El mundo de los microorganismos y sus aplicaciones

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  • 1. El mundo de los microorganismos y sus aplicaciones Aplicaciones de los microorganismos. Implicaciones de los microorganismos en biotecnología, salud y medio ambiente
  • 2. La Microbiología Industrial puede definirse diciendo que es la parte de la Microbiología que se ocupa de las aplicaciones industriales de los microorganismos. Desde otro punto de vista puede decirse también que los procesos de la Microbiología Industrial constituyen aquellos procesos industriales catalíticos basados en el uso de microorganismos .
  • 3. La Microbiología Industrial se ocupa de producción de bienes y servicios con células microbianas. Por lo tanto la Microbiología Industrial representa una parte importante, de la Biotecnología. La Ingeniería genética comprende una serie de técnicas que permiten obtener un organismo recombinante, o sea portador de un gen extraño proveniente de otras células, sean éstas microbianas, vegetales o animales. Es una disciplina derivada de la Biología molecular que está incluida en la Biotecnología como herramienta fundamental para la obtención de microorganismos específicos a ser utilizados en la producción de bienes y servicios. El término tecnología del DNA recombinante puede considerarse sinónimo de Ingeniería genética.
  • 4.  
  • 5. ÁREAS DE APLICACIÓN Las áreas de aplicación de la Microbiología industrial son muy variadas y de ellas surge la importancia y el impacto que tiene esta disciplina en la actualidad. Las áreas principales son: salud, alimentos, producción vegetal y animal, insumos industriales, minería y servicios.
  • 6. ÁREAS DE APLICACIÓN
    • En primer lugar se debe destacar la importancia de la Microbiología Industrial en el mantenimiento de la salud y tratamiento de enfermedades , fundamentalmente por su aplicación en la producción de compuestos de actividad farmacológica y vacunas .
    • En la industria de alimentos es también significativa la aplicación de la Microbiología Industrial en la producción de bebidas, enzimas, saborizantes, productos lácteos , etc.
    • La producción agropecuaria se ve también favorecida en sus aspectos de producción vegetal y animal por un conjunto variado de procesos microbiológicos que se han enriquecido notablemente en los últimos años (como ha sucedido con otras áreas) con la utilización de técnicas de ingeniería genética.
  • 7. ÁREAS DE APLICACIÓN
    • El área de aplicación en minería está relacionada con la biolixiviación o sea con la aplicación de microorganismos en la extracción de metales de minerales.
    • Finalmente el área de servicios se refiere fundamentalmente a la aplicación de microorganismos en la purificación de efluentes , aspecto fundamental para el mantenimiento de la calidad de vida.
  • 8. APLICACIONES DE LAS FERMENTACIONES INDUSTRIAS ALIMENTARIAS
  • 9.  
  • 10. Saccharomyces cerevisiae
  • 11. FABRICACIÓN DEL PAN
    • Los microorganismos que intervienen en el proceso de fabricación del pan son levaduras de la especie Saccharomyces cerevisiae.
    • Estos hongos (ascomicetos) realizan una fermentación alcohólica que emplea como sustratos de la fermentación los glúcidos presentes en la harina de trigo.
    • Los productos obtenidos en la fermentación son: etanol, que se evapora en la cocción y CO 2 , responsable de que la masa aumente de volumen y se esponje.
  • 12. FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA
  • 13. FABRICACIÓN DEL PAN
    • La elaboración del pan consiste en mezclar, en un primer paso, harina, agua, sal y levadura.
    • Al entrar en contacto con el agua, las amilasas presentes en la harina se activan e hidrolizan el almidón liberando disacáridos y monosacáridos (maltosa y glucosa), glúcidos que son rápidamente fermentados por la levadura.
    • El CO 2 , resultante queda atrapado en el interior de la masa y forma un gran número de pequeñas burbujas que determinan su aspecto esponjoso.
    • La cocción de la masa elimina el etanol producido en la fermentación y destruye las células de levadura.
    • Asimismo, tiene lugar una reducción importante en el contenido de agua.
  • 14. APLICACIONES DE LAS FERMENTACIONES FABRICACIÓN DEL YOGUR
  • 15. FABRICACIÓN DEL YOGUR
    • En la elaboración del yogur o la cuajada intervienen un grupo de bacterias, llamada bacterias lácticas , que fermentan glúcidos sencillos para producir ácido láctico.
