SlideShare a Scribd company logo
UNITAT 17
  Microorganismes:
malalties i biotecnologia


                            1
Què estudiarem?
1.   Els microorganismes patògens
2.   Les malalties infeccioses
3.   Estudi i control dels microorganismes
4.   La biotecnologia microbiana
5.   Els microorganismes i els cicles
     biogeoquímics


                                             2
1. Els microorganismes patògens
• Molts      microorganismes     parasiten    altres
  organismes provocant-los un prejudici.
• Les malalties infeccioses tenen el seu origen en
  aquesta relació interespecífica.
• Es la cara negativa dels microorganismes.
• El cos humà està format per unes 1014
  cèl·lules, de les que, aproximadament, el 10%
  son humanes, la resta són microorganismes
  associats.
• En      la    seva    gran    majoria    aquests
  microorganismes no són patògens.
• La flora normal pot arribar a ser localment molt
  abundant. Exemple: l’intestí gruixat té al voltant
  de 1011microorganismes/gram.
                                                   3
• Microorganisme patogen:
  – Aquell que causa una malaltia.
  – Exemple: Mycobacterium tuberculosis       (bacil   de
    Koch), causant de la tuberculosis.
• Flora microbiana (microbiota normal):
  – Viu en el nostre organisme sense perjudicar-nos.
  – Exemple: Enterobacteris intestinals o estafilococs de
    la pell.
• Patògens oportunistes:
  – Habitualment no provoquen cap malaltia, però en
    situacions de debilitament immunitari si ho fan.
  – Exemple: Candida albicans, llevat.


                                                        4
5
1.1. Malalties infeccioses

• Alguns    conceptes       sobre      malalties
  infeccioses:
  – Epidèmia: Molts casos d'individus malalts de
    la mateixa malaltia en una comunitat
    determinada o una àrea geogràfica petita.
  – Pandèmia: Malaltia infecciosa distribuïda per
    una zona extremadament àmplia de la Terra.
  – Malaltia endèmica: Afecta de manera
    constant a una comunitat determinada però
    amb una incidència no gaire alta en la
    població.
                                                6
– Zoonosis: Es produeix primàriament en
  animals com el bestiar boví, els porcs, els
  gossos, els ratpenats i els conills. Pot
  transmetre  secundàriament    a   l'espècie
  humana.




– Reservoris: Llocs on els microorganismes
  patògens poden sobreviure fora dels hostes i
  des d'on poden iniciar la infecció. En alguns
  casos, el reservori i la font d’infecció són el
  mateix organisme.
                                                7
– Vectors: Éssers vius que són imprescindibles
  per a la transmissió del microorganisme
  patogen fins a l'hoste definitiu. Exemple: Mosca
  tse-tse es vector del Trypanosoma que causa la
  malaltia de la son.




– Individus portadors: Persones que, tot i no
  tenir símptomes de la malaltia, duen a l'interior
  el microbi patogen i són, per tant, transmissors
  potencials de la malaltia.
– Quarantena: Aïllament        o limitació      de
  moviments de persones i animals que estan
  infectats.
                                                  8
– Patogenicitat: Capacitat d’un microorganisme
  de produir una malaltia.
– Virulència: Grau de patogenicitat d’un
  microorganisme.
– Infecció: Proliferació de microorganismes
  patògens en alguna part del cos d’una persona,
  animal o planta. Exemples: faringitis, infecció
  de la faringe; pneumònia, infecció de pulmó.
– Septicèmia: Presencia de bacteris en sang,
  amb infecció generalitzada en tot el cos.




                                                9
1.2. Infecció microbiana
• El primer pas que fa un microbi quan infecta un ésser viu
  és adherir-se a les cèl·lules de l'hoste. En aquesta
  adherència sol haver especificitat d'hoste i de teixits.
• Alguns microbis patògens poden produir efectes nocius
  quan es troben fixos a les superfícies dels teixits, la
  situació més freqüent és que penetrin a través dels
  epitelis mitjançant petites ruptures.
• Inicialment es produeix un focus d'infecció situat molt a
  prop del lloc d'entrada del microbi, on aquest es localitza
  i es reprodueix.
• Després els microbis accedeixen a la circulació
  sanguínia, a les vies limfàtiques i als ganglis limfàtics, on
  comença la defensa immunològica.
• Quan accedeixen a la circulació sanguínia poden afectar
  a altes parts del cos.
                                                              10
1.3. Factors de virulència
• El factor de virulència és el mecanisme pel qual
  els microorganismes són patògens (degut a les
  substàncies amb efectes tòxics que ells
  produeixen).
• Els principals tipus són:
  – Toxines:      Són     substàncies       produïdes per
    microorganismes, principalment bacteris, que tenen
    efecte tòxic o verinós en els teixits de l'hoste.
     •   Exotoxines: Solen ser proteïnes que tenen una gran
         especificitat per a determinats teixits.
     •   Endotoxines: Són molècules estructurals de la membrana
         de la paret cel·lular dels bacteris Gram -.

                                                              11
– Enzims extracel·lulars: Els més representatius
  són la hialuronidasa, la coagulasa, la lecitinasa,
  la leucocidina i les hemolisines.
  •   La hialuronidasa és produïda per bacteris com
      Sthaphylococcus aureus i Streptococcus pyogenes.
      Hidrolitza l’àcid hialurònic que debilita la cohesió entre
      cèl·lules i facilita la invasió.



  •   Clostridium perfingens secreta lecitinasa que
      hidrolitza els lípids de membrana de la cèl·lula hoste.
  •   Alguns Staphylococcus produeixen coagulases que
      transformen el fibrinogen del plasma sanguini en
      fibrina, que envolta els bacteris i els protegeix de
      l’acció de macròfags sanguinis.
                                                              12
2. Les malalties infeccioses
• Les malalties infeccioses es poden
  classificar en funció dels microorganismes
  que les provoquen o segons el mitjà pel
  qual son transmeses.
• Les malalties es transmeten per:
  – Contacte directe.
  – A través de l’aire.
  – Per via sexual.
  – Per l’aigua o els aliments.
  – Per animals.
                                           13
2.1. Malalties transmeses per contacte
                  directe
• Els microorganismes aprofiten les escletxes de la
  pell (ferides o incisions) per envair els hostes.
• Per prevenir és important tractar les ferides amb
  agents desinfectants.
• Les més importants són:
  – Ràbia:
     •   Malaltia vírica (produïda per Rhabdovirus), que ataca al sistema
         nerviós.
     •   Es transmet per mossega da de gossos, ratpenats,etc.
     •   Els símptomes apareixen a les vuit setmanes (febre,
         al·lucinacions, etc).

                                                                       14
– Tètanus:
  •   Malaltia del sistema nerviós produïda pel bacteri
      Clostridium tetani.
  •   Produeix una potent endotoxina (la mortalitat és
      superior al 50%).
– Dermatomicosi:
  •   Causat per fongs dermatòfits que provoquen lesions
      a la pell (es tracta amb fungicides).
– Gangrena gasosa:
  •   Infecció bacteriana que produeix gasos dintre del
      teixit gangrenat.
  •   És una forma mortal de gangrena produïda per
      Clostridium perfringens.

                                                      15
2.2. Malalties transmeses a través de
                  l’aire
• Molts microorganismes es transmeten per l’aire; la
  persona sana es contagia inhalant microorganismes
  presents a l’aire.
• Els patògens procedeixen de la tos, esternuts o per
  petites gotes alliberades per la persona malalta.
• Les més importants són:
   –   Refredat comú (Rhinovirus).
   –   Grip (Ortomixovirus).
   –   Xarampió (Paramixovirus).
   –   Galteres (Paramixovirus).
   –   Varicel·la (Varicela-zoster).
   –   Faringitis (Streptococcus pyogenes o Haemophilus influenzae).
   –   Tuberculosi (Mycobacterium).
   –   Pneumònia (Bacteris, virus, fongs o paràsits).
   –   Diftèria (Corynebacterium diphtheriae).

                                                                       16
• Les que estudiarem són:
  – Refredat comú:
     •   Afecta als epitelis de les fosses nasals i de la faringe.
     •   Provoca congestió nasal, tos, febre, etc.
  – Grip:
     •   Infecta les vies respiratòries superiors i a vegades el pulmó.
     •   Provoca febre alta, dolors de cap, fatiga, etc.
  – Xarampió:
     •   Ataca a les vies respiratòries.
     •   Provoca tos, febre, enrogiment d’ulls, etc.
  – Galteres:
     •   Infecció al conducte respiratori superior i inflamació de les
         glàndules salivals.
     •   Pot afectar a testicles, pàncrees i cervell.


                                                                          17
2.3. Malalties transmeses per via sexual

 • Clàssicament conegudes com venèries (Venus,
   deessa de l’amor). Actualment són conegudes
   com a malalties de transmissió sexual (MTS).
 • Malalties esteses arreu del món, amb
   rellevància epidemiològica.
 • Sobretot afecten a la població adolescent-jove
   fins als 30 anys.
 • La majoria tenen tractament.
 • Algunes d'elles, com les produïdes per virus,
   mai curen de manera definitiva.
 • No només es transmeten per via sexual.
                                                18
• Les més importants són:
  – Sida:
     •   Provocada pel retrovirus VIH.
     •   Ataca als limfòcits T i els destrueix provocant la disminució de les
         defenses i causant múltiples infeccions a l’organisme que poden
         conduir a la mort.
     •   Té una fase asimptomàtica que pot durar anys.
     •   Tot i que en els darrers anys hi ha hagut avanços, encara no és pot
         curar.
  – Herpes genital:
     •   Provocada pel Herpesvirus.
     •   Causa infeccions i butllofes a l’anus, uretra, vagina i penis.
     •   De moment és incurable però existeixen medicaments que alleugen
         els efectes.
  – Hepatitis B :
     •   Causada pel Picornavirus.
     •   Afecta a les cèl·lules del fetge alterant el funcionament d’aquest
         òrgan i provocant nàusees, vòmits, febre i engroguiment de la pell.
     •   Es contagia a través de transfusions sanguínies, xeringues i agulles
         contaminades i en el naixement.

