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21 Microbiología aplicada 1. ¿CÓMO SE CULTIVA UN MICROORGANISMO? El crecimiento de un cultivo microbiano se divide en tres etapas 2. LOS MICROORGANISMOS MUEVEN LOS CICLOS NATURALES El ciclo del carbono El ciclo del nitrógeno El ciclo del azufre 3. LOS MICROORGANISMOS INTERACCIONAN CON EL SER HUMANO DE FORMAS DIFERENTES EL virus del SIDA ataca y destruye el sistema inmune El bacilo de la tuberculosis es resistente a los antibióticos Hay diversas formas de control físico y químico de microorganismos Los antibióticos son útiles en la lucha antibacteriana 4. LOS MICROORGANISMOS TIENEN MUCHAS APLICACIONES Las aplicaciones industriales son muy numerosas Las bacterias y las levaduras son responsables de las fermentaciones Los microorganismos pueden depurar y eliminar contaminantes DÓNDE BUSCAR INFORMACIÓN Bacteria art. Ver http://www.bnox.be/2015/04/bacteria-art.html

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21

Microbiología aplicada

1. ¿CÓMO SE CULTIVA UN MICROORGANISMO?

El crecimiento de un cultivo microbiano se divide en

tres etapas

2. LOS MICROORGANISMOS MUEVEN LOS CICLOS

NATURALES

El ciclo del carbono

El ciclo del nitrógeno

El ciclo del azufre

3. LOS MICROORGANISMOS INTERACCIONAN CON EL

SER HUMANO DE FORMAS DIFERENTES

EL virus del SIDA ataca y destruye el sistema inmune

El bacilo de la tuberculosis es resistente a los

antibióticos

Hay diversas formas de control físico y químico de

microorganismos

Los antibióticos son útiles en la lucha antibacteriana

4. LOS MICROORGANISMOS TIENEN MUCHAS

APLICACIONES

Las aplicaciones industriales son muy numerosas

Las bacterias y las levaduras son responsables de las

fermentaciones

Los microorganismos pueden depurar y eliminar

contaminantes

DÓNDE BUSCAR INFORMACIÓN

Bacteria art. Ver http://www.bnox.be/2015/04/bacteria-art.html

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BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO IES GIL Y CARRASCO

TEMA 21. MICROBIOLOGÍA APLICADA 2

� Bibliografía y páginas web

• Alda, F. 2010. Microbiología y biotecnología: el papel ecológico de los

microorganismos

http://b-log-ia20.blogspot.com.es/2010/05/microbiologia-y-biotecnologia-el-

papel.html

• Hipertextos del área de biología. Ciclos biogeoquímicos

http://www.biologia.edu.ar/ecologia/CICLOS%20BIOGEOQUIM.htm

• HMP. Proyecto microbioma humano.

http://www.hmpdacc.org/

• Mancebo, A. 2015. How I meet your genes

http://meetgenes.blogs.uv.es/la-microbiota-humana-que-malas-son-las-bacterias/

• Manuel in Ciencia. 2011. Un planeta con canas.

https://oldearth.wordpress.com/microbios-en-accion/biorremediacion-i-una-

estrategia-para-eliminar-contaminantes-respetuosa-con-el-medio-ambiente/

• OMS. 2016. Enfermedades transmitidas por vectores

http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs387/es/

• Pisabarro, A. G. 2007. Microbiología industrial. Universidad pública de Navarra.

http://www.unavarra.es/genmic/micind-2.htm

• SEM. Sociedad española de Microbiología

Apuntes de Microbiología

� Noticias curiosas

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BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO IES GIL Y CARRASCO

TEMA 21. MICROBIOLOGÍA APLICADA 3

OBJETIVOS

1. Describir las técnicas que permiten aislar, cultivar y estudiar microorganismos.

2. Reconocer y explicar el papel que desempeñan los microorganismos en los ciclos

biogeoquímicos.

3. Conocer los principales microorganismos que actúan en el ciclo del C y del N

4. Analizar la importancia del microbioma o flora microbiana humana.

5. Conocer las enfermedades más frecuentes transmitidas por los microorganismos y

utilizar el vocabulario adecuado relacionado con ellas.

6. Indicar formas de control y lucha contra los microbios patógenos

7. Evaluar las aplicaciones de la biotecnología y la microbiología en la industria alimentaria

química y farmacéutica.

8. Enumerar aplicaciones de microbiología industrial.

9. Explicar la contribución de los microorganismos en la mejora del medio ambiente

10. Reconocer los principales microorganismos implicados en procesos fermentativos de

la industria alimentaria.

CONCEPTOS CLAVE

Acetobacter, 22

antibiótico, 17

antiséptico, 17

axénico, 4

biocombustibles, 20

biorreactor, 19

biorremediación, 23

brote, 14

compost, 24

cultivo puro, 4

desinfectante, 17

desnitrificación, 10

epidemia, 14

fase de adaptación, 5

fase estacionaria, 5

fase exponencial, 5

frotis, 5

fuente hidrotermal, 11

incidencia, 15

infección, 12

Lactobacillus, 21

lluvia ácida, 10

microbioma, 12

morbilidad, 15

Mycobacterium tuberculosis, 13

nitrificación, 9

nitrogenasa, 9

pandemia, 14

pasteurización, 17

patógeno, 11

Penicillium, 21

portador, 15

prevalencia, 15

reservorio, 15

resistencia, 13

Rhizobium, 9

río Tinto, 6

Saccharomyces, 21

UHT, 16

vector, 15

virulencia, 14

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TEMA 21. MICROBIOLOGÍA APLICADA 4

21.1 ¿CÓMO SE CULTIVA UN MICROORGANISMO?

Si bien conocemos en líneas generales como es el mundo de los microorganismos (Tema 20),

como se dijo que los microbiólogos insisten en que la gran mayoría de los microbios aún no han

sido identificados. Aún sabemos poco de las formas de nutrición, de su papel en la ecología del

suelo, o de su uso potencial en la industria. Para estudiar y trabajar con microorganismos en el

laboratorio y en la industria antes de nada hay aislarlos y obtener cultivos puros de cada especie

o clon microbiano. Para conservarlos en el laboratorio, hay que mantener las células en un

medio de cultivo apropiado, y evitar la contaminación del medio y de los materiales de cultivo

utilizando una serie de técnicas asépticas, trabajando bajo una campana con luz ultravioleta y

con el mechero encendido, etc.

Para cultivar microorganismos se requiere un medio de cultivo con todos los nutrientes

necesarios y conocer las condiciones de Tª, pH, etc. en que dichos microorganismos crecen

mejor. Como cada especie tiene requerimientos básicos diferentes (Fig. 21.1), hay medios de

cultivo muy diferentes: pueden ser líquidos, por ejemplo, disoluciones de nutrientes en agua o

infusiones de carne y azúcar; o pueden ser medios sólidos o semisólidos, como son los de caldo

o gelatina (agar-agar) realizados con extractos de algas marinas.