    • Estas bacterias que tienen efectos muy beneficiosos para el ser humano, se encuentran de forma natural enla leche sin esterilizar. Las más importantes son Lactobacillus y Lactococcus.
  • 16.  
  • 17. FERMENTACIÓN LÁCTICA
  • 18. ELABORACIÓN DEL YOGUR
    • El yogur, la cuajada y otros productos como el kéfir reciben el nombre de leches fermentadas, ya que se obtienen mediante la feremntación láctica de la leche en condiciones controladas de pH y temperatura.
    • El ácido láctico producido actúa como un conservante natural y evita así su deterioro por otros microorganismo.
  • 19. LOS MICROORGANISMOS Y LAS ENFERMEDADES INFECCIOSAS HUMANAS LAS ENFERMEDADES INFECCIOSAS
  • 20. Los microorganismos patógenos
    • La Microbiología es una ciencia que ha nacido como respuesta a la necesidad de conocer más sobre los agentes que causan enfermedades. Los microorganismos patógenos causan infecciones . La infección es el ataque de los microorganismos a un ser vivo hospedador. La virulencia o patogenicidad depende de la capacidad que tenga el patógeno de producir una enfermedad.
  • 21. PATOGENICIDAD
    • La capacidad patógena de un microorganismo es debida a los Factores de Virulencia . Estos son:
      • Enzimas extracelulares que actúan sobre tejidos degradándolos.
      • Las Fimbrias que facilitan la adherencia de las bacterias.
      • Hemoaglutinina , molécula de la pared bacteriana que permite la unión a los eritrocitos.
      • Los flagelos que facilitan la diseminación por el organismo del huésped.
      • La capacidad de escapar a la respuesta inmune , por ejemplo, rodeándose de membrana celular perteneciente al huésped.
      • Toxinas : son sustancias producidas por el patógeno que tienen efecto tóxico. Actúan sin que exista colonización por parte del patógeno. Se pueden determinar dos tipos de toxinas. Estas son las exotoxinas que son liberadas al exterior celular y las endotoxinas que son moléculas de la pared bacteriana típicas de Gram -.
  • 22. MICROBIOTA NORMAL Las superficies corporales expuestas ofrecen un ambiente propicio, rico en nutrientes para el crecimiento de algunos microorganismos. Se localiza: piel, cavidad oral, tractos respiratorios, intestinal y genitourinario Piel y cavidad oral Estafilococos y levaduras. Propionibacterium acné Streptococcus placa dental y caries Tracto intestinal Escherichia coli aporta vitaminas y ayuda a la digestión de los ácidos biliares Mucosas genitales Candida albicans , infecciones por descenso pH
  • 23. Candida albicans
  • 24. Staphilococcus aureus
  • 25. Streptococcus pneumoniae
  • 26. AGENTES INFECCIOSOS
    • Las enfermedades infecciosas pueden ser producidas por los virus , como el de la gripe, las bacterias , como la que produce la meningitis, los protozoos , como el de la malaria, y por los hongos , como el responsable de la tiña.
    • En la actualidad se conocen nuevos agentes infecciosos como los Priones responsables de la enfermedad de Creutzfeldt – Jacob u otras encefalopatías espongiformes.
  • 27. TRANSMISIÓN DE LOS AGENTES INFECCIOSOS
    • Los agentes infecciosos pueden ser transmitidos mediante contacto directo o indirecto.
    • Transmisión por contacto directo
    •  
      • Heridas en la piel, ej. Clostridium tetani.
      • Via sexual, ej. Virus VHI.
      • Via parental de madre a feto,ej. virus de la hepatitis.
  • 28. TRANSMISIÓN POR CONTACTO INDIRECTO
    • Transmisión por contacto indirecto, utilizando un agente transportador
    •  
      • Por el aire, mediante gotitas (aerosoles) de humedad o por partículas de polvo.
      • Por el agua y alimentos contaminados debido a la existencia de malas condiciones sanitarias o higiénicas en la manipulación.
      • Por animales, a los que se denomina vectores y son los reservorios de la infección.
  • 29.
    • Las enfermedades por agentes patógenos se tratan con quimioterapia, utilizando sustancias químicas que actúan de forma más o menos selectiva sobre los patógenos.
  • 30. QUIMIOTERAPIA
    • Las enfermedades por agentes patógenos se tratan con quimioterapia, utilizando sustancias químicas que actúan de forma más o menos selectiva sobre los patógenos.
