Los microorganismos son seres vivos que solo se ven al microscopio: bacterias, arqueas, protozoos, algas microscópicas y hongos como las levaduras. Los virus, viroides y priones son formas acelulares. Aunque algunos causan enfermedades, la mayoría son inofensivos o beneficiosos: reciclan la materia y son la base de la biotecnología.
Objetivos
- Describir la estructura de las bacterias y sus formas de nutrición e intercambio genético
- Describir la estructura de los virus y comparar los ciclos lítico y lisogénico
- Explicar el papel de los microorganismos en los ciclos biogeoquímicos y en la industria
- Explicar las técnicas básicas de ingeniería genética: enzimas de restricción, vectores, PCR y CRISPR
1. Las bacterias
- Células procariotas: nucleoide con ADN circular, plásmidos, ribosomas 70S, sin orgánulos membranosos.
- Pared de peptidoglucano (mureína). Gram positivas: pared gruesa, se tiñen de violeta. Gram negativas: pared fina y una membrana externa, se tiñen de rosa.
- Pueden tener cápsula, flagelos y pili (fimbrias).
- Formas: cocos (esféricas), bacilos (bastón), espirilos (espiral) y vibrios (coma).
- Se reproducen por bipartición (división binaria).
| Mecanismo parasexual | Cómo se transfiere el ADN |
|---|---|
| Transformación | La bacteria capta ADN libre del medio |
| Transducción | Un virus (bacteriófago) transporta ADN de una bacteria a otra |
| Conjugación | Paso de ADN (normalmente un plásmido) a través de un pili sexual |
| Nutrición | Fuente de energía | Fuente de carbono | Ejemplo |
|---|---|---|---|
| Fotoautótrofa | Luz | CO₂ | Cianobacterias |
| Quimioautótrofa | Oxidación de compuestos inorgánicos | CO₂ | Bacterias nitrificantes |
| Fotoheterótrofa | Luz | Materia orgánica | Bacterias púrpuras no sulfúreas |
| Quimioheterótrofa | Oxidación de materia orgánica | Materia orgánica | La mayoría: descomponedoras, patógenas |
2. Otros microorganismos y formas acelulares
- Protozoos (eucariotas, heterótrofos): amebas, paramecios, Plasmodium (paludismo).
- Algas microscópicas (eucariotas, fotosintéticas): diatomeas, dinoflagelados.
- Hongos: levaduras (unicelulares) y mohos (filamentosos, con hifas); pared de quitina, heterótrofos.
Virus: Formas acelulares y parásitos obligados: solo se reproducen dentro de una célula. Tienen un único tipo de ácido nucleico (ADN o ARN), una cápsida de proteínas (capsómeros) y, a veces, una envoltura lipídica procedente de la célula huésped. Pueden ser helicoidales, icosaédricos o complejos (bacteriófagos).
| Ciclo lítico | Ciclo lisogénico |
|---|---|
| Fijación, penetración del ácido nucleico, síntesis de componentes virales, ensamblaje y liberación por lisis de la célula | El ADN viral se integra en el cromosoma bacteriano (profago) y se replica con él sin destruir la célula |
| La célula muere y se liberan muchos virus | Puede pasar al ciclo lítico ante un estímulo (inducción) |
3. Microorganismos, ecosistemas e industria
- Ciclo del nitrógeno: fijación del N₂ (Rhizobium en nódulos de leguminosas, cianobacterias), amonificación (descomponedores), nitrificación (Nitrosomonas y Nitrobacter) y desnitrificación (devuelve N₂ a la atmósfera).
- Ciclo del carbono: los descomponedores mineralizan la materia orgánica y liberan CO₂.
- Alimentación: pan, vino y cerveza (levaduras, fermentación alcohólica); yogur y queso (bacterias lácticas); vinagre (bacterias acéticas).
- Medicina: antibióticos (la penicilina, de un hongo Penicillium, descubierta por Fleming en 1928), vacunas, hormonas recombinantes como la insulina.
- Medio ambiente: depuración de aguas residuales, biorremediación (degradación de petróleo y contaminantes), compostaje, biogás.
4. Ingeniería genética
| Herramienta | Función |
|---|---|
| Enzimas de restricción | Cortan el ADN en secuencias específicas (dianas, a menudo palindrómicas), dejando a veces extremos cohesivos |
| ADN ligasa | Une fragmentos de ADN |
| Vectores | Plásmidos o virus que introducen el gen en la célula huésped |
| PCR | Copia millones de veces un fragmento de ADN en pocas horas |
| CRISPR-Cas9 | Corta el ADN en un punto elegido mediante un ARN guía: permite editar genes |
PCR (reacción en cadena de la polimerasa): Ciclos de tres fases: desnaturalización (≈ 95 °C, se separan las hebras), hibridación de los cebadores (≈ 50 – 65 °C) y extensión (≈ 72 °C) por una ADN polimerasa resistente al calor (Taq, de la bacteria Thermus aquaticus). Cada ciclo duplica el número de copias: tras n ciclos hay 2ⁿ copias por molécula inicial.
Producción de insulina humana en bacterias
- Se aísla el gen de la insulina (o se obtiene a partir de su ARNm con transcriptasa inversa, sin intrones).
- Se corta el gen y un plásmido con la misma enzima de restricción y se unen con ligasa: ADN recombinante.
- Se introduce el plásmido en bacterias (transformación) y se seleccionan las que lo han incorporado.
- Las bacterias se cultivan en biorreactores y fabrican la insulina, que se purifica.
Recuerda
- Bacterias: procariotas con pared de peptidoglucano (Gram + gruesa, Gram − fina con membrana externa); bipartición; transformación, transducción y conjugación.
- Virus: acelulares, un solo tipo de ácido nucleico, cápsida; ciclo lítico (lisis) o lisogénico (profago).
- Los microorganismos reciclan la materia (ciclo del nitrógeno) y se usan en alimentación, medicina y medio ambiente.
- ADN recombinante: enzimas de restricción + ligasa + vector.
- PCR: desnaturalización, hibridación, extensión; 2ⁿ copias tras n ciclos.
¡Ahora te toca a ti!
Comprueba que lo has entendido con los ejercicios y repasa con el resumen.