Generalmente se busca aislar las distintas especies presentes en el cultivo, y conseguir un cultivo

puro, también llamado axénico. Los microorganismos al dividirse por mitosis forman colonias,

con todas células iguales. Al tomar una muestra de una colonia y cultivarla, se logra reproducir

sólo esa línea celular. Para aislar una especie se recoge una pequeña muestra con un asa de

siembra y se coloca en el medio adecuado en una place de Petri o en un tubo de ensayo. Si todo

sale bien, el resultado es el crecimiento de un clon a partir de una célula.

En el lugar de trabajo, los materiales que se utilizan para el cultivo de microorganismos deben

estar perfectamente limpios, y como los microorganismos están presentes en todas partes, es

imprescindible mantener el lugar e instrumentos, los medios de cultivo etc. en condiciones

estériles. Cualquier contaminación supone la pérdida de muchas horas de trabajo. Más adelante

veremos distintos métodos de esterilización, a la llama, al vapor, por calor seco en un horno,

etc.

Figura 21.1. Varios cultivos

axénicos de hongos, incluyendo

especies de Penicillium y

Aspergillus

Fuente:

https://en.wikipedia.org/wiki/Pe

nicillium

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TEMA 21. MICROBIOLOGÍA APLICADA 5

En una preparación, para visualizar las células de los microorganismos al microscopio óptico, se

empieza por un frotis o extensión para fijarlas. A continuación, se tiñen para visualizarlas e

identificarlas, porque la mayoría de estas células carecen de color y si no es difícil verlas al

microscopio. Por ej., en bacterias se utiliza la tinción de Gram (Tema 20)

El crecimiento de un cultivo microbiano se divide en tres etapas

Si el medio es favorable, las células del microorganismo (ver Tema 12) aumentan de tamaño

hasta que se dividen por mitosis. El tiempo que transcurre desde el nacimiento de una célula

hasta que se divide para originar dos células hijas se denomina tiempo de duplicación y en

sentido más general tiempo de generación, pues no es una sola célula sino todas las que

nacieron a la vez que dan paso a la generación siguiente.

El crecimiento microbiano se define como el incremento del número de células de la población

en un cultivo dado, y la velocidad de crecimiento vendrá dada por el incremento del número de

células o masa celular en la unidad de tiempo. La gráfica de la Fig. 21.2 representa el crecimiento

de un cultivo microbiano, se utiliza el logaritmo en base diez del número de células en relación

al tiempo.

Se observa que el crecimiento de una población de microorganismos sigue tres etapas. La

primera fase, denominada de adaptación o latencia es de crecimiento lento, pues la población

microbiana necesita adaptarse al nuevo ambiente y tiene lugar una elevada síntesis de las

proteínas. En la segunda fase las células comienzan a dividirse y como el número de células se

dobla cada cierto tiempo (tiempo de generación) es una fase exponencial. En términos

ecológicos se trata de organismos que siguen la estrategia de la r, ya que los microbios se

duplican aprovechando los nutrientes del medio hasta ocupar todo el espacio disponible,

metabolizando los nutrientes a gran velocidad (ver Tema 20), hasta que se agotan. Le sigue la

fase estacionaria que se produce debido al agotamiento de los nutrientes en el medio. Los

microorganismos reducen drásticamente su actividad metabólica y comienzan a utilizar como

fuente energética aquellas proteínas celulares no esenciales. Si no cambian las condiciones,

empiezan a morir.

Figura 21.2.

Curva de

crecimiento

microbiano

con tres

etapas.

Fuente:

https://es.wik

ipedia .org

/wiki/Bacteria

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TEMA 21. MICROBIOLOGÍA APLICADA 6

21.2 LOS MICROORGANISMOS MUEVEN LOS CICLOS NATURALES

En la naturaleza no existen las condiciones idóneas del laboratorio, los microorganismos

compiten activamente por los nutrientes, y las especies que sean capaces de aprovechar los

nutrientes disponibles en ese momento dado serán las que tengan más éxito. En los ambientes

naturales las cantidades de nutrientes son en general mucho menores que las de un cultivo en

el laboratorio y no están uniformemente distribuidos, entonces los niveles de producción de

células y de crecimiento también van a ser más bajos. Pero hay que tener en cuenta que los

microorganismos son muy pequeños, y en consecuencia sus hábitats son también muy

pequeños. Los ecólogos microbianos utilizan el término microambiente para describir donde

vive realmente un microorganismo. Una partícula de tierra puede contar con numerosos

microambientes y albergar varios cientos de especies diferentes.

En los ecosistemas, la energía, bien sea luminosa o química fluye de forma unidireccional de

nivel trófico a otro hasta disiparse en forma de calor; en cambio, la ruta de la materia es cíclica.

Se denomina ciclo biogeoquímico al movimiento cíclico de los elementos químicos entre las

partes bióticas y abióticas de la biosfera (atmósfera, geosfera y hidrosfera).

Los microorganismos juegan un papel fundamental en los ciclos biogeoquímicos. En algunos

casos son los únicos capaces de reciclar formas de un bioelemento, por lo que sin su intervención

la vida no sería posible. En cada uno de los ejemplos siguientes se analiza el papel que realizan

los microorganismos.

Anexo 1. Hay 1300 especies únicas de microorganismos en el rio Tinto

El río Tinto, en Huelva, debe su nombre al color de sus aguas (Fig. 21.3), producido por el hierro

disuelto en ellas. Éstas contienen, además del hierro, metales pesados, como cobre, zinc y

arsénico, y poseen una acidez muy alta, con un pH < 2.

Figura 21.3. El

curso del rio Tinto

con las aguas y

orillas teñidas de

rojo y amarillo.

Fuente:

https://www.conoc

ehuelva.com/

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TEMA 21. MICROBIOLOGÍA APLICADA 7

Además de rojas, las aguas del Tinto son densas y tan faltas de oxígeno que siempre se había

pensado que no era posible la vida. Sin embargo, hay 1300 especies de microorganismos que

habitan sus aguas, lo que constituye un auténtico desafío para la ciencia. Allí viven algas,

bacterias, protozoos y hongos, lo que hace de este lugar un ecosistema único con unas

características excepcionales. Los análisis han revelado que las condiciones en las que viven

estos microorganismos corresponden a un modelo antiquísimo, que reproduce un medio similar

al que posiblemente se desenvolvió la vida en sus comienzos en la Tierra. Todo ello ha conducido

a desarrollar programas de investigación de colaboración de la NASA con científicos españoles

para estudiar si este modelo de vida podría servir para buscar condiciones de vida en otros

planetas.