  • 31. QUIMIOTERAPIA
    • Los patógenos deben tratarse con la quimioterapia adecuada. Así, los antibióticos no podrán actuar en una enfermedad causada por…..
    Fungicida Algicida Quimioterapia especifica Antibiótico Antiviral No existe Sustancia Hongo Alga Protozoo Bacteria Virus Prión Patógeno
  • 32. ENFERMEDADES INFECCIOSAS
    • En toda sociedad es importante el control de las enfermedades infecciosas para prevenirlas o impedir su extensión. Para ello es necesario conocer el número de casos en un periodo de tiempo, la incidencia y el número de casos en un momento dado, la prevalencia . En ocasiones la aparición de un solo caso debe ser publicado urgentemente, es el caso de enfermedades como la peste, el cólera, la rabia, el ébola...
  • 33. Las enfermedades pueden ser clasificadas atendiendo a los casos producidos o al área de distribución en:
    • 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 un zonas tropicales y en épocas de lluvia.
    • Pandemia , son epidemias que afectan a un gran número de 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.
  • 34. ENFERMEDADES INFECCIOSAS HUMANAS PIE DE ATLETA
  • 35. Causas, incidencia y factores de riesgo El cuerpo alberga normalmente una variedad de microorganismos, entre ellos, bacterias y hongos, algunos de los cuales son útiles para el organismo; mientras que otros pueden multiplicarse rápidamente, bajo las condiciones apropiadas, y causar infecciones. El pie de atleta ocurre cuando un tipo particular de hongo crece y se multiplica (especialmente entre los dedos de los pies) o menos comúnmente, en las manos . De las infecciones micóticas conocidas como infecciones por tiña , el pie de atleta es la más común.  Puede presentarse al mismo tiempo que otras infecciones micóticas de la piel, tales como la dermatofitosis  y la tiña inguinal . Estos hongos proliferan en zonas cálidas y húmedas.
  • 36.
    • Se usa calzado cerrado, especialmente recubierto con plástico
    • Se mantiene la humedad en los pies durante períodos prolongados
    • Se presenta sudoración abundante
    • Se desarrolla una lesión menor en las uñas o en la piel.
    • El pie de atleta es contagioso y se puede transmitir por contacto directo o por contacto con artículos tales como zapatos, calcetines y superficies de piscinas o duchas.
    El riesgo de desarrollar esta afección se incrementa si:
  • 37. El área afectada por lo general está roja y con picazón y el síntoma más común es la piel agrietada, en escamas y que se desprende entre los dedos de los pies. Se puede tener la sensación de quemadura o picadura y a veces puede haber ampollas, supuración o costra. Además de los dedos de los pies, los síntomas del pie de atleta se pueden presentar en talones, palmas de las manos y entre los dedos de las manos. Si el hongo se disemina hacia las uñas, éstas pueden presentar decoloración, engrosamiento e incluso desmoronamiento. SINTOMAS
  • 38.
    • Se pueden administrar medicamentos antimicóticos tópicos de venta libre para ayudar a controlar la infección, ya sea en polvo o en crema, que generalmente contienen clotrimazol, miconazol o tolnaftato. Una vez que se resuelve el pie de atleta, se debe continuar con el medicamento de 1 a 2 semanas después de que la infección haya desaparecido de los pies para evitar su recurrencia.
    • Además:
      • Se deben mantener los pies limpios y secos, especialmente entre los dedos.
      • Se recomienda lavar bien los pies con jabón y agua y secar el área completamente y con mucho cuidado, al menos dos veces al día.
      • Se deben usar medias limpias de algodón y cambiarlas, al igual que los zapatos, lo más frecuentemente posible para mantener los pies secos.
    TRATAMIENTO
  • 39. PREVENCIÓN
  • 40.
    • Para prevenir el pie de atleta, se deben seguir estas medidas:
    • Secar completamente los pies después de bañarse o nadar
    • Usar sandalias o chancletas en los baños y piscinas públicas
    • Cambiar los calcetines lo más frecuentemente posible para mantener los pies secos, mínimo diariamente
    • Utilizar talcos antimicóticos o de secado como medida preventiva en caso de que la persona sea propensa a este problema o tenga una exposición constante a áreas en donde se sospecha su presencia (como los baños públicos)
    • Usar zapatos bien ventilados y preferiblemente hechos de un material natural como el cuero. Se recomienda alternar el uso de los zapatos diariamente, de tal manera que cada par se puede secar completamente mientras se usan otros zapatos. Igualmente, se deben evitar los zapatos con revestimiento de plástico.
