MICROBIOLOGI_A_APLICADA

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IMPORTANCIA DE 
LA MICROBIOLOGÍA: 
MICROBIOLOGÍA 
APLICADA 
martes 29 de mayo de 2012
✴Algunos microbios son patógenos-- enfermedades infecciosas
✴ La mayoría son inocuos para los seres vivos o son beneficiosas para los ecosistemas e 
incluso su actividad es provechosa para la especie humana.
✴Las bacterias han colonizado todos los hábitats de la Tierra:
•Hábitats extremos: bacterias extremófilas como las termófilas (thermococcus) que viven 
en aguas termales o en grietas del fondo oceánico de hasta 110ºC, 
bacteriaspsicrófilas (-10ºC), bacterias acidófilas o basófilas o en ambientes de 
elevada salinidad (Halobacterium).
•Cuerpo humano: viven en simbiosis y constituyen la flora normal, en el intestino 
(E.coli, indicador de aguas fecales), en la piel, mucosas, boca
✴En el suelo y subsuelo: bacterias y hongos descomponedores de la materia orgánica en 
inorgánica que transforman los compuestos ricos en nitrógeno, fósforo y azufre en minerales 
fácilmente asimilables por los vegetales--- intervienen en los ciclos biogeoquímicos
✴En aguas dulces y marinas: en los ecosistemas acuáticos abundan los microorganismos 
fotosintéticos que forman el fitoplancton, productores primarios de las cadenas tróficas; en 
las zonas oxigenadas abundan algas y cianobacterias; en aguas continentales o costeras 
hay mayor nº de bacterias , hongos y protozoos si existe contaminación de las aguas con 
materia orgánica que les sirve de alimento.
PAPEL DE LOS MICROORGANISMOS EN LA 
NATURALEZA Y EN LOS PROCESOS 
INDUSTRIALES
martes 29 de mayo de 2012
martes 29 de mayo de 2012
Los procesos industriales que utilizan los microorganismos como base para la 
obtención de sus productos constituyen la microbiología industrial o biotecnología 
microbiana.
La biotecnología tradicional emplea los microorganismos tal y como se encuentran 
en la naturaleza, seleccionados cuidadosamente para producir uno o varios 
productos específicos con un gran rendimiento.
 Los microorganismos que se utilizan en la industria, deben cumplir una serie de 
requisitos :
✓ Crecer rápidamente a gran escala en medios de cultivo líquidos
✓ Ser genéticamente estables
 - Producir sustancias de interés en cortos periodos de tiempo.
 - encontrarse en cultivos que se puedan mantener durante largo tiempo
 - Ser aptos para la manipulación genética.
Microorganismos de interés industrial
Actinomicetos (bacterias heterótrofas aerobias G (+)
Mohos
Levaduras
Recientemente se utilizan microorganismos modificados genéticamente 
mediante métodos de ingeniería genética -------- biotecnología 
moderna
LOS MICROORGANISMOS EN LA INDUSTRIA
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Se realizan en grandes tanques, de acero inoxidable , llamados fermentadores o 
biorreactores , de hasta 500000 litros de capacidad , en los que existe un 
líquido que es el medio de cultivo del microorganismo.
• Los fermentadores deben disponer de conductos para añadir el medio de cultivo y 
los microbios; de válvulas para permitir la salida de gases indeseables producidos 
y de grifería para poder extraer periódicamente el producto de la fermentación; 
además de una cubierta externa de enfriamiento o refrigeración.
Los procesos microbianos efectuados en la industria, que permiten el 
cultivo de m.o., realizar transformaciones químicas y obtener productos 
comerciales, son las fermentaciones( aunque bioquímicamente no sean 
anaerobias)
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Partes de un fermentador
Un fermentador aerobio consta de:
- Tanque o recipiente
- Sistema de refrigeración o calentamiento:estructura 
de revestimiento del tanque
- Sistema de aireación: con un difusor que introduce aire 
en forma de diminutas burbujas y un impulsor para agitar 
y mezclar el microorganismo con el medio de cultivo y con 
el aire introducido 
- Sistema de monitorización y programación: mantiene las 
condiciones óptimas de crecimiento (ph,temperatura, 
crecimiento, concentración del producto) se realiza con 
ordenadores y programas informáticos adecuados.