Los científicos han encontrado suficientes evidencias que sugieren que la química del Río Tinto

y su biología pueden ser el resultado de un reactor químico-biológico subterráneo abastecido

por organismos que no necesitan oxígeno para sobrevivir, que podría existir en el subsuelo de

las inmediaciones del Río Tinto. Este tipo de vida representaría un sistema de vida subterránea

completamente nuevo, y quizás análogo a los que pudieran existir o haber existido en planetas

tipo Marte.

El ciclo del carbono

El ciclo comprende la transferencia del dióxido de carbono (CO2) y el carbono orgánico entre la

atmósfera, donde está principalmente en forma de CO2, y la hidrosfera y litosfera donde está en

forma de carbono orgánico (carbón y petróleo) e inorgánico (carbonato) (Fig. 21.4). El proceso

de fijación del carbono atmosférico se produce por microorganismos autótrofos (foto- y

quimiosintéticos). El carbono fijado (reducido) vuelve a la atmósfera como resultado de la

respiración.

Figura 21.4. Ciclo biogeoquímico del carbono. Fuente: http://sciencelearn.org.nz/Contexts/The-

Ocean-in-Action/Sci-Media/Interactive/Carbon-cycle de la Univ. de Waikato

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TEMA 21. MICROBIOLOGÍA APLICADA 8

En la fijación del CO2 atmosférico destacan microorganismos con fotosíntesis oxigénica como

cianobacterias y algas unicelulares (fitoplancton) y también con fotosíntesis anoxigénica como

diversos grupos de bacterias.

En la otra parte del ciclo, actúan diversas bacterias y hongos como descomponedores, siendo

responsables de la mineralización de los restos de materia orgánica, y en su actividad también

liberan CO2 a la atmósfera. Así mismo, la conversión de formas de carbono no digestibles

(celulosa, materia fecal) en biomasa utilizable es resultado de la actividad microbiana.

La actividad microbiana puede hacer el carbono inaccesible mediante transformaciones que

lleven a la formación de carbón y petróleo, cuando grandes acumulaciones de restos vegetales

y de plancton respectivamente, sufren transformaciones anaeróbicas en el subsuelo.

La formación de metano (CH4) por procariotas metanógenos es una desviación del ciclo llevada

a cabo por arqueas. La principal fuente de metano atmosférico es de origen biológico y, en

concreto, la producción de gas durante la fermentación que tiene lugar en el rumen de los

herbívoros.

El ciclo del nitrógeno

Aunque el N es un bioelemento primario, el principal reservorio se encuentra en la atmósfera

(78%) como N2 de forma bastante inaccesible, por tanto la mayoría de los seres vivos no lo puede

utilizar en forma directa, y dependen de los iones nitratos (NO3-) presentes en el suelo para su

utilización.

Figura 21.5. Ciclo biogeoquímico del nitrógeno. Fuente: http://elesquema.blogspot .com.es/2010

/11/ciclo-natural-del-nitrogeno.html

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TEMA 21. MICROBIOLOGÍA APLICADA 9

Sin embargo, existen algunas bacterias que si pueden utilizar directamente el nitrógeno

atmosférico y por eso juegan un papel fundamental en el ciclo al realizar la fijación del nitrógeno.

De esta forma convierten el nitrógeno (N2) en otras formas químicas, como amonio y nitratos,

que pueden ser aprovechadas por las plantas (Fig. 21.5). La fijación de nitrógeno tiene una

importancia ecológica enorme, de no ser por las bacterias y, en mucha menor medida, por la

fijación inorgánica debida a descargas eléctricas en la atmósfera los días de tormenta, todo el

nitrógeno tendería a acumularse como nitrógeno molecular (N2) en la atmósfera, con lo que

quedaría fuera del alcance de los seres vivos.

La fijación biológica del nitrógeno es un proceso complejo, que requiere un considerable aporte

de ATP y, sobre todo, condiciones de anaerobiosis estricta, porque la enzima responsable del

proceso, la nitrogenasa, no funciona en presencia de oxígeno. En estas condiciones, sólo unas

pocas especies de bacterias, que habitan en ambientes muy marginales o que son capaces de

generar su propio ambiente anaerobio, la realizan. Algunas especies son de vida libre, es decir

son capaces de desarrollar el proceso de modo totalmente independiente (como Azotobacter o

ciertas cianobacterias), mientras que otros establecen simbiosis con algunos tipos de plantas,

en particular las leguminosas, que les proporcionan un ambiente adecuado para poder fijar el

nitrógeno.

Las cianobacterias de vida libre son muy abundantes en el plancton marino y son los principales

fijadores en el mar, también hay casos de simbiosis, por ej. Anabaena es simbiótica con helechos

acuáticos (género Azolla) que se crían en los arrozales para favorecer su nitrificación.

Uno de los casos más estudiados de simbiosis es la que se establece entre las bacterias del

género Rhizobium y las plantas de la familia de las leguminosas, que explica la costumbre

tradicional de sembrar legumbres para enriquecer el suelo en compuestos nitrogenados. En esta

asociación, las bacterias invaden las raíces de las leguminosas, y éstas responden creando a su

alrededor una estructura llamada nódulo, en el que cada bacteria está rodeada de un material

impermeable, que impide la llegada del oxígeno.

Siguiendo el ciclo, como resultado de la descomposición de materiales orgánicos (plantas y

animales muertos) se acumula nitrógeno en el suelo. Las bacterias y hongos descomponedores

del suelo transforman los compuestos orgánicos (proteínas, ácidos nucleicos) en amoníaco o ion

amonio, proceso conocido como amonificación.

A continuación la nitrificación produce un enriquecimiento de nitratos (NO3-) en el suelo,

haciendo el N accesible a las plantas. La nitrificación es un proceso estrictamente aeróbico que

se efectúa fácilmente en terrenos bien drenados a pH neutro, la inhiben las condiciones

anaeróbicas o suelos demasiado ácidos. Las bacterias que realizan esta transformación son

bacterias quimiosintéticas (ver Tema 20, anexo) que utilizan la energía obtenida en esta

oxidación para realizar la fijación de CO2. Nitrosomonas y Nitrococcus oxida el resto amonio NH4+

a nitritos (NO2-) y Nitrobacter oxida los nitritos (NO2

-) a nitratos (NO3-), por este motivo apenas

se encuentra nitrito en el suelo, que además es tóxico para las plantas.

En el curso del último siglo, los humanos han incrementado las fuentes de nitrógeno, quemando

combustible de fósiles, usando fertilizantes nitrogenados sintéticos y cultivando grandes

cantidades de legumbres que fijan nitrógeno.

