuales para eliminar la contaminación orgánica. Compostaje.