Fundamentos de Microbiología Industrial y Biotecnología

Aplicaciones de los Procesos Microbianos

• Las fermentaciones industriales permiten obtener diversos productos.
• En estos procesos, las levaduras del género *Saccharomyces* son frecuentemente utilizadas.
• Las leches fermentadas contienen bacterias beneficiosas (como las lácticas).
• Los antibióticos inhiben el crecimiento de otros microorganismos.

Fermentación en la Elaboración del Pan

Pregunta: ¿Qué tipo de fermentación ocurre en la elaboración del pan?

Respuesta: Fermentación alcohólica.

Bioplásticos y Aplicaciones

Pregunta: ¿Qué aplicación pueden tener los poliésteres como los poli-beta-hidroalcanoatos (PHAs)?

Respuesta: Tienen las mismas propiedades que los plásticos convencionales.

Función Biológica y Beneficio Medioambiental

• Función biológica de estos productos (como los PHAs): Función de reserva energética.
• Beneficio medioambiental del uso de estos productos: Son biodegradables.

Biorremediación

Definición: Es la acción mediante la cual los microorganismos eliminan sustancias contaminantes o tóxicas.

Ejemplos:

1. Existen bacterias que utilizan compuestos xenobióticos como nutrientes.
2. Recuperación del subsuelo después de vertidos de contaminantes químicos.

Clasificación de Microorganismos

Según su Estructura y Tipo Celular

• Microorganismos acelulares parásitos: Virus.
• Procariotas sin pared: Micoplasmas.
• Eucariotas con pared celular: Hongos, algas microscópicas.
• Eucariotas heterótrofos sin pared celular: Protozoos.
• Eucariotas autótrofos: Algas microscópicas.

Características de Bacterias y Arqueobacterias

Arqueobacterias

• Su pared celular no contiene peptidoglicano.
• Constituyen un grupo evolutivo distinto.

Tipos de Bacterias

• Grupo que realiza la fotosíntesis: Cianobacterias.
• Grupo de bacterias generalmente Gram positivas.
• Carecen de pared celular: Micoplasmas.
• Presentan formas filamentosas: Actinomicetos.
• Algunas forman estructuras de resistencia: Gramnegativas (Nota: Esta afirmación es general y puede requerir contexto específico, se mantiene como en el original).

Estructura y Clasificación de los Virus

• Todos los virus presentan ADN o ARN.

Componentes Virales

• Cubierta proteica de los virus: Cápside.
• Cubierta membranosa de algunos virus: Envoltura.
• Virus que presentan envoltura: Virus con envoltura.

Clasificación Viral

• Clasificación según la célula parasitada: Bacteriófagos, virus vegetales y animales.
• Clasificación según su morfología: Virus con simetría helicoidal, virus con simetría icosaédrica y compleja.

Aplicaciones Industriales y Falsedades en Microbiología

Identificación de Afirmaciones (Verdadero/Falso):

• 1ª: V (Verdadero)
• 2ª: F (Falso) — La cerveza se obtiene a partir de la fermentación de un sustrato azucarado a partir de semillas germinadas de malta.
• 3ª: F (Falso) — Las bacterias lácticas realizan la fermentación de la leche y la transforman en leches fermentadas como el yogur o el kéfir.
• 4ª: V (Verdadero) — En la industria farmacéutica se utilizan microorganismos para obtener medicamentos como las vacunas y los antibióticos. Estos últimos son producidos por el hongo *Penicillium chrysogenum*.

Hongos Pluricelulares

Estructura

Están constituidos por filamentos celulares denominados hifas. El conjunto de hifas de un hongo se denomina micelio. Estos organismos son conocidos como mohos.

Reproducción

• Asexual: En los pluricelulares por esporas formadas en estructuras llamadas esporangios.
• Sexual: Por fusión de dos células de dos hifas haploides (somatogamia). Se origina una célula diploide, a partir de la cual puede desarrollarse: esporas haploides por meiosis y nuevas hifas diploides que desarrollarán esporangios. Estas esporas darán lugar a un nuevo micelio haploide.

