Ciclos Biogeoquímicos Esenciales

Ciclo del Carbono

Existen tres reservorios principales de Carbono (C): rocas carbonatadas, la atmósfera y los combustibles fósiles. Las algas y plantas actúan como fijadoras de C, incorporándolo mediante la fotosíntesis, lo cual pasa posteriormente a los animales a través de la nutrición. Las bacterias y hongos descomponen la materia orgánica (MO), liberando CO2 a la atmósfera. Las arqueobacterias metanogénicas utilizan el CO2 para producir metano (CH4), y las bacterias metanotrofas lo oxidan a CO2 atmosférico.

Ciclo del Nitrógeno

La atmósfera acumula N en forma molecular, junto con pequeñas cantidades de óxidos y amoníaco provenientes de erupciones volcánicas. El N2 es fijado por bacterias y transformado en nitratos asimilables por los vegetales. Ambos (vegetales y animales) producen desechos y los excretan como ión nitrito y amoníaco. Por ejemplo, las Nitrosomonas transforman el amonio a nitrito. Mediante el proceso de nitrificación, el nitrito puede convertirse en nitrato (gracias a las Nitrobacter), y la desnitrificación reduce el nitrato a N2 por acción de las Pseudomonas, cerrando así el ciclo al pasar el N2 a la atmósfera.

Ciclo del Fósforo

Las rocas y los minerales contienen fósforo (iones fosfato). Estos se descomponen por la acción del viento, la lluvia, la temperatura y otros agentes erosivos, así como por la acción de bacterias, permitiendo que el fósforo llegue al suelo. Las plantas incorporan el fósforo presente en el suelo (en forma de fosfatos) a través de sus raíces (componente del ADN). Cuando los organismos mueren, se descomponen y el fósforo contenido en sus organismos es liberado al suelo y al agua.

Ciclo del Azufre

El azufre es expulsado a la atmósfera por erupciones volcánicas y por la actividad industrial humana en forma de dióxido de azufre (SO2). Posteriormente, se transforma en iones sulfato y regresa al suelo como parte de la lluvia ácida. Las bacterias y los hongos tienen la capacidad de descomponer los organismos muertos, liberando el azufre contenido en sus cuerpos al suelo. Específicamente, Aerobacter descompone los iones sulfatos generando ácido sulfhídrico (H2S), y Thiobacterium oxida el azufre, permitiendo que este sea absorbido de nuevo por las plantas.

Organismos Genéticamente Modificados (OGM)

Un OGM es un organismo al que se le ha modificado su genoma mediante ingeniería genética para que adquiera una característica nueva.

Estrategias para Combatir Enfermedades

Tratamientos Farmacológicos y Preventivos

• Antibiótico: Compuestos naturales o sintéticos que atacan infecciones. Combaten la enfermedad, frenando y tratando la infección (reduciendo el número de bacterias).
• Suero: Método paliativo que ya contiene anticuerpos. Se usa para personas enfermas.
  • Ventajas: Respuesta inmediata.
  • Desventaja: No genera células de memoria.
• Vacuna: Siempre sintética. No se administra a personas enfermas. Es un método preventivo que utiliza una parte del agente patógeno (ADN o proteínas) para provocar una reacción inmunitaria «débil», generando células de memoria y permitiendo una exposición temprana de agentes patógenos para la generación de anticuerpos.
  • Desventaja: La reacción se produce a los días.
• Bactericida: Forma de actuar que puede tener un antibiótico, cuya función es destruir la bacteria.

Agente Patógeno

Los agentes patógenos son capaces de causar una enfermedad o daño en un organismo, y también son capaces de generar una respuesta inmunitaria. Incluyen bacterias, hongos, viroides, virus, priones y protozoos. Se transmiten comúnmente a través de contacto directo, aire, contacto sexual (fluidos o sangre), alimento y agua contaminados, o vectores animales.

Infección: Proceso y Fases

Una infección es cualquier situación en la cual un microorganismo patógeno se instala y crece en un huésped. Dependiendo de la agresividad del organismo, la infección será perjudicial para el huésped en función de:

Factores Determinantes de la Enfermedad

1. Patogenicidad o Capacidad: Capacidad para producir cambios fisiológicos o anatómicos que constituyen la enfermedad.
2. Resistencia o Susceptibilidad del Huésped: Depende del sistema inmune.

Fases de la Infección

1. Adherencia: El microorganismo se fija a las células del huésped. Ocurre en mucosas (digestiva, respiratoria) o por heridas en la piel. Es selectiva, ya que cada patógeno se une mejor a ciertos tejidos. SIN ADHERENCIA NO HAY INFECCIÓN.
2. Penetración: Tras adherirse, el patógeno entra en los tejidos o en las células. Puede causar daño liberando toxinas o diseminarse por el organismo. Debe competir con la flora normal para sobrevivir.
3. Proliferación: El microorganismo se multiplica en el huésped. Necesita nutrientes y condiciones adecuadas. Cuando su número aumenta, aparecen los síntomas de la enfermedad.

Ciclo Lítico Viral

El Ciclo Lítico implica la muerte y destrucción de la célula infectada por acumulación y liberación de partículas víricas. Este ciclo replica virus a expensas de la maquinaria de la célula infectada (utilizando recursos celulares como los ribosomas).

Fases del Ciclo Lítico

1. Adhesión: El virión contacta con la membrana plasmática de una célula.
2. Penetración: Introduce el ácido nucleico en la célula infectada mediante anclajes y endocitosis.
3. Biosíntesis: Copia y reproduce las partes víricas por separado (proteínas por proteínas).
4. Ensamblaje: Las partículas víricas se unen para formar el virus, generando miles de copias nuevas.
5. Liberación: Cuando el número de virus formados es muy elevado, la célula se rompe, liberando todos los virus, los cuales infectarán otras células.
6. Repetición: El ciclo se reinicia.

Características de las Formas Acelulares

Virus y Partículas Inertes

Las formas acelulares son entidades microscópicas que pueden multiplicarse, pero solo como parásitos estrictos de células vivas. Fuera de la célula permanecen en estado latente, sin realizar ninguna función vital.

Los Virus

Los virus son las formas más simples y pequeñas conocidas; son moléculas de ácido nucleico envueltas por una cubierta proteica. No poseen organización celular y son parásitos intracelulares obligados. Fuera de la célula parasitada, son estructuras inertes denominadas VIRIONES, ya que carecen de enzimas para desarrollar su propio metabolismo. Su única función es transportar el ácido nucleico viral de una célula hospedadora a otra. Miden entre 20 y 300 nanómetros.

Descubrimiento y Propiedades

• Wendell Stanley los cristalizó en 1935, demostrando que pueden cristalizar como materia no viva cuando las condiciones ambientales son adversas.
• (Los virus no están vivos; su prevención se realiza con vacunas y para ayuda rápida se utiliza el suero. No son combatidos por antibióticos).
• Sus mecanismos de entrada incluyen enzimas, anclajes, y los virus entran a la célula a través de endocitosis (fusión de membranas). A menudo vienen camuflados con un trozo de otra membrana para que la célula los reconozca.
• Los virus y viriones son muy específicos, infectando solo un tipo de célula. Presentan una alta tasa de mutación debido a que su genoma, al ser pequeño, cambia fácilmente (generando capas o variantes).