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Producción de alimentos o sustancias empleadas en 
alimentación:
 - obtención de bebidas alcohólicas: vino , cerveza , sidra y 
bebidas destiladas.
 - vinagre( ácido acético Acetobacter)
 - pan 
 - quesos , yogures, mantequilla y leches fermentadas
 - obtención de ácido cítrico (conservante en bebidas alcohólicas, 
(se usa el hongo aspergillus )
 - suplementos y aditivos alimentarios : como vitaminas
(B12,riboflavina, acído glutámico(potenciador del sabor) ácido 
aspártico, edulcorante
Industria alimentaria
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Bebidas alcohólicas y destilación
Las levaduras del g. Saccharomyces producen etanol degradando 
incompletamente la glucosa mediante fermentación alcohólica. 
 glucosa (C6 H12 O6) 2 etanol (CH3 –CH2 OH)+ CO2
Las bebidas alcohólicas obtenidas por fermentación:
✓ Vino a partir de la uva (S. ellipsoideus)
✓ Cerveza a partir de granos de cebada (S.cerevisiae )
✓ Sidra a partir de la manzana 
✓ Bebidas destiladas (whisky, ron, brandy) por fermentación en caliente y posterior 
concentración del etanol
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Fabricación de cerveza
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La fermentación alcohólica producida por 
las levaduras es el paso esencial en la 
producción del pan :
 el CO2 liberado es el responsable de la “subida 
de la masa” y que resulte esponjoso .El alcohol 
etílico se evapora durante el proceso de cocción.
Levadura del género Saccharomyces cerevisiae
Fabricación del pan
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El ácido láctico es producido por bacterias como Lactobacillus o Streptococcus 
que degradan la lactosa mediante fermentación :
 lactosa 2 gluc(C6 H12 O6 ) ác.láctico (CH3-CHOH-COOH)
•El medio de cultivo utilizado es el suero de la leche.
•Los productos que se obtienen :mantequilla , queso, yogurt, kéfir , se 
elabora también el choucroute(coles ácidas) salchichas, salsas de soja.
•Las sales del ácido láctico, lactatos, tienen variedad de usos: en 
tratamientos de anemia (lactato de hierro), en deficiencias de calcio 
(lactato de calcio), en la obtención de sustancias plastificantes (lactatos de 
sodio) 
Fermentaciones lácticas
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Elaboración del queso:
1º-Adición del cuajo o renina que precipita las
 proteínas de la leche formando el requesón o 
cuajada y un componente líquido, el suero lácteo
2º- separación del suero y la cuajada por filtración
3º maduración del queso 
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Industria quimiofarmacéutica
1- Obtención de antibióticos: 
 
La penicilina fue el primer antibiótico , obtenido del hongo Penicillium por Alexander 
Fleming .
Los antibióticos son productos de síntesis; se conocen cerca de 800 producidos por 
microorganismos.
Su obtención consta de tres etapas:
1º- crecimiento del hongo productor en fermentadores con el medio de cultivo adecuado 
para su desarrollo
2º- al cabo de unas 40 horas de cultivo , el hongo no crece más y comienza a producir 
la penicilina.
3º-purificación del antibiótico: el hongo se separa del caldo de cultivo por filtración o 
centrifugación; posteriormente la penicilina se separa por cristalización.
La producción industrial de antibióticos ha crecido espectacularmente debido a
 - Selección de cepas mutantes con mayor capacidad de producción.