                                                                         19
– Gonorrea:
   •   Causada pel bacteri Neisseria gonorrhoeae.
   •   Provoca la inflamació de la mucosa vaginal de la dona i a l’home
       provoca infecció del canal uretral causant dolor a l’hora d’orinar.
   •   Pot causar esterilitat en l’home.
– Sífilis:
   •   Causada pel bacteri Treponema pallidum.
   •   Provoca lesions a la pell, als genitals i a altres zones del cos.
   •   Si s’estén pot afectar el sistema nerviós (bogeria) i els vasos
       sanguinis.
– Candidiasi vaginal.
   •   Causada pel fong Candida albicans.
   •   Inflamació de les parets de la vagina i uretritis a ambdós sexes.
– Tricomonosi:
   •   Causada pel protozou Trichomona vaginalis.
   •   Infecció a la uretra en ambdós sexes.
   •   A la dona provoca vaginitis i dolor en orinar i a l’home infecció de
       la pròstata i de les vesícules seminals.
                                                                           20
2.4. Malalties transmeses per l’aigua o
              els aliments
• Les malalties infeccioses transmeses per
  l’aigua o els aliments es poden contraure
  per:
  – Proliferació del microorganisme patogen a
    l’animal que s’ingereix.
  – Ingestió de les toxines que ha produït el
    microorganisme (sense necessitat de que hi
    estigui present el microorganisme patogen).
• La major part d’aquestes malalties afecten
  al tracte digestiu (en menor part afecten al
  cor, sistema nerviós, etc).
                                              21
• Aquests microorganismes es solen trobar de
  manera natural en els aliments que ingerim:
  – Grans de cereals:
     •   Floridures i llevats que passen al pa en el procés d’elaboració.
  – Carns:
     •   Mal manipulades o conservades.
     •   El més habitual Trichinella spiralis, que causa la triquinosi.
  – Peix fresc i marisc:
     •   Enterobacteries, virus i cucs com l’Anisakis.
  – Llet fresca:
     •   En el processament manual, transport o emmagatzematge pot
         incorporar bactèries com E. coli, Salmonella, Staphylococcus,
         Lactobacillus o Acinetobacter.
  – Sucs, espècies i condiments:
     •   Poden   contenir   bacteris     (Bacillus, Clostridium  o
         Pseudomonas) i fongs (Aspergillus, Saccharomyces, Candida,
         etc.)

                                                                          22
Anisakis      Salmonella   E. coli




Clostridium      Candida   Pseudomonas

                                         23
• L’emmagatzematge inadequat dels aliments i les
  condicions sanitàries en el transport, manipulació i cuinat
  dels aliments pot causar malalties infeccioses.
• Principals malalties transmeses per l'aigua i els aliments:
   – Disenteria amèbica o amebiasi:
      •   Es produeix pel protozou Entamoeba histolytica a través de l’aigua o
          d’aliments contaminats.
   – Poliomielitis:
      •   Afecta a la faringe i a l’intestí i està provocada pel Poliovirus.
      •   Els casos greus causa paràlisi de cames.
   – Hepatitis A:
      •   Inflamació del fetge causada pel Picornavirus.
   – Botulisme:
      •   Malaltia produïda pel bacteri Clostridium botulinum i que afecta al
          SNC provocant visió doble, dificultat en parlar i paràlisi del diafragma.
   – Salmonel·losi:
      •   Causada per la proliferació del bacteri Salmonella spp i que provoca
          diarrees i vòmits.
      •   Es transmet a través dels ous, la llet i els seus derivats.

                                                                                 24
Disenteria amèbica o amebiasi
                                25
2.5. Malalties transmeses per animals

• Certs animals poden contagiar malalties,
  picant o contaminant aliments.
• Els animals vectors poden ser de dos
  tipus:
  – Vectors       mecànics:        Transporten els
    microorganismes en certes zones del cos,
    com les potes, els apèndix bucals, etc.
  – Vectors       biològics:       Transporten  el
    microorganisme i, a més aquest desenvolupa
    part del cicle vital dins seu.
                                                 26
Vector biològic
                  27
• Les principals malalties infeccioses transmeses per
  animals són:
  – Febre groga:
     •   El mosquit Aedes aegypti porta el virus Flavivirus a la saliva i el
         transmet per picades.
     •   Infecta el fetge, el ronyó i altres òrgans.
  – Pesta:
     •   Provocada pel bacteri Yersinia pestis que transmeten el rosegadors
         salvatges i les rates.
     •   Infla els ganglis, taques a la pell, deliri i mort.
  – Febre de les muntanyes rocalloses:
     •   Provocada pel bacteri Rickettsia rickettsi, un paràsit intracel·lular,
         transportar per les caparres dels gossos.
     •   Causa febres i mals de cap.
  – Malaltia de la son:
     •   Provocada pel protozou Tripanosoma brucei transmès per la mosca
         tse-tse.
     •   Afecta el SNC i causa la pèrdua de forces musculars.
  – Malària o paludisme:
     •   El mosquit Anopheles es vector pel protozou Plasmodium.
     •   Causa febres, calfreds, anèmia i dolors de cap i musculars.

                                                                             28
29
3. Estudi i control dels
          microorganismes

• Per poder examinar
  els microorganismes
  és necessari utilitzar
  una sèrie de tècniques
  que     en    permeten
  l’aïllament, el cultiu i
  l’estudi en condicions
  controlades           al
  laboratori.

                                  30
3.1. Medis de cultiu

• Amb els cultius bacterians es pretén fer créixer
  en el laboratori una determinada espècie que
  permeti, per exemple, la seva identificació.
• Per fer créixer bacteris és necessari un medi de
  cultiu adequat que aporti tots els requeriments
  nutricionals (aigua, sals minerals, glúcids, etc.).
• A més a més, s’han de controlar altres aspectes
  com la temperatura, presència o absència
  d’oxigen, pH, potencial redox, temps de
  creixement, etc

                                                    31
• Els medis de cultiu poden ser de dos
  tipus:
  – Medis líquids o brous de cultiu: Nutrients
    líquids que s’introdueixen en tubs d’assaig.




  – Medis sòlids: Solució de nutrients líquids
    amb agents gelificants (agar-agar).




                                               32
• Els medis de cultiu poden ser:
  – Generals: En ells creixen la majoria de
    bacteris. Exemple: LB-agar.
  – Selectius: S’afegeix al medi un determinat
    compost que inhibeix el creixement de
    bacteris que no ho toleren i permet el
    creixement d’aquells que ho toleren.
    Exemple: sals biliars per Gram +.
  – Diferencials:     Aquells    en   que   una
    determinada espècie creix d’una determinada
    manera que permet identificar-la. Exemple:
    Transformant el color en el medi.
  – Enriquits: Per bacteris que necessiten
    components especials. Exemple: Agar sang.
                                              33
• Les proves API són un sistema estandarditzat
  per l'identificació de bacteris.
• Consisteix en una plantilla amb microtúbuls amb
  medis de cultiu que permet l’estudi d’unes 20
  proves metabòliques a partir d’una única colònia
  bacteriana.




                                                 34
3.2. Creixement d’un cultiu bacterià
• El creixement bacterià té diverses fases:
  – 1. Latència: no hi ha augment de població
    (adaptació al medi).
  – 2. Exponencial o logarítmica: fase de
    creixement (la població es duplica en cada
    generació).
  – 3. Estacionària: Hi ha un equilibri entre
    reproducció i mort cel·lular.
  – 4. Decliu o mort: La població decreix per
    falta de nutrients i acúmuls de productes
    tòxics (creats pel seu propi metabolisme).

                                              35
Curva de crecimiento de un cultivo bacteriano



Logaritmo del número de células viables        2             3                       4




                                          1




                                                        Tiempo de incubación en minutos




                                                                                              36
3.3. Control dels microorganismes
• Les    substàncies     que   actuen  contra
  microorganismes       s’anomenen    agents
  antimicrobians.
• Hi ha dues categories, segons l’efecte que
  provoquen en els microbis:
  – Microbicides: maten els microorganismes.
  – Microbiostàtics: inhibeixen el creixement.
• En funció de la naturalesa de                  l’agent
  antimicrobià es pot diferenciar entre:
  – Agents antimicrobians físics.
  – Agents antimicrobians químics.
                                                       37
3.3.1. Agents antimicrobians físics

• Basats en processos físics:
  – 1. Esterilització        o    exposició     a    altes
    temperatures:
     •   S’utilitza per eliminar tota forma de vida (inclòs
         espores) d’un determinat ambient, medi o
         instrument.
     •   Es basa en fer un tractament a altes temperatures
         durant un determinat període de temps.
     •   No tots els microorganismes tenen la mateixa
         resistència a altes temperatures.
     •   Protozous i fongs moren entre 50 i 70ºC i bacteris
         entre 70 i 100ºC.

                                                          38
•   Es poden distingir dos tractaments, segons el
    tipus de calor:
•   Calor humida: produeix desnaturalització i
    coagulació de les proteïnes microbianes. Hi ha
    dos tipus:
     – Esterilització     clàssica:     120ºC      durant,
       aproximadament, 30 min. Exemple: autoclau, pots
       en conserves, etc.
     – Esterilització tipus UHT: 140ºC durant 3 segons.
       Conserva el gust i la quantitat de vitamines en els
       aliments però es conserva menys temps.
•   Calor  seca:      Origina   l’oxidació           dels
    components cel·lulars. Exemple: estufa.
                                                        39
– Pasteurització:
   •   S’utilitza per eliminar la majoria dels microorganismes dels
       aliments sense perdre les principals característiques de sabor o
       aroma.
   •   S’eleva la temperatura com a màxim a 80ºC durant uns 15-20
       segons i desprès es refreda.
– Tractament a temperatures per davall del punt de
  congelació:
   •   Es un tractament bacteriostàtic.
   •   Conserva els aliments, fàrmacs, etc.
– Radiacions electromagnètiques:
   •   Radiacions ionitzants: Ionitzen el DNA i les proteïnes, alterant la
       seva composició química.
   •   Radiacions no ionitzants: Absorbida per les molècules de DNA
       creant mutacions, inhibint o alterant la seva duplicació.
– Filtració de fluid o gas:
   •   Filtres microporosos que deixen passar el líquid o el gas, però
       retenen els microorganismes.