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TEMA 21. MICROBIOLOGÍA APLICADA 10

Figura 21.6. A la izqda. chimenea hidrotermal en la dorsal oceánica con bacterias del azufre. Fuente:

http://biologiainteresante.com/biologia/469/el-secreto-de-nuestros-origenes-en-las-fuentes-hidroter

males/. A la drcha., ciclo geoquímico del azufre. Fuente: http://www.lenntech.es/ciclo-azufre.htm

Con estas actividades se ha duplicado la cantidad de nitrógeno fijada en el suelo creando un

problema de nitrificación excesiva. El exceso de nitratos se lava con las lluvias y favorece la

eutrofización de las aguas lo que reduce su potabilidad.

El proceso contrario, que es la desnitrificación, también se debe a microorganismos

(Pseudomonas) que, en condiciones de anaerobiosis, por ejemplo en suelos encharcados,

transforman nitritos (NO2-) y nitratos (NO3

-) de nuevo en N2, lo que supone una pérdida de N del

suelo. (Fig. 14.15).

El ciclo del azufre

El azufre es un elemento relativamente abundante en la corteza terrestre y se encuentra

disponible como sulfato soluble o en compuestos orgánicos; hay menores cantidades de azufre

en la atmosfera e hidrosfera, hasta el punto de que la concentración de azufre en disolución en

el agua es uno de los factores limitantes para el desarrollo de los organismos en este medio

acuático.

Los seres vivos utilizan el azufre principalmente como sulfuro (SH-). Al igual que lo que ocurre

con el nitrógeno, los organismos utilizan el azufre tanto para incorporarlo a sus moléculas

(proteínas) como para obtener energía de sus reacciones de oxidación-reducción.

Gran parte del azufre que llega a la atmósfera proviene de las erupciones volcánicas, de las

industrias, vehículos, etc. Una vez en la atmósfera, pasa a la tierra con las lluvias en forma de

sulfatos (SO4-2) y sulfitos (SO3

-2), un fenómeno que el siglo pasado llego se run verdadero

problema ambiental pues se trataba de una auténtica lluvia ácida. Cuando llega al suelo, los

vegetales lo incorporan a través de las raíces en forma de sulfatos solubles. Cuando el organismo

muere, el azufre es depositado en el medio, donde es aprovechado por los organismos

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TEMA 21. MICROBIOLOGÍA APLICADA 11

responsables de los procesos de putrefacción, que lo transforman en ácido sulfhídrico (H2S), uno

de los responsables del olor de los cadáveres, devolviendo azufre a la atmósfera.

En las fuentes hidrotermales de las dorsales del fondo oceánico hay bacterias que oxidan el H2S

hasta azufre molecular (S) o hasta sulfato (SO4=) (Fig. 21.6). Se trata de bacterias quimiosintéticas

(quimiolitótrofas) que usan la energía liberada en este proceso para fijar el carbono inorgánico

del agua en azúcares y otras moléculas orgánicas. Estos procariotas que metabolizan azufre

mantienen comunidades enteras de organismos, entre ellos gusanos, cangrejos y camarones a

2500 m debajo de la superficie del océano. Como no hay otros productores, son la base de las

cadenas alimenticias en estos hábitats del fondo marino, a donde no llega ni el más mínimo rayo

de luz que permita la fotosíntesis.

21.3 LOS MICROORGANISMOS INTERACCIONAN CON EL SER HUMANO DE FORMAS DIFERENTES

En relación a los humanos, nuestro cuerpo ofrece un entorno adecuado para la proliferación de

microorganismos, los cuales establecen con nosotros todo tipo de relaciones tróficas. Así,

viviendo sobre nuestro cuerpo o en su interior podemos encontrarnos microorganismos

Figura 21.7. Microbioma humano, con ejemplos de los microorganismos que viven en

distintas partes del cuerpo. Fuente: http://meetgenes.blogs.uv.es/la-microbiota-humana-que-

malas-son-las-bacterias/

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TEMA 21. MICROBIOLOGÍA APLICADA 12

simbiontes, mutualista o comensales, que constituyen la biota bacteriana normal, además de

microorganismos parásitos. En particular, si los parásitos producen daños que dan lugar a

enfermedades suelen denominarse patógenos. En realidad, las relaciones que se establecen

entre dos organismos son dinámicas, y pueden cambiar de características con el paso del

tiempo. En el caso del hombre y los microorganismos es relativamente frecuente que algunos

que forman parte de la biota normal se aprovechen de estados de debilidad del individuo en el

que se encuentran y se transformen en patógenos oportunistas. O que con el paso de los años

un microorganismo patógeno pierda virulencia y pase a una relación de comensal.

La biota normal del organismo se encuentra preferentemente en las superficies del cuerpo que

se encuentran expuestas al contacto con el exterior del organismo, lo que incluye tanto la piel

como las cavidades y órganos que tienen salida al exterior (Fig. 21.7). En condiciones normales

estos microorganismos no tienen efectos perjudiciales para el organismo. Más bien todo lo

contrario: como mínimo, compiten por ocupar ese nicho con otros organismos potencialmente

patógenos, dificultando o incluso impidiendo su proliferación, por lo que en cierto sentido nos

protegen de infecciones.

La flora microbiana humana normal, llamada microbioma, incluye una gran cantidad y una gran

variedad de organismos. Aproximadamente 1-1,5 Kg de nuestro peso corresponden a bacterias

asociadas, en cuanto a cantidad, frente a los diez mil millones de células que pueden constituir

un organismo medio, el número de microorganismos que habitan en él puede ser un orden de

magnitud mayor, es decir, unos cien mil millones de células. En cuanto a la diversidad de la biota,

solo en la piel podemos encontrar unas 120 especies de bacterias diferentes, mientras que en

la boca puede llegar a haber entre 300 y 500 especies distintas. La mayor diversidad, en todo

caso, se encuentra en el intestino, donde puede llegar a haber más de 1520 especies distintas,

aunque hay muchas diferencias según el tipo de vida y alimentación. Pero, mientras entre los

papúes, su microbioma estaba formado por más de 1.250 unidades, entre los estudiantes

americanos la cifra se quedó en las 931.

Además de la curiosidad, existe un creciente interés en el campo debido a que varios estudios

han demostrado una correlación entre los cambios en la composición de nuestro microbioma y

distintos tipos de enfermedad, a pesar de que la asignación de causa-efecto aún no está claro.

Frente a esos datos, el número de especies potencialmente patógenas para el hombre está en

torno a las 100, aunque ese número es poco indicativo de la importancia de estos organismos.

En tal caso la enfermedad es una enfermedad infecciosa. Se dice que hay una infección cuando

se reproducen los microorganismos en el hospedador humano. Pero infección no es siempre

sinónimo de enfermedad, ya que no siempre se producen daños. La enfermedad aparece

cuando hay síntomas evidentes o lesiones producidas por el microbio. Ejemplo de enfermedades

infecciosas producidas por agentes patógenos son el pie de atleta causado por un hongo, la

salmonelosis causada por una bacteria, el SIDA causada por el retrovirus llamado VIH (Virus de

la Inmunodeficiencia humana) y la enfermedad de Creutzfeldt-Jacob causada por un prión.