 - Mejora de las técnicas de cultivo :control del ph y temperatura……
 - Mejora en las técnicas de extracción y purificación 
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Los principales grupos de antibióticos:
 penicilinas y cefalosporinas producidas respectivamente por hongos del gén 
Penicillium y cephalosporium 
 estreptomicinas ,eritromicinas y tetraciclinas producidos por diferentes especies de 
bacterias del gén Streptomyces.
martes 29 de mayo de 2012
martes 29 de mayo de 2012
2- Obtención de vacunas : a partir de virus muertos o atenuados para inducir la 
inmunidad. 
 Se obtienen actualmentepor I.G.
3- Hormonas esteroideas : cortisona ( contra inflamaciones , alergias y rinitis) 
estrógenos y andrógenos. Se obtienen por bioconversión , método que consiste en hacer 
crecer el microorganismo en el fermentador , añadiendo posteriormente el producto que 
va transformar obteniendo el producto final.
4- Proteínas enzimáticas u hormonales: obtenidas por I.G.
 5- Otras sustancias con variadas aplicaciones industriales: 
 suplementos alimenticios usadas en panadería,pastelería, farmacia y medicina , 
vitaminas , aminoácidos potenciadores del sabor , edulcorantes , antioxidantes e incluso 
en lavandería e industria textil. 
 
6- Productos químicos diversos:
• acetona y butano (disolventes orgánicos)
• ácido glucónico (agente de lavado y suavizante) 
• dextrano ( reactivo químico y plasma sanguíneo artificial) 
• alcohol etílico (como disolvente y para combustible libre de plomo ) 
dihidroxiacetona (agente bronceador) 
• giberelina (hormona vegetal estimulante en el crecimiento de las plantas)
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Acciones beneficiosas:
 - reciclado de nutrientes: estiércol y abonos agrícolas no contaminantes
 - fijación del nitrógeno atmosférico: Rhizobium vive en simbiosis con leguminosas 
( garbanzos , lentejas, alfalfa, soja ,….o el género Anabaema con el arroz,
 - mejora de plantas y animales mediante la obtención de trangénicos en los que 
se utiliza a los microorganismos como vectores.
 - la producción de piensos (proteína unicelular empleada como suplemento proteico 
en piensos para el ganado).
- obtención de insecticidas biológicos: la bacteria Bacillus thuringiensis produce una 
proteína no tóxica para humanos , que actúa como insecticida natural. 
Acciones nocivas:
 - enfermedades infecciosas que originan en las plantas agallas, tumores, 
podedumbres , marchitez , manchas en las hojas , cambios de color producidas 
por bacterias , hongos o virus 
- enfermedades en animales como el carbunco , mastitis ,peste porcina, 
glosopeda….que afectan a las especies ganaderas
LOS MICROORGANISMOS EN LA AGRICULTURA Y 
GANADERÍA
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La acción descomponedora y la capacidad de transformación de la materia por los 
microorganismos es utilizada en la lucha contra la contaminación del medio 
ambiente. Esta aplicación recibe el nombre de biorremediación. 
La biorremediación consiste en utilizar la actividad biológica de los microorganismos 
para descontaminar una zona determinada. 
Así, se utilizan en
 1- biodegradación del petróleo : bacterias , mohos y levaduras son capaces de 
oxidar los hidrocarburos y hacen desaparecer las manchas de petróleo en el mar 
o en las costas.
 2- el tratamiento y depuración de aguas residuales (EDAR)
 3- biodegradación de los compuestos y sustancias químicas de origen industrial 
que no han existido en la naturaleza: plásticos y similares usados en embalajes, 
como poliuretano, poliestireno ….o de plaguicidas, herbicidas, fungicidas usados en 
agricultura.
LOS MICROORGANISMOS EN EL 
MEDIO AMBIENTE 
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Los microorganismos juegan un papel crucial en la transformación de la 
materia, estando implicados en los Ciclos Geoquímicos del carbono, 
nitrógeno, hierro y azufre.