                                                                        40
3.3.2. Agents antimicrobians químics
• Basats en l’ús de químics. Es poden diferenciar:
  – Esterilitzants: Destrueixen formes microbianes
    presents a les superfícies. Exemples: formaldehid o
    glutaraldehid.
  – Desinfectants: Eliminen microorganismes, però no
    les espores. Es solen utilitzar per tractar superfícies.
  – Antisèptics: Eliminen microbis presents a les ferides.
    Exemples: Etanol 70%, aigua oxigenada, etc.
  – Agents quimioterapèutics: Substàncies amb
    toxicitat selectiva (només ataca als microorganismes
    que causen malaltia). N’hi ha de dos tipus:
     •   Antibiòtics: Solen ser productes metabòlics de bacteris o
         fongs filamentosos.
     •   Agents quimioterapèutics sintètics: Sulfonamides o
         sulfamides i quinolones que inhibeixen certes rutes
         metabòliques dels bacteris patògens, inhibint el seu
         creixement.
                                                                 41
•   Antibiòtics:
     – Tenen una composició molt variada, per lo que existeixen
       diferents famílies.
     – La producció d’antibiòtics per part d’aquests microorganismes
       suposa una forma de competència ecològica.
     – El seu mecanisme d’acció pot consistiren:
         • Inhibir la formació de la paret bacteriana (penicil·lina).
         • Alterar la membrana plasmàtica (polimixina).
         • Inhibir la síntesi d’àcids nucleics (rifampicina).
         • Competició amb metabòlits procariotes (sulfamides).
     – Un antibiòtic pot ser bacteriostàtic (inhibeix el creixement
       bacterià) o bactericida (mata altres bacteris).
     – Existeixen antibiòtics amb la capacitat de eliminar molts bacteris,
       reben el nom de antibiòtics d’ampli espectre.
     – La activitat bactericida d’un antibiòtic es calcula amb un
       antibiograma.
     – La concentració mínima d’antibiòtic necessari per inhibir el
       creixement bacterià es mesura amb la tècnica de concentració
       en tubs (concentració mínima inhibitòria).
                                                                         42
4. La biotecnologia microbiana

• La biotecnologia
  microbiana
  inclou processos
  industrials     que
  utilitzen
  microorganismes
  com a base per a
  obtenir productes
  d’utilitat per a les
  persones.
                                  43
4.1. Producció d’antibiòtics
• La    producció      d'antibiòtics  ha   crescut
  espectacularment des de la dècada dels
  cinquanta i té una gran importància en l'àrea de
  la medicina.
• Es coneixen uns 800 antibiòtics deguts a
  Penicillium, Bacillus i Streptomyces.
• Hi ha contribuït:
  – El descobriment d'espècies microbianes que tenen
    més capacitat de producció.
  – La millora dels medis de cultiu.
  – La selecció de soques mutants.
  – La millora en el mètode d'extracció.

                                                   44
4.2. Producció de vitamines, aminoàcids
                i enzims
 • Vitamines:
   – Algunes vitamines es fabriquen industrialment
     utilitzant els processos de fermentació microbians.
   – Exemple: producció de vitamina B12 per
     Pseudomonas i Propioni bacterium.
 • Aminoàcids:
   – Molts microorganismes poden sintetitzar aminoàcids
     a partir de precursors nitrogenats inorgànics com el
     sulfatamònic.
 • Enzims:
   – Diversos fongs i bacteris produeixen enzims en més
     quantitat dels que poden utilitzar, de manera que
     expulsen les molècules sobreres.
   – Exemple: amilases, proteases, renina, etc.

                                                        45
4.3. Processos de fermentació
• Els processos industrials que utilitzen els
  microorganismes com a base per l'obtenció dels
  seus productes constitueixen l'anomenada
  biotecnologia microbiana.
• Les fermentacions a escala mundial es duen a
  terme en els anomenats fermentadors (dipòsits
  de diferent capacitat en els quals hi ha un líquid
  que és el medi de cultiu del microorganisme).
• El medi de cultiu i els microbis industrials es
  barregen amb un sistema de pales intern que
  s'anomena impulsor.
• La transformació del substrat en el producte
  s'anomena fermentació.
                                                   46
• L'etanol:
  – És una de les substàncies més importants
    que s'obtenen en els fermentadors industrials.
  – És un dissolvent orgànic utilitzat comunament
    en la indústria química.
  – És una substància pròpia de les begudes
    alcohòliques.
  – Les begudes alcohòliques s’obtenen de les
    fermentacions produïdes pels llevats:
    •   Vi: Sacharomices cerevisae i S. ellipsoideus.
    •   Sidra: S. apiclatus.
    •   Cervesa i pa: S. cerevisae.

          Glucosa (C6H12O6)   2 etanol (CH3–CH2OH) + 2 CO2

                                                             47
• L‘àcid làctic:
      – És una molècula que poden produir bacteris,
        com Lactobacillus bulgaricus, degradant
        parcialment la lactosa.
      – Aquesta molècula té una gran varietat d'usos:
           •   Lactat de ferro en el tractament d’anèmia.
           •   Lactat de calci pel tractament de deficiències de
               calci.
           •   Lactat de sodi per fer substàncies plastificants.
      – El medi de cultiu es un líquid (sèrum de llet)
        constituït per una solució aquosa de lactosa,
        sals i vitamines.

Lactosa (C12H22O11) + H2O   2 glucosa (C6H12O6)   4 ácido láctico (CH3–CHOH–COOH)


                                                                               48
• L‘àcid acètic o vinagre:
  – La producció d’àcid acètic (vinagre) la duen a
    terme     els     bacteris   Acetobacter       o
    Gluconobacter.
  – Es produeix per una degradació incompleta
    de l’etanol (amb oxigen, per lo que no es una
    vertadera fermentació).
  – El substrat del que es parteix pot ser vi, sidra
    o alcohol etílic.

 2 etanol (CH3–CH2OH) + 2 O2   2 ácido acético (CH3–COOH) + 2 H2O



                                                                    49
4.3.1. Exemples
• Elaboració de vi:
  – S’obté per fermentació del suc de raïm (glucosa i
    fructosa), que dóna alcohol etílic i CO2.
• Elaboració de cervesa:
  – Es dóna per fermentació alcohòlica de cereals (ordi).
• Elaboració de pa:
  – Te lloc per una fermentació alcohòlica duta a terme
    per S. cerevisae.
• Elaboració de formatge i iogurt:
  – Es dóna per una fermentació làctica que transforma
    els glúcids senzills de la llet en lactat.
  – Ho realitzen bacteris com Lactobacillus o
    Lactococcus.
                                                            50
4.4. Microorganismes i control de
          plagues d’insectes
• Recentment, alguns microorganismes
  s’han utilitzat com bioinsecticides degut a
  la seva capacitat entomopatògena
  (capacitat d’infectar els adults o larves
  d’insectes i matar-los o produir toxines).
• Les toxines dels microbis entomopatògens
  no solen produir efectes nocius.



                                            51
4.5. Microorganismes i indústria
              alimentària
• Alguns microorganismes no patògens poden
  contaminar els aliments de consum general.
• Per aquesta raó s’ha establert un protocol
  d’anàlisi microbiològic d’aliments:
  – Determinar al grup al que pertanyen.
  – Tipus de metabolisme.
  – Quantificació de microorganismes a l’aliment (núm.
    màxim / mg o ml en cada aliment).
  – Preservació de l’aliment abans del consum.
• Hi    ha     microorganismes    que   permeten
  l’elaboració     d’aliments  (fermentació  del
  formatge, etc.).
                                                     52
4.6. Microorganismes i enginyeria
               genètica
• Enginyeria genètica:
  – Tecnologia que permet modificar el conjunt de gens
    d’un organisme introduint-hi gens que procedeixen
    d’un altre ésser viu (de la mateixa o diferent espècie).
• Per realitzar una transferència de gens es
  necessita una cèl·lula donant (ex. cèl·lula
  humana) i una cèl·lula receptora (ex. cèl·lula
  bacteriana).
• Quan la cèl·lula receptora rep el material genètic
  de la cèl·lula donadora, aquesta reprodueix
  l’expressió d’aquest material.
                                                           53
• Per transferir el material genètic d’una cèl·lula a
  una altra són necessàries les passes següents:
   – Obtenció de DNA donant:
      •   Primer s’ha de localitzar el gen que es vol extraure. Per
          poder tallar el DNA s’utilitzen enzims de restricció (tant del
          material genètic de la cèl·lula donant com del plasmidi).
   – Tractament de DNA-lligasa (lligació):
      •   Permet inserir el gen de la cèl·lula donadora en el plasmidi
          (plasmidi recombinant).
   – Transformació:
      •   Els plasmidis recombinats s’uneixen als bacteris, obtenint
          bacteris modificats.
   – Clonació de gens:
      •   Els bacteris modificats s’aïllen i es cultiven per obtenir clons.
• Aquesta tècnica                encara         presenta         alguns
  problemes:
   – Unions incorrectes del gen en el plasmidi.
   – Inestabilitat del plasmidi recombinant dins del bacteri.
                                                                              54
4.7. Microorganismes i depuració
          d’aigües residuals
• A les plantes depuradores d'aigües residuals, el
  tractament secundari permet eliminar les
  substàncies orgàniques indesitjables amb l'ús
  de diferents microorganismes.

• Aquests microorganismes
  digereixen     la   matèria
  orgànica de l’aigua de
  rebuig i després l’oxiden
  mitjançant reaccions de
  fermentació i respiració.

                                                 55
5. Els microorganismes i els
       cicles biogeoquímics
• Molts elements químics estan sotmesos a
  circuits   cíclics   anomenats      cicles
  biogeoquímics.
• El paper dels microorganismes en aquests
  cicles es basa en dos tipus de processos:
  – Descomposició de la matèria orgànica
    complexa morta en matèria orgànica senzilla.
  – Mineralització de la matèria orgànica en
    matèria inorgànica.

                                               56
5.1. Microorganismes i cicle del carboni
 • El carboni constitueix l’esquelet de totes les
   biomolècules orgàniques.
   – Els microorganismes fotòtrofs agafen el diòxid de
     carboni atmosfèric i fixen el carboni en molècules
     orgàniques (CH2O)n en presència de la llum.
   – Els microorganismes desintegradors duen a terme
     o bé una fermentació butírica (Bacillus amilobacter,
     Clostridium butiricum) per la qual descomponen
     restes vegetals o bé una fermentació pútrida
     (Bacterium linens, Clostridiums porogenes) on es
     descompon la matèria orgànica de tipus proteic.
   – Certs fongs utilitzen la cel·lulosa i la lignina com a
     font de carboni i energia produint substàncies
     orgàniques pudents i diòxid de carboni.
   – Els arqueobacteris poden produir metà .
                                                          57
Cicle del carboni




                    58
5.2. Microorganismes i cicle del sofre
• El sofre es sol trobar en les roques i els sediments en
  forma de minerals de sulfat (SO42-) o en forma de
  minerals de sulfit(S2-).
• Els bacteris tenen un paper molt important en la
  transformació dels compostos de sofre:
   – Bacteris oxidants de sofre (Thiobacillus): oxiden el sofre
     elemental o el sulfur, produint sulfat (SO42-).
   – Bacteris reductors de sulfats (Desulfovibrio): utilitzen els
     sulfats (SO42-), en condicions anaeròbiques, com a acceptor
     d’electrons i el transformen en sulfurs (abundants en medis
     aquàtics).
• Al sòl només certs bacteris, fongs i plantes poden
  utilitzar els sulfats i reduir-ho a sulfur d’hidrogen (H2S),
  d’aquesta manera, el sofre podrà ser incorporat a
  biomolècules com les proteïnes.
                                                                59
Cicle del sofre