Biotecnología y Tratamiento de Residuos

Finalidad de la Biotecnología Tradicional

El objetivo de la Biotecnología es la utilización de organismos vivos, o partes de los mismos, para obtener o modificar productos, mejorar plantas o animales o desarrollar microorganismos para objetivos específicos.

Uso de Microorganismos en el Tratamiento de Residuos

Los microorganismos se emplean para la eliminación de la materia orgánica y los productos tóxicos presentes en los residuos, mediante procesos de fermentación, tratamientos enzimáticos y fermentativos.

Características de los Micoplasmas

1. No tienen pared celular.
2. Son todos parásitos de células eucariotas.

Protozoos y Clasificación Taxonómica

Protozoos Unicelulares Eucariotas Patógenos

• Ejemplos de enfermedades: Malaria y enfermedad del sueño.
• Tipo de nutrición: Heterótrofa.
• Similitud con las algas: Ambos son eucariotas (aunque las algas pueden tener pared celular de celulosa o quitina, mientras que los protozoos varían).

Criterios de Clasificación en Dominios

La comparación de las secuencias de ARN ribosomal (ARNr) permite establecer los tres dominios:

• Dominio Eucarya: Protoctistas, hongos, animales y plantas.
• Dominio Bacteria: Bacterias verdaderas.
• Dominio Archaea.

Transcripción y Síntesis de Proteínas

Proceso de Transcripción

Secuencia de ejemplo: CUACUACUACUA. TRANSCRIPCIÓN.

Intervendrán las enzimas ARN Polimerasas, que presentan las siguientes características:

• Unen nucleótidos mediante enlaces nucleotídicos siempre en sentido 5′—3′.
• Utilizan nucleótidos trifosfato.
• Necesitan una molécula de ADN como molde o patrón para establecer la secuencia específica de bases del ARN que se va a sintetizar.
• Esta especificidad se consigue por la complementariedad entre las bases de la hebra de ADN molde y las de los ribonucleótidos.
• La cadena de ARN sintetizada es complementaria a la hebra molde (o igual a la otra hebra si esta se usa como molde).
• Se fija a regiones específicas del ADN (región promotora) para comenzar.

Activación de Aminoácidos (ARNt)

Describe el proceso mediante el cual se unen los aminoácidos al ARNt.

Activación de los aa: Mediante la enzima aminoacil-ARNt-sintetasa y de ATP, los aminoácidos pueden unirse al ARN específico de transferencia, dando lugar a un aminoacil-ARNt. En este proceso se libera AMP y fosfato y, tras él, se libera la enzima, que vuelve a actuar.

Inicio de la Traducción

¿Cómo se INICIA la traducción en la síntesis de proteínas?

En esta primera etapa de síntesis de proteínas, el ARN mensajero (ARNm) se une a la subunidad menor de los ribosomas, a los que se asocia el aminoacil-ARNt iniciador. A este grupo, se une la subunidad ribosómica mayor, con lo que se forma el complejo activo o ribosomal.

Consecuencias de Fallos en la Elongación

Explica lo que sucedería si…

• a. Falla la translocación: No se produciría el desplazamiento del ribosoma sobre el ARNm en sentido 5’3′, con lo que el segundo codón con el ARNt fijado no pasaría al sitio P y no se produciría el enlace peptídico posterior y tampoco la traducción.
• B. Falla la hidrólisis de GTP: No se produciría la unión de un aminoacil-ARNt al sitio A y tampoco la hidrólisis de GTP para proporcionar la energía necesaria.
• c. Falla la actividad peptidiltransferasa: No se formaría el enlace peptídico, ya que la peptidiltransferasa, localizada en la subunidad mayor, se encarga de unir los dos aminoácidos. Entonces, el primer aa no se uniría al segundo y no se desprendería de su ARNt sin liberarse del ribosoma. Por último, tampoco se formaría el dipeptido unido al segundo ARNt.

Biodegradación

La biodegradación es la descomposición de sustancias químicas diversas (papel, petróleo, etc.) originadas por la industria u otras actividades humanas.

Ejemplos: El uso de ciertas bacterias (como *Pseudomonas*) y hongos capaces de degradar el petróleo e hidrocarburos en general.