Ciclos Geoquímicos 
 La materia se transforma mediante la acción de los microorganismos. Así, 
ésta puede ser reutilizada. Los bioelementos circulan de forma cíclica 
desde la Atmósfera y la Hidrosfera hasta los organismos vivos y de ellos, 
de nuevo a la Atmósfera o a la Hidrosfera.
 Estos ciclos reciben el nombre de Ciclos Geoquímicos, que 
corresponden a los ciclos del carbono, nitrógeno, hierro y azufre
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CICLO DEL CARBONO
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CICLO DEL NITRÓGENO
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Los avances en ingeniería genética han determinado que los microorganismos tomen un 
papel importante en los procesos biotecnológicos.
 LA BIOTECNOLOGÍA en sentido amplio contempla el uso de microorganismos en procesos 
industriales.
 Modernamente se prefiere aplicar el término de BIOTECNOLOGÍA al uso de la 
ingeniería genética para crear nuevos organismos capaces de sintetizar productos 
específicos de alto valor comercial.
 La biotecnología depende de la ingeniería genética ---- manipulación de genes y sus 
productos - usan técnicas del ADN-recombinante
La ingeniería genética microbiana consiste en introducir el gen que produce la molécula 
que se pretende conseguir y que procede de una molécula de ADN donante , en el 
material genético de una bacteria , principalmente en alguno de sus plásmidos.
 Estos , luego son añadidos a un medio de cultivo con bacterias , que lo incorporan 
a su material genético; 
 Las bacterias con estos nuevos plásmidos se reproducen , clonan el gen recibido y 
adquieren la capacidad de producir la molécula útil , que posteriormente es recuperada 
del medio de cultivo.
MICROORGANISMOS E INGENIERÍA GENÉTICA: 
LA NUEVA BIOTECNOLOGÍA
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martes 29 de mayo de 2012
Aplicaciones básicas: regulación , expresión y represión de genes y de los 
mecanismos de acción de las enzimas
Aplicaciones médicas:
 Producción de sustancias con fines terapéuticos: insulina, hormona del crecimiento, 
interferón, eritropoyetina, factor VIII de coagulación
 Obtención de vacunas más eficaces y de anticuerpos
 Diagnóstico y curación de enfermedades hereditarias
Aplicaciones industriales y en el medio ambiente
 Producción masiva de antibióticos , de proteínas de interés alimenticio y otros 
productos industriales.
 Obtención de animales y vegetales transgénicos
 Obtención de cepas que degraden residuos , control de plagas ,eliminación de 
mareas negras , obtención de energía no contaminante(metano o bioetanol)
APLICACIONES PRÁCTICAS DE LA INGENIERÍA 
GENÉTICA
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La mayoría de los microorganismos son inocuos para los demás seres vivos. Muchos 
de ellos incluso se han adaptado a las condiciones especiales que tienen los 
tejidos de los animales, viviendo en ellos, en su piel, en sus conductos digestivos 
o respiratorios; son la denominada flora normal. 
Sin embargo, los microbios más conocidos son aquellos que producen enfermedades 
infecciosas en las plantas, en los animales y en la especie humana; estos son los 
microorganismos patógenos. 
El grado de patogenidad se denomina virulencia y se mide, generalmente, por el 
número de microorganismos necesarios para desarrollar la enfermedad.
 Hay microorganismos que normalmente no son patógenos pero pueden serlo 
cuando disminuyen los mecanismos defensivos de un animal: son los 
microorganismos oportunistas.
LOS MICROORGANISMOS EN LA SALUD 
(M.O. PATÓGENOS)
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Infección: penetración del organismo en el huésped
ETAPAS
Período de incubación: tiempo transcurrido desde la infección hasta aparición de los 
síntomas de la enfermedad, varía según el agente patógeno.
Período agudo: tiempo en el que los síntomas de la enfermedad son evidente (fiebre , tos, 
erupciones…)
Período de declive: tiempo en el que los síntomas van desapareciendo progresivamente.