    PREVENCIÓN
  • 41. ENFERMEDADES INFECCIOSAS HUMANAS SALMONELOSIS
  • 42. La salmonelosis constituye un grupo de infecciones producidas por microorganismos del género Salmonella, adquiridas por la ingestión de alimentos o bebidas contaminadas y caracterizadas por presentar síndromes febriles asociados a manifestaciones gastrointestinales o sistémicas, con frecuencia severas. El género Salmonella, definido por su conjunto de características bioquímicas, reúne cerca de 2.000 tipos serológicos. Cada tipo serológico a su vez está caracterizado por antígenos específicos que pueden ser identificados mediante pruebas serológicas. Existen tres tipos de Salmonella, la S.choleraesuis, la S.typhi y la S. enteritidis.
  • 43. La puerta de entrada es la vía digestiva. El bacilo debe sobrepasar la barrera defensiva representada por la acidez gástrica. Son más susceptibles los individuos con aclorhidria y aquellos que ingieren antiácidos. El agente que consigue sobrevivir las primeras 24 a 72 horas en el intestino, penetra el epitelio donde se multiplica y produce alteraciones histopatológicas. En el caso de la fiebre tifoidea los bacilos buscan un hábitat intracelular, lo que corresponde a la llamada fase mesentérica en la cual los gérmenes penetran a los ganglios y continúan multiplicándose para posteriormente pasar a la circulación sanguínea y a las placas de Peyer, órganos linfoides del intestino. Muchas de las manifestaciones de la fiebre tifoidea son causadas por los metabolitos del ácido araquidónico, los radicales libres de oxígeno y otros mediadores liberados por las células mononucleares y los macrófagos.
  • 44.
    • MANIFESTACIONES CLINICAS
    • Las manifestaciones clínicas de las salmonelosis se presentan básicamente bajo tres modalidades:
    • fiebres entéricas entre las cuales la más común es la fiebre tifoidea producida por la Salmonella typhi ;
    • gastroenteritis producidas por varios tipos, entre ellas la S.typhimurium.
    • septicémica, caracterizada por la bacteremia asociada a lesiones focales debida frecuentemente a la S.choleraesuis.
    • Dentro de las manifestaciones clínicas comunes está la fiebre acompañada de dolor abdominal, evacuaciones intestinales frecuentes, líquidas, de aspecto verdoso, fétidas, mucoides y en ocasiones con estrías de sangre .
  • 45. FIEBRES ENTERICAS (FIEBRE TIFOIDEA) Es clásico dividir las manifestaciones clínicas de la fiebre tifoidea de acuerdo a su evolución en semanas o septenarios. Se sabe que la salmonella tiene un período de incubación que se calcula en aproximadamente 10 días. La enfermedad tiene un período inicial de una semana caracterizado por la aparición de fiebre, en forma escalonada y progresiva asociada a cefalea intensa, astenia y anorexia. En el segundo período correspondiente a la segunda y tercera semanas, los síntomas se acentúan, la fiebre se estabiliza, la cefalea es continua y no responde a los analgésicos comunes, el estado de conciencia se altera y el paciente entra en estado de sopor está delirante e indiferente (tiphus), presenta diarrea profusa y signos de deshidratación; en la piel aparecen como elementos caracteríticos las "manchas rosadas". En 60-70% de los casos puede observarse esplenomegalia.
  • 46. El cuarto período corresponde al estadio de declinación; la fiebre empieza a disminuir en forma progresiva; mejoran el estado de conciencia, la cefalea, las manifestaciones gastrointestinales y el paciente inicia la recuperación. Las complicaciones pueden presentarse en cualquier órgano, sin embargo las más severas y más temidas son la hemorragia digestiva y la perforación intestinal. Otras complicaciones de las salmonelosis son los aneurismas micóticos los cuales han sido descritos a nivel de la aorta abdominal, las arterias poplítea, ilíaca y carótida. Esta condición requiere un diagnóstico temprano y de tratamiento médico y quirúrgico debido al riesgo de hemorragias cataclísmicas .