                  60
5.3. Microorganismes i cicle del ferro
• En la matèria mineral, el ferro es troba en forma de
  compostos ferrosos o fèrrics.
• En els éssers vius, el ferro forma part d'algunes
  molècules orgàniques (hemoglobina, citocroms, etc.).
• Alguns bacteris anaerobis (Thiobacillus ferroxidans) són
  capaços de reduir els minerals de ferro en estat fèrric a
  ferrós. Aquesta reducció permet posar aquet element a
  disposició d’altres éssers vius.
• La biolixiviacó o lixiviació microbiana consisteix en la
  reducció de metalls contaminants presents al sòl gràcies
  a l’acció dels microorganismes.
• Una altra aplicació ambiental es la bioacumulació.
  Alguns microorganismes tenen la capacitat d’absorbir de
  l’ambient determinants compostos com metalls pesats
  (plom o cadmi) o elements radioactius (cesi) i per això
  són utilitzats com bioindicadors.
                                                          61
5.4. Microorganismes i cicle del nitrogen

 • El nitrogen està a disposició dels éssers
   vius en forma de nitrats (NO3-) al sòl i a
   l’aigua i en forma gasosa (N2) a
   l'atmosfera.
 • En funció de l’etapa del cicle on
   intervenen els bacteris es classifiquen en:
   – Desintegradors.
   – Nitrificants del sòl.
   – Desnitrificants.
   – Fixadors de nitrògen.
                                             62
• Bacteris desintegradors:
   – Són bacteris que degraden els compostos orgànics nitrogenats
     mitjançant fermentacions pútrides, produint amoníac.
   – Transformen en amoníac la urea i l’àcid úric que excreten els
     animals.
   – L’acció d’aquests microorganismes va enriquint els sòls amb
     amoníac (amonificació).
• Bacteris nitrificants del sòl:
   – La nitrificació es la transformació de l’amoni en nitrats,
     mitjançant una oxidació aeròbica.
   – Es du a terme en dues fases:
      •   Nitrosació: pas d’amoníac a nitrits (NO2-). Nitrosomones.
      •   Nitratació: pas de nitrits a nitrats (NO3-). Nitrobacter.
   – Nitrobacter i Nitrosomones són bacteris descomponedors.
   – Com a resultat de la putrefacció dels organismes vius es
     produeix amoníac que les plantes no utilitzen; els bacteris
     nitrificants ho transformen en nitrats absorbibles.


                                                                      63
• Bacteris desnitrificants:
  – La desnitrificació es la transformació de nitrats en
    nitrogen gasós.
  – Per una banda, aquets procés torna el nitrogen a
    l’atmosfera tancant el cicle i disminuint la quantitat de
    nitrats a l’aigua i per altra banda, empobreix els sòls.
• Bacteris fixadors de nitrogen:
  – La fixació biològica del nitrogen consisteix en la
    transformació del nitrogen atmosfèric en amoníac o
    amoni del sòl.
  – Ho realitzen gràcies a l’enzim nitrogenasa:
     •   En el sòl: Azotobacter, Clostridium.
     •   En simbiosis amb plantes es troba el bacteri Rhizobium.
     •   A l’aigua: Cianobacteris del fitoplàncton i fongs en simbiosis amb
         plantes.
  – Aquest procés és important per captar el nitrogen inert
    (inservible per la majoria dels organismes) i transformar-
    lo biològicament per la síntesi de proteïnes i àcids
    nucleics.
                                                                        64
Cicle del nitrogen




                     65
5.5. Microorganismes i cicle del fòsfor

• El fòsfor es troba a les roques fosfatades de
  l’escorça terrestre.
• Mitjançant meteorització química o dissolució
  s’alliberen fosfats (PO43-)que passen al sòl o a
  l’aigua on seran assimilats per les plantes.
• Nombrosos microorganismes (descomponedors
  de matèria orgànica) incorporen els fosfats
  inorgànics del sòl i els solubilitzen en fosfats
  utilitzables per les plantes.


                                                 66
Cicle del fòsfor




                   67
5.6. Microorganismes i degradació
           d’hidrocarburs
• Alguns microorganismes aeròbics (bacteris,
  llevats i florits) són capaços d'utilitzar els
  hidrocarburs com a font de matèria orgànica per
  al seu metabolisme.
• Una        aplicació   interessant      d’aquests
  microorganismes      es     la   bioremediació,
  utilització d’organismes vius per eliminar
  contaminants ambientals (petroli, etc).
• Un dels bacteris més utilitzats en bioremediació
  es el gènere Pseudomones; aquests bacils
  Gram – metabolitzen compostos orgànics
  contaminants, produint substàncies innòcues.
                                                  68

More Related Content

What's hot

Biologia 2n Batxillerat. UD20. Biotecnologia i enginyeria genètica
Biologia 2n Batxillerat. UD20. Biotecnologia i enginyeria genèticaBiologia 2n Batxillerat. UD20. Biotecnologia i enginyeria genètica
Biologia 2n Batxillerat. UD20. Biotecnologia i enginyeria genètica
Oriol Baradad
 
T4 anabolisme heteròtrof
T4 anabolisme heteròtrofT4 anabolisme heteròtrof
T4 anabolisme heteròtrof
montsejaen
 
Biologia 2n Batxillerat. U07. La cèl·lula. El nucli
Biologia 2n Batxillerat. U07. La cèl·lula. El nucliBiologia 2n Batxillerat. U07. La cèl·lula. El nucli
Biologia 2n Batxillerat. U07. La cèl·lula. El nucli
Oriol Baradad
 
Problemes genetica mendeliana
Problemes genetica mendelianaProblemes genetica mendeliana
Problemes genetica mendeliana
Biologia i Geologia
 
Biologia 2n Batxillerat. U12. Reproducció cel·lular
Biologia 2n Batxillerat. U12. Reproducció cel·lularBiologia 2n Batxillerat. U12. Reproducció cel·lular
Biologia 2n Batxillerat. U12. Reproducció cel·lular
Oriol Baradad
 
T1 metabolisme i enzims 2n bat (1)
T1 metabolisme i enzims 2n bat (1)T1 metabolisme i enzims 2n bat (1)
T1 metabolisme i enzims 2n bat (1)
montsejaen
 
Biologia 2n Batxillerat. U09. La membrana plasmàtica. Orgànuls membranosos
Biologia 2n Batxillerat. U09. La membrana plasmàtica. Orgànuls membranososBiologia 2n Batxillerat. U09. La membrana plasmàtica. Orgànuls membranosos
Biologia 2n Batxillerat. U09. La membrana plasmàtica. Orgànuls membranosos
Oriol Baradad
 
73. L'enginyeria genètica
73. L'enginyeria genètica73. L'enginyeria genètica
73. L'enginyeria genètica
Dani Ribo
 
Catabolisme
CatabolismeCatabolisme
67. Les mutacions gèniques
67. Les mutacions gèniques67. Les mutacions gèniques
67. Les mutacions gèniques
Dani Ribo
 
Anabolisme heteròtrof
Anabolisme heteròtrofAnabolisme heteròtrof
Anabolisme heteròtrof
Jordi Bas
 
Biologia 2n Batxillerat. U08.Citosol i estructures no membranoses
Biologia 2n Batxillerat. U08.Citosol i estructures no membranosesBiologia 2n Batxillerat. U08.Citosol i estructures no membranoses
Biologia 2n Batxillerat. U08.Citosol i estructures no membranoses
Oriol Baradad
 
Immunologia
ImmunologiaImmunologia
Immunologia
jcarmonaespinosa
 
Els àcids nucleics
Els àcids nucleicsEls àcids nucleics
Els àcids nucleics
Anna Giro
 
Genetica de poblacions
Genetica de poblacionsGenetica de poblacions
Genetica de poblacions
montsejaen
 
Biologia 2n Batxillerat. UD15. Alteracions de la informació genètica
Biologia 2n Batxillerat. UD15. Alteracions de la informació genèticaBiologia 2n Batxillerat. UD15. Alteracions de la informació genètica
Biologia 2n Batxillerat. UD15. Alteracions de la informació genètica
Oriol Baradad
 
44. L'aparell de golgi
44. L'aparell de golgi44. L'aparell de golgi
44. L'aparell de golgi
Dani Ribo
 
Biologia 2n Batxillerat. U04. Els lípids
Biologia 2n Batxillerat. U04. Els lípidsBiologia 2n Batxillerat. U04. Els lípids
Biologia 2n Batxillerat. U04. Els lípids
Oriol Baradad
 
41. els cilis i els flagels
41. els cilis i els flagels41. els cilis i els flagels
41. els cilis i els flagels
Dani Ribo
 

What's hot (20)

Biologia 2n Batxillerat. UD20. Biotecnologia i enginyeria genètica
Biologia 2n Batxillerat. UD20. Biotecnologia i enginyeria genèticaBiologia 2n Batxillerat. UD20. Biotecnologia i enginyeria genètica
Biologia 2n Batxillerat. UD20. Biotecnologia i enginyeria genètica
 
T4 anabolisme heteròtrof
T4 anabolisme heteròtrofT4 anabolisme heteròtrof
T4 anabolisme heteròtrof
 
Biologia 2n Batxillerat. U07. La cèl·lula. El nucli
Biologia 2n Batxillerat. U07. La cèl·lula. El nucliBiologia 2n Batxillerat. U07. La cèl·lula. El nucli
Biologia 2n Batxillerat. U07. La cèl·lula. El nucli
 
Problemes genetica mendeliana
Problemes genetica mendelianaProblemes genetica mendeliana
Problemes genetica mendeliana
 
Biologia 2n Batxillerat. U12. Reproducció cel·lular
Biologia 2n Batxillerat. U12. Reproducció cel·lularBiologia 2n Batxillerat. U12. Reproducció cel·lular
Biologia 2n Batxillerat. U12. Reproducció cel·lular
 
T1 metabolisme i enzims 2n bat (1)
T1 metabolisme i enzims 2n bat (1)T1 metabolisme i enzims 2n bat (1)
T1 metabolisme i enzims 2n bat (1)
 
Biologia 2n Batxillerat. U09. La membrana plasmàtica. Orgànuls membranosos
Biologia 2n Batxillerat. U09. La membrana plasmàtica. Orgànuls membranososBiologia 2n Batxillerat. U09. La membrana plasmàtica. Orgànuls membranosos
Biologia 2n Batxillerat. U09. La membrana plasmàtica. Orgànuls membranosos
 
73. L'enginyeria genètica
73. L'enginyeria genètica73. L'enginyeria genètica
73. L'enginyeria genètica
 
Catabolisme
CatabolismeCatabolisme
Catabolisme
 
67. Les mutacions gèniques
67. Les mutacions gèniques67. Les mutacions gèniques
67. Les mutacions gèniques
 
Anabolisme heteròtrof
Anabolisme heteròtrofAnabolisme heteròtrof
Anabolisme heteròtrof
 