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BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO IES GIL Y CARRASCO

TEMA 21. MICROBIOLOGÍA APLICADA 13

Figura 21.8. Desarrollo de

Mycobacterium tuberculosis

en los pulmones. Fuente:

http://es.slideshare.net/AL

DORENATO/tuberculosis-

pulmonar-48687917

El bacilo de la tuberculosis es resistente a los antibióticos

La tuberculosis es producida por Mycobacterium tuberculosis, una bacteria aerobia Gram + que

puede sobrevivir bastante tiempo fuera de células. El saldo de afectados supone unos 1,5

millones muertes/año, afectando a un 1/3 población mundial, principalmente en países en vías

de desarrollo. En el mundo desarrollado se relacionada con VIH y las cifras en España indican

que afecta sobre todo a varones jóvenes (<15 años), sobre todo a nivel pulmonar (Fig. 21.8). El

problema creciente de la tuberculosis está relacionado con la resistencia del microbio a todo

tipo de antibióticos.

La infección se produce por vía aérea, para saber el riesgo de infección hay que tener en cuenta

la concentración de microbios y el tamaño del lugar, asimismo el tiempo de exposición y la

ventilación. Los síntomas principales son astenia, es decir debilidad y fatiga, fiebre, tos y dólar

torácico.

Las pruebas para detectar o confirmar la infección son: la reacción a la tuberculina (prueba de

Mantoux) cuyos resultados se leen a las 48 y 72 h. y que suele dar muchos falsos positivos; hacer

un cultivo del esputo y tratar de identificar las bacterias (baciloscopia) que se tarda 3 días, o

hacer una radiografía de tórax para ver si los pulmones están afectados. En conjunto estas 3

pruebas no son muy efectivas y se tarda varios días. Por eso se está trabajando para detectar en

sangre la infección, lo que permitiría un resultado rápido y preciso en pocas horas, con objeto

de aislar y tratar lo antes posible al paciente infectado.

Anexo 2. La epidemiología

La epidemiología es el estudio de la incidencia y distribución de las enfermedades infecciosas, y

todos los aspectos relacionados, como pueden ser formas de control y otros problemas de salud.

Un brote es la aparición repentina de una enfermedad en una comunidad, que no la había

sufrido nunca anteriormente, o casos en que la enfermedad se produce en números mayores

de lo esperado en un área definida. Por ej. el ébola en África Occidental comenzó como un brote

que afectó inicialmente a tres países.

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TEMA 21. MICROBIOLOGÍA APLICADA 14

Epidemia (del griego epi encima y demos pueblo) es la aparición en una comunidad de un

número de casos de una enfermedad elevado con respecto a lo que cabe esperar en condiciones

normales. Una infección se vuelve epidémica cuando supera la cantidad estimada de casos

afectados en un período de tiempo determinado.

Hablamos de una pandemia si un área geográficamente extensa está afectada por una

enfermedad, es decir, el patógeno tiene un alto grado de infectabilidad y se traslada fácilmente

de una zona geográfica a otra. Y no tiene nada que ver con la mortalidad o la letalidad de la

enfermedad en cuestión.

Una enfermedad se describe como endémica cuando está habitualmente restringida a un área

geográfica dada.

Una enfermedad emergente es la que en una población aparece por primera vez, o una que

pudo haber existido antes, pero está aumentando rápidamente en incidencia.

La capacidad de un microorganismo de causar una enfermedad se denomina patogenicidad,

pero no cuantifica su grado o capacidad de causar daño. Para hacer esa medida, se utiliza la

virulencia. Virulencia deriva del latín virulentus que significa lleno de veneno y mide hasta qué

punto un agente patógeno causa daño en una población dada. De hecho, la virulencia

normalmente se expresa con la llamada dosis letal 50 o DL50, un valor que indica la cantidad

mínima de microorganismos patógenos que producen la muerte en la mitad de una población

estudiada.

Mortalidad es el número de defunciones en la población por unidad de tiempo debidas a la

enfermedad. Morbilidad se refiere al número de afectados, es más precisa que la mortalidad

porque en ocasiones un patógeno produce una enfermedad con alta incidencia, pero escaso

número de muertes.

Figura 21.9. A la izqda transmisión aérea, por gotitas al estornudar. Figura 21.10. A la drcha. curva

de incidencia en naranja y de prevalencia en azul del virus del SIDA en USA. Fuente:

En relación a la morbilidad (Fig. 21.10), la prevalencia describe la proporción de la población que

padece la enfermedad en un momento determinado, es decir, es como una foto fija. La

incidencia contabiliza el número de casos nuevos de la enfermedad que aparecen en un período

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TEMA 21. MICROBIOLOGÍA APLICADA 15

de tiempo dado; podemos equipararla a una película que refleja el flujo del estado de salud de

la enfermedad en la población que estudiamos.

Un reservorio de un agente infeccioso es cualquier ser vivo, incluido humano, tierra, substancia,

o una combinación de los mismos donde, por lo común, vive y se multiplica un agente infeccioso.

El reservorio es fundamental para su supervivencia, por ser el lugar donde se reproduce de

forma que puede ser transmitido a un huésped susceptible. Una persona infectada que no

presenta síntomas recibe también el nombre de portador.

Portador o vector son organismos vivos que pueden transmitir enfermedades infecciosas entre

personas, o de animales a personas. Muchos vectores son insectos hematófagos que ingieren

los microorganismos patógenos junto con la sangre de un portador infectado (persona o animal),

y posteriormente los inoculan a un nuevo portador cuando le pican. Los mosquitos son los

vectores de enfermedades mejor conocidos, como es el caso de la malaria. Pero hay muchos

más, como garrapatas, moscas, etc.

Las vías de transmisión establecen como el microorganismo accede al huésped. Puede tratarse

de contacto directo como beso, contacto sexual, lactancia, por ej. Sífilis, sida, herpes labial, etc.

La vía aérea es a través de gotitas de agua o polvo del estornudo o tos (Fig. 21.10); como ej. gripe,

catarro, tuberculosis, meningitis. Por vehículo líquido, alimento u objeto etc. que lleve el

patógeno se transmite por ej. Cólera, tifus, salmonelosis, hepatitis A. Por vectores, un organismo

vivo que transmite el patógeno viaja por ej., la peste, la malaria o paludismo, ..

Hay diversas formas de control físico y químico de microorganismos

La lucha contra las enfermedades infecciosas es muy diferente en los países desarrollados que

en los países en vías de desarrollo donde suponen todavía el 40% de la mortalidad total.