Período de convalecencia: tiempo en el que el paciente recobra su vitalidad y vuelve a la 
normalidad.
CLASIFICACIÓN
Epidemia, cuando la enfermedad infecciosa afecta a un número elevado de la población en 
un tiempo corto. Suelen producir un gran número de muertes. Un ejemplo es la Viruela o 
la gripe. 
Endemia, si la enfermedad afecta a las personas de una determinada región, en una época 
dada. No suele producirse un gran número de casos. La malaria es un ejemplo de 
endemia, se produce en zonas tropicales y en épocas de lluvia. 
Pandemia, son epidemias que afectan a un gran númerode individuos en poco tiempo y en 
una región muy grande. Por ejemplo en el año 2003 se produjeron un gran número de 
casos del SARS, o neumonía asiática atípica. 
Actualmente, y gracias a la quimioterapia, las vacunas, la higiene y la educación 
preventiva, disminuye o se controla un gran número de enfermedades infecciosas. Pero en 
la otra cara de la moneda aparecen nuevos agentes patógenos que deben ser estudiados 
para poder tratar las enfermedades que producen.
ENFERMEDADES INFECCIOSAS
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Las enfermedades infecciosas pueden ser producidas por 
 virus, como el de la gripe, SIDA
 bacterias, como la que produce la meningitis, salmonelosis
 protozoos, como el de la malaria
 hongos, como el responsable del pie de atleta.
 En la actualidad se conocen nuevos agentes infecciosos como los Priones (carecen 
de ácidos nucleicos, están formados únicamente por proteínas), enfermedad de 
Creutzfeldt-Jakob 
TIPOS DE AGENTES INFECCIOSOS
PRINCIPALES ENFERMEDADES INFECCIOSAS
Según el medio en que son transmitidas:
✓Por el aire
✓Por contacto directo a través de la piel
✓Por vía sexual 
✓Por el agua y los alimentos
✓Por animales
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ENFERMEDADES TRANSMITIDAS POR EL AIRE
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ENFERMEDADES TRANSMITIDAS POR LA PIEL
Pie de atleta
Infección causada por la proliferación de un hongo sobre la piel de los pies. es 
contagioso y se puede transmitir por contacto directo o por contacto con artículos, 
calzado, calcetines, superficies de piscina, duchas.
El síntoma más común es la piel agrietada, en escamas y que se desprende entre los 
dedos de los pies o en los lados del pie. Otros síntomas son:
• Piel roja y con picazón
• Ardor o escozor
• Ampollas que supuran o forman costra
Tinea pedis
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ENFERMEDADES TRANSMITIDAS POR EL AGUA Y LOS ALIMENTOS
Es una infección alimentaria. Se transmite por agentes fecales o alimentos contaminados. La salmonella 
produce una endotoxina muy potente que afecta al intestino, la sangre, el bazo y los ganglios linfáticos. 
Síntomas: diarreas, vómitos, dolores de cabeza y abdominales y fiebre. Los principales alimentos 
contaminados son huevos, leche y derivados, carnes.
Salmonelosis Salmonella sp
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ENFERMEDADES TRANSMITIDAS POR VECTORES
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Tratamiento de enfermedades mediante sustancias químicas (agentes 
quimioterapéuticos ) ,son agentes antimicrobianos que interfieren 
específicamente en las rutas metabólicas bacterianas. 
Los hay bacteriostáticos (inhiben su reproducción ) y bactericidas (destruyen 
las bacterias)
 Hay dos categorias
Sulfamidas: origen sintético. Son bacteriostáticas
Antibióticos. Origen natural. Acción bactericida. Penicilina, cefalosporinas, 
estreptomicinas,…No actúan frente a los virus , ya que estos carecen de 
metabolismo propio
LA QUIMIOTERAPIA
martes 29 de mayo de 2012