Biologia 2n Batxillerat. U08.Citosol i estructures no membranoses
Biologia 2n Batxillerat. U08.Citosol i estructures no membranosesBiologia 2n Batxillerat. U08.Citosol i estructures no membranoses
Biologia 2n Batxillerat. U08.Citosol i estructures no membranoses
 
Immunologia
ImmunologiaImmunologia
Immunologia
 
Els àcids nucleics
Els àcids nucleicsEls àcids nucleics
Els àcids nucleics
 
Genetica de poblacions
Genetica de poblacionsGenetica de poblacions
Genetica de poblacions
 
Biologia 2n Batxillerat. UD15. Alteracions de la informació genètica
Biologia 2n Batxillerat. UD15. Alteracions de la informació genèticaBiologia 2n Batxillerat. UD15. Alteracions de la informació genètica
Biologia 2n Batxillerat. UD15. Alteracions de la informació genètica
 
44. L'aparell de golgi
44. L'aparell de golgi44. L'aparell de golgi
44. L'aparell de golgi
 
Biologia 2n Batxillerat. U04. Els lípids
Biologia 2n Batxillerat. U04. Els lípidsBiologia 2n Batxillerat. U04. Els lípids
Biologia 2n Batxillerat. U04. Els lípids
 
Metabolisme 1
Metabolisme 1Metabolisme 1
Metabolisme 1
 
41. els cilis i els flagels
41. els cilis i els flagels41. els cilis i els flagels
41. els cilis i els flagels
 

Viewers also liked

Lípids
Lípids Lípids
Lípids
adaura
 
Biologia 2n Batxillerat. U01. Treball científic
Biologia 2n Batxillerat. U01. Treball científicBiologia 2n Batxillerat. U01. Treball científic
Biologia 2n Batxillerat. U01. Treball científic
Oriol Baradad
 
T6 biodiversitat
T6 biodiversitatT6 biodiversitat
T6 biodiversitat
montsejaen
 
Biologia 2n Batxillerat. U02. Els bioelements, l'aigua i les sals minerals
Biologia 2n Batxillerat. U02. Els bioelements, l'aigua i les sals mineralsBiologia 2n Batxillerat. U02. Els bioelements, l'aigua i les sals minerals
Biologia 2n Batxillerat. U02. Els bioelements, l'aigua i les sals minerals
Oriol Baradad
 
Biologia 2n Batxillerat. U05. Les proteïnes
Biologia 2n Batxillerat. U05. Les proteïnesBiologia 2n Batxillerat. U05. Les proteïnes
Biologia 2n Batxillerat. U05. Les proteïnes
Oriol Baradad
 
Biologia 2n Batxillerat. U06. Els àcids nucleics
Biologia 2n Batxillerat. U06. Els àcids nucleicsBiologia 2n Batxillerat. U06. Els àcids nucleics
Biologia 2n Batxillerat. U06. Els àcids nucleics
Oriol Baradad
 
Biologia 2n Batxillerat. U03. Els glúcids
Biologia 2n Batxillerat. U03. Els glúcidsBiologia 2n Batxillerat. U03. Els glúcids
Biologia 2n Batxillerat. U03. Els glúcids
Oriol Baradad
 

Viewers also liked (8)

Lípids
Lípids Lípids
Lípids
 
Biologia 2n Batxillerat. U01. Treball científic
Biologia 2n Batxillerat. U01. Treball científicBiologia 2n Batxillerat. U01. Treball científic
Biologia 2n Batxillerat. U01. Treball científic
 
T6 biodiversitat
T6 biodiversitatT6 biodiversitat
T6 biodiversitat
 
Biologia 2n Batxillerat. U02. Els bioelements, l'aigua i les sals minerals
Biologia 2n Batxillerat. U02. Els bioelements, l'aigua i les sals mineralsBiologia 2n Batxillerat. U02. Els bioelements, l'aigua i les sals minerals
Biologia 2n Batxillerat. U02. Els bioelements, l'aigua i les sals minerals
 
Biologia 2n Batxillerat. U05. Les proteïnes
Biologia 2n Batxillerat. U05. Les proteïnesBiologia 2n Batxillerat. U05. Les proteïnes
Biologia 2n Batxillerat. U05. Les proteïnes
 
Biologia 2n Batxillerat. U06. Els àcids nucleics
Biologia 2n Batxillerat. U06. Els àcids nucleicsBiologia 2n Batxillerat. U06. Els àcids nucleics
Biologia 2n Batxillerat. U06. Els àcids nucleics
 
Classificació d'essers vius
Classificació d'essers vius Classificació d'essers vius
Classificació d'essers vius
 
Biologia 2n Batxillerat. U03. Els glúcids
Biologia 2n Batxillerat. U03. Els glúcidsBiologia 2n Batxillerat. U03. Els glúcids
Biologia 2n Batxillerat. U03. Els glúcids
 

Similar to Biologia 2n Batxillerat. UD17. Microorganismes, malalties i biotecnologia

Malalties transmissibles
Malalties transmissiblesMalalties transmissibles
Malalties transmissibles
Diego Cañavate
 
Salut i malaltia
Salut i malaltiaSalut i malaltia
Salut i malaltia
CC NN
 
Malalties infeccioses
Malalties infecciosesMalalties infeccioses
Malalties infeccioses
carlesmb
 
3. la salut i la investigació mèdica
3. la salut i la investigació mèdica3. la salut i la investigació mèdica
3. la salut i la investigació mèdica
conchi
 
Les malalties infeccioses
Les malalties infecciosesLes malalties infeccioses
Les malalties infeccioses
Vicent
 
Cmc malalties infeccioses
Cmc malalties infecciosesCmc malalties infeccioses
Cmc malalties infeccioses
mariaplanells
 
Cmc malalties infeccioses
Cmc malalties infecciosesCmc malalties infeccioses
Cmc malalties infeccioses
mariaplanells
 
jjfxjfjxfju5etuzreudfjhdzhntdjetjutgjtedzeazjz
jjfxjfjxfju5etuzreudfjhdzhntdjetjutgjtedzeazjzjjfxjfjxfju5etuzreudfjhdzhntdjetjutgjtedzeazjz
jjfxjfjxfju5etuzreudfjhdzhntdjetjutgjtedzeazjz
ANGELICASEGUNDACUENT
 
Salut i malaltia
Salut i malaltiaSalut i malaltia
Salut i malaltia
martapiguetes
 
Malaties de Transmisió Sexual
Malaties de Transmisió SexualMalaties de Transmisió Sexual
Malaties de Transmisió Sexual
Teresa Rodriguez Verdun
 
Malaties de Transmisió Sexual
Malaties de Transmisió SexualMalaties de Transmisió Sexual
Malaties de Transmisió Sexual
Teresa Rodriguez Verdun
 
Anàlisi d'un prospecte mèdic
Anàlisi d'un prospecte mèdicAnàlisi d'un prospecte mèdic
Anàlisi d'un prospecte mèdic
Carla Carreras Pego
 
Salut i malaltia per Karim i Núria
Salut i malaltia per Karim i NúriaSalut i malaltia per Karim i Núria
Salut i malaltia per Karim i Núria
Màrius Martínez i Martí
 
Malalties infeccioses i parasitàries
Malalties infeccioses i parasitàriesMalalties infeccioses i parasitàries
Malalties infeccioses i parasitàries
Biologia i Geologia
 
7 els éssers vius més senzills
7 els éssers vius més senzills7 els éssers vius més senzills
7 els éssers vius més senzills
blasman
 

Similar to Biologia 2n Batxillerat. UD17. Microorganismes, malalties i biotecnologia (20)

Malalties transmissibles
Malalties transmissiblesMalalties transmissibles
Malalties transmissibles
 
Salut i malaltia
Salut i malaltiaSalut i malaltia
Salut i malaltia
 
Malalties infeccioses
Malalties infecciosesMalalties infeccioses
Malalties infeccioses
 
3. la salut i la investigació mèdica
3. la salut i la investigació mèdica3. la salut i la investigació mèdica
3. la salut i la investigació mèdica
 
Les malalties infeccioses
Les malalties infecciosesLes malalties infeccioses
Les malalties infeccioses
 
Cmc malalties infeccioses
Cmc malalties infecciosesCmc malalties infeccioses
Cmc malalties infeccioses
 
Cmc malalties infeccioses
Cmc malalties infecciosesCmc malalties infeccioses
Cmc malalties infeccioses
 
jjfxjfjxfju5etuzreudfjhdzhntdjetjutgjtedzeazjz
jjfxjfjxfju5etuzreudfjhdzhntdjetjutgjtedzeazjzjjfxjfjxfju5etuzreudfjhdzhntdjetjutgjtedzeazjz
jjfxjfjxfju5etuzreudfjhdzhntdjetjutgjtedzeazjz
 
Salut i malaltia
Salut i malaltiaSalut i malaltia
Salut i malaltia
 
Microbiologia
MicrobiologiaMicrobiologia
Microbiologia
 
Malaties de Transmisió Sexual
Malaties de Transmisió SexualMalaties de Transmisió Sexual
Malaties de Transmisió Sexual
 
Malaties de Transmisió Sexual
Malaties de Transmisió SexualMalaties de Transmisió Sexual
Malaties de Transmisió Sexual
 
Mts
MtsMts
Mts
 
Anàlisi d'un prospecte mèdic
Anàlisi d'un prospecte mèdicAnàlisi d'un prospecte mèdic
Anàlisi d'un prospecte mèdic
 
Salut i malaltia per Karim i Núria
Salut i malaltia per Karim i NúriaSalut i malaltia per Karim i Núria
Salut i malaltia per Karim i Núria
 
Racó del metge
Racó del metgeRacó del metge
Racó del metge
 
Salut i malaltia
Salut i malaltiaSalut i malaltia
Salut i malaltia
 
Malalties infeccioses i parasitàries
Malalties infeccioses i parasitàriesMalalties infeccioses i parasitàries
Malalties infeccioses i parasitàries
 
Què són els bacteris
Què són els bacterisQuè són els bacteris
Què són els bacteris
 
7 els éssers vius més senzills
7 els éssers vius més senzills7 els éssers vius més senzills
7 els éssers vius més senzills
 