Para luchar contra las enfermedades infecciosas los métodos preventivos o profilácticos son los

más adecuados, entre ellos cabe citar las vacunas y las campañas de higiene, cloración de aguas,

control de alimentos, etc.

Los agentes que actúan contra los microorganismos pueden ser físicos o químicos, y según el

efecto que produzcan son microbicidas: si los matan, bactericida en caso de bacterias o

fungicidas en caso de hongos, y si solo inhiben su crecimiento se llaman microbiostáticos, siendo

bacteriostático en caso de bacterias.

Entre los agentes físicos, el calor es uno de los métodos más utilizados. Se basa en la exposición

de los microorganismos a altas temperaturas durante cierto tiempo. Con ello se esterilizan los

materiales, pues destruye las cubiertas bacterianas e inactiva las enzimas. Dependiendo de los

tipos de calor, se diferencian:

El calor directo, producido por una llama, se utiliza para flamear las asas de siembra o las

bocas de los tubos de ensayo para asegurarse de que no hay contaminación.

El calor seco se usa en estufas para esterilizar instrumental de laboratorio.

El calor húmedo proporcionado por vapor de agua a presión en una autoclave (Fig. 21.11),

produce la desnaturalización y coagulación de las proteínas de los microorganismos. Hay

distintos tipos:

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TEMA 21. MICROBIOLOGÍA APLICADA 16

Figura 21.11.

Esquema de un

autoclave. Fuente

http://elautoclave.

blogspot.com.es/

de Pearson Educ

o La esterilización clásica consiste en un calentamiento a 120ºC durante 30 minutos; se

utiliza para esterilizar latas y frascos de vidrio con conservas. La esterilización tipo UHT

(Ultra High Temperature) se lleva la leche a 148.9ºC durante 1-3 segundos mantiene mejor

las vitaminas de los alimentos, pero no proporciona tanto tiempo de conservación.

o La pasteurización se utiliza para eliminar la mayoría de los microorganismos de los

alimentos, sin que estos pierdan sus principales características de sabor o aroma o en el

valor nutritivo. En la pasteurización de la leche se eleva rápidamente su temperatura a

71,7ºC durante quince a veinte segundos, luego se enfría con rapidez, y se envasa a una

temperatura de 10 °C. El proceso se llama así en honor del químico francés Louis Pasteur,

quien lo ideó en 1865 con el fin de inhibir la fermentación del vino y de la leche. No se llega

a 100º y por tanto no esteriliza, y por eso luego se guarda en frio

o La congelación es un tratamiento bacteriostático, que permite conservar los alimentos.

Hay distintos tipos de radiaciones electromagnéticas según la longitud de onda. Por ejemplo las

radiaciones UV (no ionizantes) se usan para esterilizar el aire o las superficies en una habitación,

como quirófanos u otros espacios grandes. En algunos casos se usan radiaciones con rayos X o

gamma (ionizantes) que son más enérgicas.

Filtración. Se utilizan filtros de microporos para retener los microorganismos presentes en el

aire o en líquidos.

Hay algunos agentes químicos con efecto esterilizante, pues destruyen toda forma de vida

microbiana de las superficies que son tratadas. Se utiliza el formaldehído o glutaraldehído. Los

desinfectantes actúan sobre objetos, ropa, etc. eliminan los microorganismos pero no las

esporas microbianas. Se utilizan como desinfectantes la lejía (hipoclorito sódico), fenoles,

sulfato de cobre, etc. Para tejidos humanos que no pueden ser esterilizados, por ej. limpieza de

manos o heridas, se utilizan antisépticos, como el alcohol al 70%, la solución de yodo, agua

oxigenada, el jabón o los detergentes.

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TEMA 21. MICROBIOLOGÍA APLICADA 17

Figura 21.12. Cultivos en placas Petri de microorganismos, a la izqda un antibiograma, diversas

colonias ven reducido su crecimiento en los puntos donde se añade el antibiótico. Fuente

http://www.eluniversal.com.mx/articulo/ciencia-y-salud/salud/2015/11/4/anticuerpos-armados-con-

antibioticos-vencen-bacterias/

Los antibióticos se usan en la lucha antibacteriana

Para detener el crecimiento bacteriano y destruir bacterias que atacan a las células se utilizan

los antibióticos, que atacan la pared o los ribosomas de las células procariotas (Fig. 21.12) y por

eso no dañan las células del hospedador.

Los antibióticos son moléculas de origen natural, producidos por bacterias del grupo

actinomicetales y por ciertos hongos filamentosos. Fueron descubiertos por Fleming y se utilizan

sólo para luchar contra bacterias, no contra virus. Un problema creciente es la resistencia de las

bacterias a los antibióticos, que les permite seguir creciendo en presencia de un antibiótico al

que deberían ser sensibles. La resistencia es un carácter genético, que adquieren por

conjugación a través de plásmidos. Por ello conviene extremar las precauciones al consumir este

tipo de fármacos. También hay otros agentes quimioterapeúticos sintéticos, como las

sulfamidas que inhiben el crecimiento bacteriano, el AZT que disminuye los efectos infecciosos

del virus del SIDA, o la cloroquina o quinina que se utilizan contra la malaria.

21.4 LOS MICROORGANISMOS TIENEN MUCHAS APLICACIONES

Desde la antigüedad el hombre ha utilizado microorganismos por ejemplo en la fabricación del

vino, pan,... sin conocer en profundidad el proceso biológico que ocurría. A partir de los estudios

de Pasteur (ver Tema 20), se comenzó a desarrollar la microbiología industrial como tal, para

obtener productos de interés gracias a las reacciones químicas que realizan los

microorganismos. Hoy el término se ha ampliado y se habla de biotecnología. En la microbiología

industrial tradicional se utilizaban microorganismos tal como se encontraban en la naturaleza,

y se fueron seleccionando a partir de sus capacidades para producir determinados productos o

con determinados fines. Ahora gracias a las técnicas de ingeniería genética se pueden hacer

cambios en el genoma e introducir nuevos genes para obtener microorganismos de diseño que

trabajen de acuerdo a nuestras necesidades (ver Tema 19). Por todas estas aplicaciones en

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TEMA 21. MICROBIOLOGÍA APLICADA 18

medicina, alimentación… la microbiología industrial tiene una enorme importancia económica y

social.

Las cualidades del microorganismo ideal son las siguientes:

� Crecer rápidamente en medios líquidos y a temperaturas moderadas

� Producir sustancias de interés a gran escala y en el menor tiempo posible

� Mantenerse en cultivos puros largo tiempo

� Ser genéticamente estables

� Ser aptos para la manipulación genética

� No ser patógenos

Tradicionalmente se ha utilizado la palabra fermentación en microbiología industrial para

describir los procesos de cultivo de microorganismos a gran escala con propósitos industriales.