  • 47. Tratamiento específico: en la actualidad se dispone de varios antimicrobianos útiles para el tratamiento de las infecciones pos salmonella, dentro de las cuales están el cloramfenicol, la ampicilina, la amoxacilina, el sulfametoxazol - trimetoprim, las cefalosporinas de tercera generación, como la cefotaxina, la cefoperazona, la ceftriaxona; y las fluoroquinolonas como la ciprofloxacina y la ofloxacina. Medidas generales: dentro de ellas están el reposo, los cuidados de enfermería que permitan mantener el control del estado de conciencia, la tensión arterial, el pulso, la diuresis, evitar las úlceras cutáneas, las lesiones de la boca, los ojos, o detectar en forma temprana cualquier complicación. Se deben mantener una adecuada hidratación y el control de líquidos y electrolitos. No se recomienda el uso de la aspirina por el riesgo de producir hipotermia profunda o hipotensión; tampoco es recomendable el uso de antidiarréicos pues la falta de motilidad intestinal puede producir perforación intestinal.
  • 48.  
  • 49. Mecanismo de transmisión Las Salmonellas viven en el tracto intestinal de humanos y algunos animales como: ganado, aves de corral, mascotas domésticas, reptiles y tortugas. El contagio se produce al ingerir alimentos contaminados, en especial aquellos de origen animal, incluyendo carnes rojas, aves de corral, huevos y leche no pasteurizada, aunque puede ocurrir al ingerir frutas, verduras o arroz. Los alimentos contaminados pueden lucir y oler normalmente. Las altas temperaturas eliminan completamente al microbio, por lo que resulta imposible contagiarse ingiriendo alimentos de origen animal fritos a altas temperaturas o cocidos apropiadamente. Sin embargo, la contaminación de los alimentos después de ser cocinados es factible, caso que sean tocados por manos que se encuentren impregnadas con Salmonellas, como ocurre cuando no se lavan antes de comer o de preparar los alimentos. También se puede contagiar Salmonellas al tocar mascotas enfermas.
  • 50. Mary Mallon, también conocida como María Tifoidea, fue la primera persona en ser identificada como una portadora sana de fiebres tifoideas en los Estados Unidos . Este caso adquirió gran fama, en parte por la obstinación, por parte de la protagonista, de negar que ella fuera la causante de la aparición de la enfermedad, rehusándose por tanto a dejar de trabajar como cocinera . Las autoridades de salud pública la obligaron a entrar en cuarentena en dos ocasiones, y murió durante la segunda de una neumonía (y no de fiebre tifoidea ). Mary Mallon emigró de Irlanda a Estados Unidos. Entre 1900 y 1907 trabajó como cocinera en Nueva York , y durante este periodo infectó a 22 personas. Pasó por diferentes familias que enfermaban al poco tiempo de su llegada. Esto la obligó a ir de familia en familia, lo que contribuyó a que la enfermedad se extendiera aún más. Aunque se negó en numerosas ocasiones a proporcionar muestras analizables, las autoridades consiguieron demostrar que era portadora . Tras una cuarentena de tres años, fue liberada a condición de que no trabajase con comida . Mary Mallon cambió su nombre por el de Mary Brown y volvió a trabajar como cocinera , tras lo cual se produjeron otros 25 infectados y 2 muertos. Tras ser localizada de nuevo, le fue impuesta una cuarentena de por vida.
  • 51. Enfermedades infecciosas humanas Enfermedad de Creutzfeldt-Jakob
  • 52.  
  • 53. CREUTZFELDT-JAKOB
  • 54.  
  • 55. ENFERMEDADES INFECCIOSAS HUMANAS SIDA
  • 56. SIDA
  • 57.  
  • 58. LOS MICROORGANISMOS EN LOS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS CICLO DEL NITRÓGENO
  • 59. CICLOS BIOGEOQUÍMICOS Los ciclos biogeoquímicos describen los procesos de transformación de los elementos químicos por la actividad de los seres vivos, y su intercambio entre los componentes bióticos y abióticos de la exosfera. El papel de los microorganismos en los ciclos biogeoquímicos es muy importante, ya que además de actuar como productores y consumidores, solo ellos actúan como descomponedores de la materia orgánica y su transformación en materia Inorgánica (mineralización), para que nuevamente pueda ser utilizada por los productores. Los microorganismos son por tanto esenciales en el reciclado de la materia en los Ecosistemas.
  • 60.  
  • 61.  
  • 62.  
  • 63.  
  • 64.  
  • 65. EL CICLO DEL NITRÓGENO