Biologia 2n Batxillerat. UD17. Microorganismes, malalties i biotecnologia

  • 1. UNITAT 17 Microorganismes: malalties i biotecnologia 1
  • 2. Què estudiarem? 1. Els microorganismes patògens 2. Les malalties infeccioses 3. Estudi i control dels microorganismes 4. La biotecnologia microbiana 5. Els microorganismes i els cicles biogeoquímics 2
  • 3. 1. Els microorganismes patògens • Molts microorganismes parasiten altres organismes provocant-los un prejudici. • Les malalties infeccioses tenen el seu origen en aquesta relació interespecífica. • Es la cara negativa dels microorganismes. • El cos humà està format per unes 1014 cèl·lules, de les que, aproximadament, el 10% son humanes, la resta són microorganismes associats. • En la seva gran majoria aquests microorganismes no són patògens. • La flora normal pot arribar a ser localment molt abundant. Exemple: l’intestí gruixat té al voltant de 1011microorganismes/gram. 3
  • 4. • Microorganisme patogen: – Aquell que causa una malaltia. – Exemple: Mycobacterium tuberculosis (bacil de Koch), causant de la tuberculosis. • Flora microbiana (microbiota normal): – Viu en el nostre organisme sense perjudicar-nos. – Exemple: Enterobacteris intestinals o estafilococs de la pell. • Patògens oportunistes: – Habitualment no provoquen cap malaltia, però en situacions de debilitament immunitari si ho fan. – Exemple: Candida albicans, llevat. 4
  • 5. 5
  • 6. 1.1. Malalties infeccioses • Alguns conceptes sobre malalties infeccioses: – Epidèmia: Molts casos d'individus malalts de la mateixa malaltia en una comunitat determinada o una àrea geogràfica petita. – Pandèmia: Malaltia infecciosa distribuïda per una zona extremadament àmplia de la Terra. – Malaltia endèmica: Afecta de manera constant a una comunitat determinada però amb una incidència no gaire alta en la població. 6
  • 7. – Zoonosis: Es produeix primàriament en animals com el bestiar boví, els porcs, els gossos, els ratpenats i els conills. Pot transmetre secundàriament a l'espècie humana. – Reservoris: Llocs on els microorganismes patògens poden sobreviure fora dels hostes i des d'on poden iniciar la infecció. En alguns casos, el reservori i la font d’infecció són el mateix organisme. 7
  • 8. – Vectors: Éssers vius que són imprescindibles per a la transmissió del microorganisme patogen fins a l'hoste definitiu. Exemple: Mosca tse-tse es vector del Trypanosoma que causa la malaltia de la son. – Individus portadors: Persones que, tot i no tenir símptomes de la malaltia, duen a l'interior el microbi patogen i són, per tant, transmissors potencials de la malaltia. – Quarantena: Aïllament o limitació de moviments de persones i animals que estan infectats. 8
  • 9. – Patogenicitat: Capacitat d’un microorganisme de produir una malaltia. – Virulència: Grau de patogenicitat d’un microorganisme. – Infecció: Proliferació de microorganismes patògens en alguna part del cos d’una persona, animal o planta. Exemples: faringitis, infecció de la faringe; pneumònia, infecció de pulmó. – Septicèmia: Presencia de bacteris en sang, amb infecció generalitzada en tot el cos. 9
  • 10. 1.2. Infecció microbiana • El primer pas que fa un microbi quan infecta un ésser viu és adherir-se a les cèl·lules de l'hoste. En aquesta adherència sol haver especificitat d'hoste i de teixits. • Alguns microbis patògens poden produir efectes nocius quan es troben fixos a les superfícies dels teixits, la situació més freqüent és que penetrin a través dels epitelis mitjançant petites ruptures. • Inicialment es produeix un focus d'infecció situat molt a prop del lloc d'entrada del microbi, on aquest es localitza i es reprodueix. • Després els microbis accedeixen a la circulació sanguínia, a les vies limfàtiques i als ganglis limfàtics, on comença la defensa immunològica. • Quan accedeixen a la circulació sanguínia poden afectar a altes parts del cos. 10
  • 11. 1.3. Factors de virulència • El factor de virulència és el mecanisme pel qual els microorganismes són patògens (degut a les substàncies amb efectes tòxics que ells produeixen). • Els principals tipus són: – Toxines: Són substàncies produïdes per microorganismes, principalment bacteris, que tenen efecte tòxic o verinós en els teixits de l'hoste. • Exotoxines: Solen ser proteïnes que tenen una gran especificitat per a determinats teixits. • Endotoxines: Són molècules estructurals de la membrana de la paret cel·lular dels bacteris Gram -. 11
  • 12. – Enzims extracel·lulars: Els més representatius són la hialuronidasa, la coagulasa, la lecitinasa, la leucocidina i les hemolisines. • La hialuronidasa és produïda per bacteris com Sthaphylococcus aureus i Streptococcus pyogenes. Hidrolitza l’àcid hialurònic que debilita la cohesió entre cèl·lules i facilita la invasió. • Clostridium perfingens secreta lecitinasa que hidrolitza els lípids de membrana de la cèl·lula hoste. • Alguns Staphylococcus produeixen coagulases que transformen el fibrinogen del plasma sanguini en fibrina, que envolta els bacteris i els protegeix de l’acció de macròfags sanguinis. 12
  • 13. 2. Les malalties infeccioses • Les malalties infeccioses es poden classificar en funció dels microorganismes que les provoquen o segons el mitjà pel qual son transmeses. • Les malalties es transmeten per: – Contacte directe. – A través de l’aire. – Per via sexual. – Per l’aigua o els aliments. – Per animals. 13
  • 14. 2.1. Malalties transmeses per contacte directe • Els microorganismes aprofiten les escletxes de la pell (ferides o incisions) per envair els hostes. • Per prevenir és important tractar les ferides amb agents desinfectants. • Les més importants són: – Ràbia: • Malaltia vírica (produïda per Rhabdovirus), que ataca al sistema nerviós. • Es transmet per mossega da de gossos, ratpenats,etc. • Els símptomes apareixen a les vuit setmanes (febre, al·lucinacions, etc). 14
  • 15. – Tètanus: • Malaltia del sistema nerviós produïda pel bacteri Clostridium tetani. • Produeix una potent endotoxina (la mortalitat és superior al 50%). – Dermatomicosi: • Causat per fongs dermatòfits que provoquen lesions a la pell (es tracta amb fungicides). – Gangrena gasosa: • Infecció bacteriana que produeix gasos dintre del teixit gangrenat. • És una forma mortal de gangrena produïda per Clostridium perfringens. 15
  • 16. 2.2. Malalties transmeses a través de l’aire • Molts microorganismes es transmeten per l’aire; la persona sana es contagia inhalant microorganismes presents a l’aire. • Els patògens procedeixen de la tos, esternuts o per petites gotes alliberades per la persona malalta. • Les més importants són: – Refredat comú (Rhinovirus). – Grip (Ortomixovirus). – Xarampió (Paramixovirus). – Galteres (Paramixovirus). – Varicel·la (Varicela-zoster). – Faringitis (Streptococcus pyogenes o Haemophilus influenzae). – Tuberculosi (Mycobacterium). – Pneumònia (Bacteris, virus, fongs o paràsits). – Diftèria (Corynebacterium diphtheriae). 16
  • 17. • Les que estudiarem són: – Refredat comú: • Afecta als epitelis de les fosses nasals i de la faringe. • Provoca congestió nasal, tos, febre, etc. – Grip: • Infecta les vies respiratòries superiors i a vegades el pulmó. • Provoca febre alta, dolors de cap, fatiga, etc. – Xarampió: • Ataca a les vies respiratòries. • Provoca tos, febre, enrogiment d’ulls, etc. – Galteres: • Infecció al conducte respiratori superior i inflamació de les glàndules salivals. • Pot afectar a testicles, pàncrees i cervell. 17
  • 18. 2.3. Malalties transmeses per via sexual • Clàssicament conegudes com venèries (Venus, deessa de l’amor). Actualment són conegudes com a malalties de transmissió sexual (MTS). • Malalties esteses arreu del món, amb rellevància epidemiològica. • Sobretot afecten a la població adolescent-jove fins als 30 anys. • La majoria tenen tractament. • Algunes d'elles, com les produïdes per virus, mai curen de manera definitiva. • No només es transmeten per via sexual. 18
  • 19. • Les més importants són: – Sida: • Provocada pel retrovirus VIH. • Ataca als limfòcits T i els destrueix provocant la disminució de les defenses i causant múltiples infeccions a l’organisme que poden conduir a la mort. • Té una fase asimptomàtica que pot durar anys. • Tot i que en els darrers anys hi ha hagut avanços, encara no és pot curar. – Herpes genital: • Provocada pel Herpesvirus. • Causa infeccions i butllofes a l’anus, uretra, vagina i penis. • De moment és incurable però existeixen medicaments que alleugen els efectes. – Hepatitis B : • Causada pel Picornavirus. • Afecta a les cèl·lules del fetge alterant el funcionament d’aquest òrgan i provocant nàusees, vòmits, febre i engroguiment de la pell. • Es contagia a través de transfusions sanguínies, xeringues i agulles contaminades i en el naixement. 19
  • 20. – Gonorrea: • Causada pel bacteri Neisseria gonorrhoeae. • Provoca la inflamació de la mucosa vaginal de la dona i a l’home provoca infecció del canal uretral causant dolor a l’hora d’orinar. • Pot causar esterilitat en l’home. – Sífilis: • Causada pel bacteri Treponema pallidum. • Provoca lesions a la pell, als genitals i a altres zones del cos. • Si s’estén pot afectar el sistema nerviós (bogeria) i els vasos sanguinis. – Candidiasi vaginal. • Causada pel fong Candida albicans. • Inflamació de les parets de la vagina i uretritis a ambdós sexes. – Tricomonosi: • Causada pel protozou Trichomona vaginalis. • Infecció a la uretra en ambdós sexes. • A la dona provoca vaginitis i dolor en orinar i a l’home infecció de la pròstata i de les vesícules seminals. 20
  • 21. 2.4. Malalties transmeses per l’aigua o els aliments • Les malalties infeccioses transmeses per l’aigua o els aliments es poden contraure per: – Proliferació del microorganisme patogen a l’animal que s’ingereix. – Ingestió de les toxines que ha produït el microorganisme (sense necessitat de que hi estigui present el microorganisme patogen). • La major part d’aquestes malalties afecten al tracte digestiu (en menor part afecten al cor, sistema nerviós, etc). 21
  • 22. • Aquests microorganismes es solen trobar de manera natural en els aliments que ingerim: – Grans de cereals: • Floridures i llevats que passen al pa en el procés d’elaboració. – Carns: • Mal manipulades o conservades. • El més habitual Trichinella spiralis, que causa la triquinosi. – Peix fresc i marisc: • Enterobacteries, virus i cucs com l’Anisakis. – Llet fresca: • En el processament manual, transport o emmagatzematge pot incorporar bactèries com E. coli, Salmonella, Staphylococcus, Lactobacillus o Acinetobacter. – Sucs, espècies i condiments: • Poden contenir bacteris (Bacillus, Clostridium o Pseudomonas) i fongs (Aspergillus, Saccharomyces, Candida, etc.) 22