Sin embargo, no hay que confundir esta utilización amplia del térmico con la más estricta

referida a la ruta metabólica (fermentación como proceso catabólico) vista en el Tema 17. El

desarrollo de una fermentación industrial incluye una serie de procesos que se agrupan en dos

partes:

En la primera parte se selecciona y prepara el microorganismo, se detalla la preparación

del medio de cultivo y de las condiciones en que se va a cultivar para que se produzca la

reacción deseada (incluya o no una auténtica reacción de fermentación)

En la segunda parte se incluye la recogida y purificación del producto y el tratamiento

de los residuos de la reacción.

Figura 21.13. Un biorreactor en una industria. Figura 21.14. Un esquema de su funcionamiento.

Fuente: http://cotterbrothers.com/products/bioreactors-fermentation/ y

http://bestofpicture.com/bioreact or -diagram.html

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TEMA 21. MICROBIOLOGÍA APLICADA 19

Para los cultivos a nivel industrial, generalmente se utilizan cubas de acero inoxidable, llamados

fermentadores o biorreactores (Fig. 21.13 y Fig. 21.14). Se trata de depósitos de diferente

capacidad en los que existe un líquido que actúa como medio de cultivo del microorganismo. El

medio de cultivo y los microbios industriales se mezclan mediante un sistema de palas y se

controlan los parámetros de Tª, pH, concentración de O2, cantidad de agua, nutrientes, etc.

Las aplicaciones industriales son muy numerosas

Gracias a las fermentaciones que se producen en los biorreactores disponemos de un gran

número de productos de uso cotidiano, que se engloban en diferentes ámbitos:

(1) Industria alimentaria

Alimentos (pan, derivados lácteos y de vegetales fermentados), bebidas (vino, cerveza, etc.),

aditivos alimentarios (vinagre, ácido cítrico, carotenos, etc.) que veremos con más detalle.

(2) Industria farmacéutica

Algunas vitaminas que se añaden a los alimentos y cuya síntesis química resulta complicada, se

obtienen por procedimientos de biotecnología, como la vitamina B12 y la riboflavina.

Muchos microorganismos pueden sintetizar aminoácidos a partir de compuestos nitrogenados

en mayor cantidad de la que necesitan, y a nivel industrial se utilizan como aditivos alimentarios,

como potenciadores del sabor o como antioxidantes, por ej. el ácido glutámico.

Hasta el momento se conocen cerca de 800 antibióticos, producidos mayoritariamente por

hongos del género Penicillium y bacterias de los géneros Bacillus y Streptomyces. La producción

industrial de antibióticos ha crecido espectacularmente desde los años 50 debido al

descubrimiento de especies con mayor capacidad de producción, mejora de medios de cultivo

y de extracción del antibiótico de la mezcla del cultivo. La ingeniería genética ha hecho posible

el aislamiento de genes de cepas productoras de antibióticos y ha mejorado la producción.

Hormonas. En el Tema 19 se comentó que uno de los primeros logros de la ingeniería genética

fue la manipulación de bacterias productoras de insulina humana Con técnicas similares,

empleando microbios como productores se han obtenido otras sustancias como eritropoyetina,

vacunas, interferón, factor VIII plaquetario, etc.

(3) Industria química

Producción de enzimas, hay diversos hongos y bacterias que producen enzimas (proteasas,

amilasas,…) en grandes cantidades que son utilizadas en panadería, pastelería, farmacia,

medicina, lavandería y en la industria textil.

Biocombustibles, como hidrógeno, metano, etanol.

Productos químicos tales como alcoholes, polisacáridos, disolventes (acetona), lípidos,

productos base para la producción de plásticos, etc.

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TEMA 21. MICROBIOLOGÍA APLICADA 20

Anexo 3. ¿Cómo se saca un nuevo antibiótico al mercado?

El proceso para producir un nuevo antibiótico es largo, de unos 8 a 10 años, y bastante costoso,

de 6 a 15 millones de euros.

Empieza con una campañas de campo para para buscar nuevos productos, bien marinos, en

líquenes, en hongos de un bosque, etc. Como resultado se obtiene una mezcla de

microorganismos de las diferentes muestras de tierra o de agua.

Ya en el laboratorio se analiza la capacidad que tiene cada una de las muestras de producir algún

tipo de antibiótico a través de antibiogramas u otros tipos de bioensayos. En aquellas que dan

resultado positivo, se aíslan los diferentes componentes de la muestra, cultivándose por

separado en un cultivo axénico (puro) con el objetivo de individualizar al microorganismo

productor del antibiótico.

Se estudia qué tipo de antibiótico produce y se comprueba que no sea uno ya conocido, pues

hay unos 8000 conocidos en este momento.

Se estudia en detalle el microorganismo productor para conocer cómo se puede mantener en

cultivo y e ensaya la producción del antibiótico haciendo crecer al microorganismo en pequeños

fermentadores.

Se estudia detalladamente al antibiótico, su estructura química y modo de acción. En ocasiones,

antibióticos semi-sintéticos, se puede mejorar el efecto del antibiótico modificando algún

radical. Para aumentar la producción se procura aislar el gen que codifica la producción de

antibiótico, con idea de insertarlo nuevamente dentro de una célula, vía vectores tales como

plásmidos.

Se analiza la eficacia, toxicidad y efectos colaterales del antibiótico, primero en animales (ratas

de laboratorio). En esta fase algún potente antibiótico puede ser rechazado debido a los posibles

efectos secundarios en el hombre.

Finalmente, se analiza su efectividad en humanos, primero en grupos reducidos y luego a mayor

escala.

Si todos los pasos son positivos, se patentaría y entraría en la fase de producción industrial.

Las bacterias y levaduras son responsables de las fermentaciones

La fabricación del pan. El pan se fabrica con ayuda de la levadura Saccharomyces cerevisiae

que degrada los glúcidos de la harina (almidón) siguiendo la vía primero de la glucolisis y luego

de la fermentación alcohólica, produciendo CO2 y etanol (alcohol). En el proceso se mezcla

harina con agua y levadura, se amasa para que se mezcle bien, se deja reposar para que actúen

las levaduras y por último se hornea. Durante el proceso el volumen aumenta, esto se conoce

como subida de masa y es debido a los gases que se desprenden (CO2 en la fermentación) y

además se produce etanol, que se evapora durante la cocción.

La fabricación del vino (Fig. 21.15). El vino se obtiene de la fermentación alcohólica del zumo

de uva, proceso realizado por las levaduras (Sacharomyces sp.) que están en la superficie de las

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TEMA 21. MICROBIOLOGÍA APLICADA 21

uvas; en la cerveza, y algunas bebidas destiladas (whisky, ron,..) es similar aunque la fabricación

de la cerveza implica la obtención previa de la malta. Se parte no de uvas sino de granos de

cebada germinados, que se tuestan y a continuación se muelen. A este material (malta), rico en

glucosa, se le añaden levaduras (Sacharomyces cerevisiae). El sabor amargo de la cerveza se

obtiene añadiéndole las flores de lúpulo y el color que caracteriza a cada tipo de cerveza se

obtiene tostando más o menos la malta.