  • 23. Anisakis Salmonella E. coli Clostridium Candida Pseudomonas 23
  • 24. • L’emmagatzematge inadequat dels aliments i les condicions sanitàries en el transport, manipulació i cuinat dels aliments pot causar malalties infeccioses. • Principals malalties transmeses per l'aigua i els aliments: – Disenteria amèbica o amebiasi: • Es produeix pel protozou Entamoeba histolytica a través de l’aigua o d’aliments contaminats. – Poliomielitis: • Afecta a la faringe i a l’intestí i està provocada pel Poliovirus. • Els casos greus causa paràlisi de cames. – Hepatitis A: • Inflamació del fetge causada pel Picornavirus. – Botulisme: • Malaltia produïda pel bacteri Clostridium botulinum i que afecta al SNC provocant visió doble, dificultat en parlar i paràlisi del diafragma. – Salmonel·losi: • Causada per la proliferació del bacteri Salmonella spp i que provoca diarrees i vòmits. • Es transmet a través dels ous, la llet i els seus derivats. 24
  • 25. Disenteria amèbica o amebiasi 25
  • 26. 2.5. Malalties transmeses per animals • Certs animals poden contagiar malalties, picant o contaminant aliments. • Els animals vectors poden ser de dos tipus: – Vectors mecànics: Transporten els microorganismes en certes zones del cos, com les potes, els apèndix bucals, etc. – Vectors biològics: Transporten el microorganisme i, a més aquest desenvolupa part del cicle vital dins seu. 26
  • 28. • Les principals malalties infeccioses transmeses per animals són: – Febre groga: • El mosquit Aedes aegypti porta el virus Flavivirus a la saliva i el transmet per picades. • Infecta el fetge, el ronyó i altres òrgans. – Pesta: • Provocada pel bacteri Yersinia pestis que transmeten el rosegadors salvatges i les rates. • Infla els ganglis, taques a la pell, deliri i mort. – Febre de les muntanyes rocalloses: • Provocada pel bacteri Rickettsia rickettsi, un paràsit intracel·lular, transportar per les caparres dels gossos. • Causa febres i mals de cap. – Malaltia de la son: • Provocada pel protozou Tripanosoma brucei transmès per la mosca tse-tse. • Afecta el SNC i causa la pèrdua de forces musculars. – Malària o paludisme: • El mosquit Anopheles es vector pel protozou Plasmodium. • Causa febres, calfreds, anèmia i dolors de cap i musculars. 28
  • 29. 29
  • 30. 3. Estudi i control dels microorganismes • Per poder examinar els microorganismes és necessari utilitzar una sèrie de tècniques que en permeten l’aïllament, el cultiu i l’estudi en condicions controlades al laboratori. 30
  • 31. 3.1. Medis de cultiu • Amb els cultius bacterians es pretén fer créixer en el laboratori una determinada espècie que permeti, per exemple, la seva identificació. • Per fer créixer bacteris és necessari un medi de cultiu adequat que aporti tots els requeriments nutricionals (aigua, sals minerals, glúcids, etc.). • A més a més, s’han de controlar altres aspectes com la temperatura, presència o absència d’oxigen, pH, potencial redox, temps de creixement, etc 31
  • 32. • Els medis de cultiu poden ser de dos tipus: – Medis líquids o brous de cultiu: Nutrients líquids que s’introdueixen en tubs d’assaig. – Medis sòlids: Solució de nutrients líquids amb agents gelificants (agar-agar). 32
  • 33. • Els medis de cultiu poden ser: – Generals: En ells creixen la majoria de bacteris. Exemple: LB-agar. – Selectius: S’afegeix al medi un determinat compost que inhibeix el creixement de bacteris que no ho toleren i permet el creixement d’aquells que ho toleren. Exemple: sals biliars per Gram +. – Diferencials: Aquells en que una determinada espècie creix d’una determinada manera que permet identificar-la. Exemple: Transformant el color en el medi. – Enriquits: Per bacteris que necessiten components especials. Exemple: Agar sang. 33
  • 34. • Les proves API són un sistema estandarditzat per l'identificació de bacteris. • Consisteix en una plantilla amb microtúbuls amb medis de cultiu que permet l’estudi d’unes 20 proves metabòliques a partir d’una única colònia bacteriana. 34
  • 35. 3.2. Creixement d’un cultiu bacterià • El creixement bacterià té diverses fases: – 1. Latència: no hi ha augment de població (adaptació al medi). – 2. Exponencial o logarítmica: fase de creixement (la població es duplica en cada generació). – 3. Estacionària: Hi ha un equilibri entre reproducció i mort cel·lular. – 4. Decliu o mort: La població decreix per falta de nutrients i acúmuls de productes tòxics (creats pel seu propi metabolisme). 35
  • 36. Curva de crecimiento de un cultivo bacteriano Logaritmo del número de células viables 2 3 4 1 Tiempo de incubación en minutos 36
  • 37. 3.3. Control dels microorganismes • Les substàncies que actuen contra microorganismes s’anomenen agents antimicrobians. • Hi ha dues categories, segons l’efecte que provoquen en els microbis: – Microbicides: maten els microorganismes. – Microbiostàtics: inhibeixen el creixement. • En funció de la naturalesa de l’agent antimicrobià es pot diferenciar entre: – Agents antimicrobians físics. – Agents antimicrobians químics. 37
  • 38. 3.3.1. Agents antimicrobians físics • Basats en processos físics: – 1. Esterilització o exposició a altes temperatures: • S’utilitza per eliminar tota forma de vida (inclòs espores) d’un determinat ambient, medi o instrument. • Es basa en fer un tractament a altes temperatures durant un determinat període de temps. • No tots els microorganismes tenen la mateixa resistència a altes temperatures. • Protozous i fongs moren entre 50 i 70ºC i bacteris entre 70 i 100ºC. 38
  • 39. Es poden distingir dos tractaments, segons el tipus de calor: • Calor humida: produeix desnaturalització i coagulació de les proteïnes microbianes. Hi ha dos tipus: – Esterilització clàssica: 120ºC durant, aproximadament, 30 min. Exemple: autoclau, pots en conserves, etc. – Esterilització tipus UHT: 140ºC durant 3 segons. Conserva el gust i la quantitat de vitamines en els aliments però es conserva menys temps. • Calor seca: Origina l’oxidació dels components cel·lulars. Exemple: estufa. 39
  • 40. – Pasteurització: • S’utilitza per eliminar la majoria dels microorganismes dels aliments sense perdre les principals característiques de sabor o aroma. • S’eleva la temperatura com a màxim a 80ºC durant uns 15-20 segons i desprès es refreda. – Tractament a temperatures per davall del punt de congelació: • Es un tractament bacteriostàtic. • Conserva els aliments, fàrmacs, etc. – Radiacions electromagnètiques: • Radiacions ionitzants: Ionitzen el DNA i les proteïnes, alterant la seva composició química. • Radiacions no ionitzants: Absorbida per les molècules de DNA creant mutacions, inhibint o alterant la seva duplicació. – Filtració de fluid o gas: • Filtres microporosos que deixen passar el líquid o el gas, però retenen els microorganismes. 40
  • 41. 3.3.2. Agents antimicrobians químics • Basats en l’ús de químics. Es poden diferenciar: – Esterilitzants: Destrueixen formes microbianes presents a les superfícies. Exemples: formaldehid o glutaraldehid. – Desinfectants: Eliminen microorganismes, però no les espores. Es solen utilitzar per tractar superfícies. – Antisèptics: Eliminen microbis presents a les ferides. Exemples: Etanol 70%, aigua oxigenada, etc. – Agents quimioterapèutics: Substàncies amb toxicitat selectiva (només ataca als microorganismes que causen malaltia). N’hi ha de dos tipus: • Antibiòtics: Solen ser productes metabòlics de bacteris o fongs filamentosos. • Agents quimioterapèutics sintètics: Sulfonamides o sulfamides i quinolones que inhibeixen certes rutes metabòliques dels bacteris patògens, inhibint el seu creixement. 41
  • 42. Antibiòtics: – Tenen una composició molt variada, per lo que existeixen diferents famílies. – La producció d’antibiòtics per part d’aquests microorganismes suposa una forma de competència ecològica. – El seu mecanisme d’acció pot consistiren: • Inhibir la formació de la paret bacteriana (penicil·lina). • Alterar la membrana plasmàtica (polimixina). • Inhibir la síntesi d’àcids nucleics (rifampicina). • Competició amb metabòlits procariotes (sulfamides). – Un antibiòtic pot ser bacteriostàtic (inhibeix el creixement bacterià) o bactericida (mata altres bacteris). – Existeixen antibiòtics amb la capacitat de eliminar molts bacteris, reben el nom de antibiòtics d’ampli espectre. – La activitat bactericida d’un antibiòtic es calcula amb un antibiograma. – La concentració mínima d’antibiòtic necessari per inhibir el creixement bacterià es mesura amb la tècnica de concentració en tubs (concentració mínima inhibitòria). 42
  • 43. 4. La biotecnologia microbiana • La biotecnologia microbiana inclou processos industrials que utilitzen microorganismes com a base per a obtenir productes d’utilitat per a les persones. 43
  • 44. 4.1. Producció d’antibiòtics • La producció d'antibiòtics ha crescut espectacularment des de la dècada dels cinquanta i té una gran importància en l'àrea de la medicina. • Es coneixen uns 800 antibiòtics deguts a Penicillium, Bacillus i Streptomyces. • Hi ha contribuït: – El descobriment d'espècies microbianes que tenen més capacitat de producció. – La millora dels medis de cultiu. – La selecció de soques mutants. – La millora en el mètode d'extracció. 44
  • 45. 4.2. Producció de vitamines, aminoàcids i enzims • Vitamines: – Algunes vitamines es fabriquen industrialment utilitzant els processos de fermentació microbians. – Exemple: producció de vitamina B12 per Pseudomonas i Propioni bacterium. • Aminoàcids: – Molts microorganismes poden sintetitzar aminoàcids a partir de precursors nitrogenats inorgànics com el sulfatamònic. • Enzims: – Diversos fongs i bacteris produeixen enzims en més quantitat dels que poden utilitzar, de manera que expulsen les molècules sobreres. – Exemple: amilases, proteases, renina, etc. 45
  • 46. 4.3. Processos de fermentació • Els processos industrials que utilitzen els microorganismes com a base per l'obtenció dels seus productes constitueixen l'anomenada biotecnologia microbiana. • Les fermentacions a escala mundial es duen a terme en els anomenats fermentadors (dipòsits de diferent capacitat en els quals hi ha un líquid que és el medi de cultiu del microorganisme). • El medi de cultiu i els microbis industrials es barregen amb un sistema de pales intern que s'anomena impulsor. • La transformació del substrat en el producte s'anomena fermentació. 46