En definitiva la reacción es la misma que para el pan, primero la glucolisis seguida de la

fermentación alcohólica, produciendo CO2 y etanol (alcohol). En este caso el alcohol se conserva

y da la graduación de la bebida.

La fermentación láctica es llevada a cabo por las bacterias de la leche, como Lactobacillus

bulgaricus o Streptococcus sp. Este proceso se utiliza para la elaboración de productos derivados

de la leche, como el queso, yogur, kéfir o requesón. Por ejemplo para obtener yogur se mezcla

leche con un poco de yogur que ya tiene estas bacterias, se agita y se mantiene a una

temperatura templada durante 10- 12 horas, formándose el yogur. La acidez que da el ácido

láctico proporciona un sabor agradable e impide el crecimiento de otros microorganismos. Para

fabricar algunas variedades de queso también intervienen hongos, como el Penicillium

roquefort responsable del color, olor y sabor característicos de este queso.

Las técnicas de fabricación del queso y de las leches fermentadas son muy antiguas, se supone

que nacieron como un medio de conservar la leche, ya que el ácido láctico dado el pH ácido que

origina en la leche, actúa como un conservante natural, evitando que se desarrollen

microorganismos patógenos. La lactosa es un disacárido, que da sabor dulce a la leche. Al

degradarse libera dos monosacáridos, que se catabolizan siguiendo la vía de la glucolisis seguida

de la fermentación láctica cuyo producto final es el ácido láctico.

La fermentación acética es un proceso aerobio, por el que diferentes bacterias del género

Acetobacter utilizando como sustrato vino o sidra (etanol) obtienen ácido acético (vinagre).

Tabla 1. Fermentaciones en la industria alimentaria. Alimento, microorganismo implicado, producto

que sufre la acción de las enzimas del microorganismo y producto final

Productos lácteos Bacteria: Lactobacillus Lactosa Ac. láctico

Vinagres Bacteria: Acetobacter Etanol Ac. acético

Pan y bollería Levadura: Sccharomyces Azúcares Etanol

Bebidas

alcohólicas Levadura: Sccharomyces Glucosa Etanol

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TEMA 21. MICROBIOLOGÍA APLICADA 22

Figura 21.15. Pasos en la elaboración del vino tinto. Fuente:

http://elmundodesac charomy ces.blogspot.com.es/

El proceso comienza como la fabricación de vino, siguiendo primero la vía de la glucolisis y luego

la fermentación alcohólica, produciendo CO2 y etanol (alcohol). La diferencia está en que estas

bacterias continúan la reacción y oxidan el etanol a ácido acético.

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TEMA 21. MICROBIOLOGÍA APLICADA 23

Los microorganismos depuran y eliminan contaminantes

Los microorganismos también son útiles para resolver problemas medioambientales

relacionados con la eliminación de residuos, sea biorremediación, o tratamientos de depuración

de aguas o formación de compost sólido.

La biorremediación (Fig. 21.14) se vale de seres vivos para restaurar ambientes contaminados.

Es un concepto que no se debe de confundir con depuración. La depuración es la eliminación,

ya sea por métodos físico/químicos o biológicos, de un contaminante antes de que éste alcance

el medio ambiente. Cuando la contaminación ya se ha producido, se precisa restaurar el

ecosistema contaminado, para lo que se pueden utilizar diversas estrategias. Una de ellas es la

biorremediación.

Los microorganismos, especialmente las bacterias gracias a su versatilidad metabólica

constituyen la herramienta ideal. Las bacterias pueden degradar prácticamente cualquier

sustancia orgánica. Si la sustancia se degrada completamente se habla de mineralización; este

es el proceso ideal, pero no siempre ocurre. Normalmente las bacterias realizan una

biotransformación, es decir metabolizan las sustancias contaminantes y las transforman en

productos finales inocuos, del tipo CO2 y H2O. Ejemplos de biorremediación son vertidos de

petróleo, un acuífero contaminado por un escape de un depósito de una gasolinera, un suelo

contaminado por vertidos de una nave industrial o de residuos de una explotación minera, etc.

En las plantas depuradoras de aguas residuales (EDAR), el tratamiento secundario y el

tratamiento de fangos (Fig. 21.16) permite eliminar sustancias orgánicas indeseables mediante

diferentes microorganismos, que las oxidan produciendo como desecho CO2 y metano.

La producción de compost se basa en la actividad de microorganismos (hongos y bacterias

descomponedores) que actúan sobre los restos de la materia orgánica. Para producir un buen

compost, que pueda ser usado como abono hay controlar las condiciones de temperatura,

humedad y oxigenación en que se desarrollan estos microorganismos.

También hay aplicaciones en minería, se emplean bacterias y hongos que se alimentan con

sustancias presentes en las rocas donde el metal se encuentra impregnado, para facilitar la

Figura 21.16. A la izqda., trabajando en biorremediación de un vertido de petróleo. Fuente:

http://triplenlace.com/2015/01/02/la-biorremediacion-bacterias-comepetroleo/. A la drcha., diseño

de una planta depuradora de aguas residuales. Fuente: https://soriaymasnoticias.wordpress.com

/2012 /11 /26/acuanorte-presenta-su-propuesta-para-la-edar/

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TEMA 21. MICROBIOLOGÍA APLICADA 24

recuperación del mineral. Y se están detectando microorganismos que habitan en la propia

mina, para utilizarlos en el proceso de separación del mineral de los desechos.

CUESTIONES Y EJERCICIOS

1. Conteste brevemente a las siguientes cuestiones:

a. ¿Qué es una fermentación?

b. Cite dos tipos de fermentaciones comunes en la industria alimentaria

2. En relación a la utilización de los microorganismos en la industria alimentaria:

a. Mencione el microorganismo (reino y género al que pertenece) que se utiliza en la

fabricación del queso e indique otra aplicación distinta de este mismo microorganismo

en la industria alimentaria.

b. Indique la reacción metabólica que realiza dicho microorganismo en el proceso de

elaboración del queso, indicando los productos iniciales y finales de dicha reacción

c. Dibuje un esquema del microorganismo citado donde se aprecie su organización

estructural.

3. Indique en qué consiste la pasteurización y cuál es su finalidad. Diferencie

pasteurización de esterilización

4. Explique la diferencia entre estos pares de términos:

• Patogenicidad/virulencia

• Infección/enfermedad

• Depuración/biorremediación

5.