  • 47. • L'etanol: – És una de les substàncies més importants que s'obtenen en els fermentadors industrials. – És un dissolvent orgànic utilitzat comunament en la indústria química. – És una substància pròpia de les begudes alcohòliques. – Les begudes alcohòliques s’obtenen de les fermentacions produïdes pels llevats: • Vi: Sacharomices cerevisae i S. ellipsoideus. • Sidra: S. apiclatus. • Cervesa i pa: S. cerevisae. Glucosa (C6H12O6) 2 etanol (CH3–CH2OH) + 2 CO2 47
  • 48. • L‘àcid làctic: – És una molècula que poden produir bacteris, com Lactobacillus bulgaricus, degradant parcialment la lactosa. – Aquesta molècula té una gran varietat d'usos: • Lactat de ferro en el tractament d’anèmia. • Lactat de calci pel tractament de deficiències de calci. • Lactat de sodi per fer substàncies plastificants. – El medi de cultiu es un líquid (sèrum de llet) constituït per una solució aquosa de lactosa, sals i vitamines. Lactosa (C12H22O11) + H2O 2 glucosa (C6H12O6) 4 ácido láctico (CH3–CHOH–COOH) 48
  • 49. • L‘àcid acètic o vinagre: – La producció d’àcid acètic (vinagre) la duen a terme els bacteris Acetobacter o Gluconobacter. – Es produeix per una degradació incompleta de l’etanol (amb oxigen, per lo que no es una vertadera fermentació). – El substrat del que es parteix pot ser vi, sidra o alcohol etílic. 2 etanol (CH3–CH2OH) + 2 O2 2 ácido acético (CH3–COOH) + 2 H2O 49
  • 50. 4.3.1. Exemples • Elaboració de vi: – S’obté per fermentació del suc de raïm (glucosa i fructosa), que dóna alcohol etílic i CO2. • Elaboració de cervesa: – Es dóna per fermentació alcohòlica de cereals (ordi). • Elaboració de pa: – Te lloc per una fermentació alcohòlica duta a terme per S. cerevisae. • Elaboració de formatge i iogurt: – Es dóna per una fermentació làctica que transforma els glúcids senzills de la llet en lactat. – Ho realitzen bacteris com Lactobacillus o Lactococcus. 50
  • 51. 4.4. Microorganismes i control de plagues d’insectes • Recentment, alguns microorganismes s’han utilitzat com bioinsecticides degut a la seva capacitat entomopatògena (capacitat d’infectar els adults o larves d’insectes i matar-los o produir toxines). • Les toxines dels microbis entomopatògens no solen produir efectes nocius. 51
  • 52. 4.5. Microorganismes i indústria alimentària • Alguns microorganismes no patògens poden contaminar els aliments de consum general. • Per aquesta raó s’ha establert un protocol d’anàlisi microbiològic d’aliments: – Determinar al grup al que pertanyen. – Tipus de metabolisme. – Quantificació de microorganismes a l’aliment (núm. màxim / mg o ml en cada aliment). – Preservació de l’aliment abans del consum. • Hi ha microorganismes que permeten l’elaboració d’aliments (fermentació del formatge, etc.). 52
  • 53. 4.6. Microorganismes i enginyeria genètica • Enginyeria genètica: – Tecnologia que permet modificar el conjunt de gens d’un organisme introduint-hi gens que procedeixen d’un altre ésser viu (de la mateixa o diferent espècie). • Per realitzar una transferència de gens es necessita una cèl·lula donant (ex. cèl·lula humana) i una cèl·lula receptora (ex. cèl·lula bacteriana). • Quan la cèl·lula receptora rep el material genètic de la cèl·lula donadora, aquesta reprodueix l’expressió d’aquest material. 53
  • 54. • Per transferir el material genètic d’una cèl·lula a una altra són necessàries les passes següents: – Obtenció de DNA donant: • Primer s’ha de localitzar el gen que es vol extraure. Per poder tallar el DNA s’utilitzen enzims de restricció (tant del material genètic de la cèl·lula donant com del plasmidi). – Tractament de DNA-lligasa (lligació): • Permet inserir el gen de la cèl·lula donadora en el plasmidi (plasmidi recombinant). – Transformació: • Els plasmidis recombinats s’uneixen als bacteris, obtenint bacteris modificats. – Clonació de gens: • Els bacteris modificats s’aïllen i es cultiven per obtenir clons. • Aquesta tècnica encara presenta alguns problemes: – Unions incorrectes del gen en el plasmidi. – Inestabilitat del plasmidi recombinant dins del bacteri. 54
  • 55. 4.7. Microorganismes i depuració d’aigües residuals • A les plantes depuradores d'aigües residuals, el tractament secundari permet eliminar les substàncies orgàniques indesitjables amb l'ús de diferents microorganismes. • Aquests microorganismes digereixen la matèria orgànica de l’aigua de rebuig i després l’oxiden mitjançant reaccions de fermentació i respiració. 55
  • 56. 5. Els microorganismes i els cicles biogeoquímics • Molts elements químics estan sotmesos a circuits cíclics anomenats cicles biogeoquímics. • El paper dels microorganismes en aquests cicles es basa en dos tipus de processos: – Descomposició de la matèria orgànica complexa morta en matèria orgànica senzilla. – Mineralització de la matèria orgànica en matèria inorgànica. 56
  • 57. 5.1. Microorganismes i cicle del carboni • El carboni constitueix l’esquelet de totes les biomolècules orgàniques. – Els microorganismes fotòtrofs agafen el diòxid de carboni atmosfèric i fixen el carboni en molècules orgàniques (CH2O)n en presència de la llum. – Els microorganismes desintegradors duen a terme o bé una fermentació butírica (Bacillus amilobacter, Clostridium butiricum) per la qual descomponen restes vegetals o bé una fermentació pútrida (Bacterium linens, Clostridiums porogenes) on es descompon la matèria orgànica de tipus proteic. – Certs fongs utilitzen la cel·lulosa i la lignina com a font de carboni i energia produint substàncies orgàniques pudents i diòxid de carboni. – Els arqueobacteris poden produir metà . 57
  • 59. 5.2. Microorganismes i cicle del sofre • El sofre es sol trobar en les roques i els sediments en forma de minerals de sulfat (SO42-) o en forma de minerals de sulfit(S2-). • Els bacteris tenen un paper molt important en la transformació dels compostos de sofre: – Bacteris oxidants de sofre (Thiobacillus): oxiden el sofre elemental o el sulfur, produint sulfat (SO42-). – Bacteris reductors de sulfats (Desulfovibrio): utilitzen els sulfats (SO42-), en condicions anaeròbiques, com a acceptor d’electrons i el transformen en sulfurs (abundants en medis aquàtics). • Al sòl només certs bacteris, fongs i plantes poden utilitzar els sulfats i reduir-ho a sulfur d’hidrogen (H2S), d’aquesta manera, el sofre podrà ser incorporat a biomolècules com les proteïnes. 59
  • 61. 5.3. Microorganismes i cicle del ferro • En la matèria mineral, el ferro es troba en forma de compostos ferrosos o fèrrics. • En els éssers vius, el ferro forma part d'algunes molècules orgàniques (hemoglobina, citocroms, etc.). • Alguns bacteris anaerobis (Thiobacillus ferroxidans) són capaços de reduir els minerals de ferro en estat fèrric a ferrós. Aquesta reducció permet posar aquet element a disposició d’altres éssers vius. • La biolixiviacó o lixiviació microbiana consisteix en la reducció de metalls contaminants presents al sòl gràcies a l’acció dels microorganismes. • Una altra aplicació ambiental es la bioacumulació. Alguns microorganismes tenen la capacitat d’absorbir de l’ambient determinants compostos com metalls pesats (plom o cadmi) o elements radioactius (cesi) i per això són utilitzats com bioindicadors. 61
  • 62. 5.4. Microorganismes i cicle del nitrogen • El nitrogen està a disposició dels éssers vius en forma de nitrats (NO3-) al sòl i a l’aigua i en forma gasosa (N2) a l'atmosfera. • En funció de l’etapa del cicle on intervenen els bacteris es classifiquen en: – Desintegradors. – Nitrificants del sòl. – Desnitrificants. – Fixadors de nitrògen. 62
  • 63. • Bacteris desintegradors: – Són bacteris que degraden els compostos orgànics nitrogenats mitjançant fermentacions pútrides, produint amoníac. – Transformen en amoníac la urea i l’àcid úric que excreten els animals. – L’acció d’aquests microorganismes va enriquint els sòls amb amoníac (amonificació). • Bacteris nitrificants del sòl: – La nitrificació es la transformació de l’amoni en nitrats, mitjançant una oxidació aeròbica. – Es du a terme en dues fases: • Nitrosació: pas d’amoníac a nitrits (NO2-). Nitrosomones. • Nitratació: pas de nitrits a nitrats (NO3-). Nitrobacter. – Nitrobacter i Nitrosomones són bacteris descomponedors. – Com a resultat de la putrefacció dels organismes vius es produeix amoníac que les plantes no utilitzen; els bacteris nitrificants ho transformen en nitrats absorbibles. 63
  • 64. • Bacteris desnitrificants: – La desnitrificació es la transformació de nitrats en nitrogen gasós. – Per una banda, aquets procés torna el nitrogen a l’atmosfera tancant el cicle i disminuint la quantitat de nitrats a l’aigua i per altra banda, empobreix els sòls. • Bacteris fixadors de nitrogen: – La fixació biològica del nitrogen consisteix en la transformació del nitrogen atmosfèric en amoníac o amoni del sòl. – Ho realitzen gràcies a l’enzim nitrogenasa: • En el sòl: Azotobacter, Clostridium. • En simbiosis amb plantes es troba el bacteri Rhizobium. • A l’aigua: Cianobacteris del fitoplàncton i fongs en simbiosis amb plantes. – Aquest procés és important per captar el nitrogen inert (inservible per la majoria dels organismes) i transformar- lo biològicament per la síntesi de proteïnes i àcids nucleics. 64
  • 66. 5.5. Microorganismes i cicle del fòsfor • El fòsfor es troba a les roques fosfatades de l’escorça terrestre. • Mitjançant meteorització química o dissolució s’alliberen fosfats (PO43-)que passen al sòl o a l’aigua on seran assimilats per les plantes. • Nombrosos microorganismes (descomponedors de matèria orgànica) incorporen els fosfats inorgànics del sòl i els solubilitzen en fosfats utilitzables per les plantes. 66
  • 68. 5.6. Microorganismes i degradació d’hidrocarburs • Alguns microorganismes aeròbics (bacteris, llevats i florits) són capaços d'utilitzar els hidrocarburs com a font de matèria orgànica per al seu metabolisme. • Una aplicació interessant d’aquests microorganismes es la bioremediació, utilització d’organismes vius per eliminar contaminants ambientals (petroli, etc). • Un dels bacteris més utilitzats en bioremediació es el gènere Pseudomones; aquests bacils Gram – metabolitzen compostos orgànics contaminants, produint substàncies innòcues. 68