2.4. Hongos

2.4. Hongos

En biología, el término Fungi (latín, literalmente "hongos") designa un reino que incluye a los organismos celulares sin cloroplastos y por tanto heterótrofos que poseen paredes celulares compuestas por quitina y células con especialización funcional. La especialidad de la medicina y de la botánica que se ocupa de los hongos se llama micología donde se emplea el sufijo -mycota para las divisiones y -mycetes para las clases.

Los hongos son organismos eucarióticos que realizan una digestión externa de sus alimentos, secretando enzimas, y que absorben luego las moléculas disueltas resultantes de la digestión. A esta forma de alimentación se le llama osmotrofia, la cual es similar a la que se da en las plantas, pero, a diferencia de aquéllas, los nutrientes que toman son orgánicos. Los hongos son los descomponedores primarios de la materia muerta de plantas y de animales en muchos ecosistemas, y como tales se ven comúnmente en alimentos en descomposición.
Los hongos pueden estar simbiotizados basadas en asociaciones con algas líquenes o con otro grupo en forma de micorrizas, los hongos acompañan a la mayor parte de las plantas, residiendo en sus raíces y ayudándolas a absorber nutrientes del suelo. Se piensa que esa simbiosis fue esencial para la conquista del medio terrestre por las plantas y para la existencia de los ecosistemas continentales.

Los hongos tienen una gran importancia económica para los humanos: las levaduras son las responsables de la fermentación de la cerveza y el pan, y el cultivo de setas es una gran industria en muchos países.

Los hongos pueden ser unicelulares o pluricelulares, aunque frecuentemente en la misma especie se observan fases de uno y otro tipo. Tienen una membrana plasmática (donde predomina el ergosterol en vez de colesterol), núcleo, cromosomas (los hongos son, por lo general, haploides), y orgánulos intracelulares. Aunque ningún hongo es estrictamente anaeróbico, algunos pueden crecer en condiciones anaeróbicas. La pared celular es rígida, con un componente polisacarídico, hecho de mananos, glucanos y quitina, asociado íntimamente con proteínas.
Los hongos se presentan bajo dos formas principales: hongos filamentosos (antiguamente llamados "mohos") y hongos levaduriformes. El cuerpo de un hongo filamentoso tiene dos porciones, una reproductiva y otra vegetativa. La parte vegetativa, que es haploide y generalmente no presenta coloración, está compuesta por filamentos llamados hifas (usualmente microscópicas); un conjunto de hifas conforma el micelio (usualmente visible). A menudo las hifas están divididas por tabiques llamados septas.

Los hongos levaduriformes — o simplemente levaduras — son siempre unicelulares, de forma casi esférica. No existen en ellos una distinción entre cuerpo vegetativo y reproductivo.

a) Causantes de enfermedades en el hombre

Según su mecanismo patogénico pueden dividirse en:

1. Alergia. Por sensibilización a sus antígenos de pared. Se produce por inhalación de conidias, esporas o fragmentos miceliales de algunas especias fúngicas induciendo una inmunorrespuesta o por formación de inmunocomplejos. Esto da lugar a la aparición de sintomatología clínica en forma de rinitis, asma bronquial y alveolitis o neumonitis generalizada. Esta última conocida clásicamente como el "pulmón del granjero" se ha visto relacionada con la exposición a aires acondicionados. Las conidias / esporas pueden colonizar en las biomasas de los sedimentos en las conducciones.
2. Intoxicación La intoxicación clásica (micetismo) se caracteriza por su manifestación en dos tiempos: en el primero y tempranamente aparecen síntomas digestivos y en el segundo, de las 18 a 24 horas, insuficiencia renal y hepática con afectación neurológica. Se produce a través de unos metabolitos secundarios llamados amatoxinas (Amanita phalloides). Otras especies (Boletus satanas) solo producen sintomatología de tipo digestivo reversible.

Existen otro tipo de toxinas que tienen capacidad mutagénica y carcinógena (micotoxicosis). Se denominan aflatoxinas y son tumorígenas para animales, no existiendo evidencias que lo sean para el hombre.

3. Micosis. La colonización o invasión de una especie fúngica se denomina micosis. La mayoría se adquieren por inhalación o inoculación de conidias o esporas. El tipo de micosis va a depender de las propiedades tanto del parásito (capacidad patógena) como del huésped (inmunidad) como de la ecología (distribución y acceso o terreno adecuado). Hay especies saprofitas de distribución universal (Aspergillus), otras en zonas geográficas concretas (micosis endémicas - Coccidioides inmitis) y un tercer grupo cuyo hábitat es la piel y mucosas del ser humano (Malassezia furfur, Candida albicans).

El modo de transmisión será para las especies saprofitas por inhalación o inoculación y para las comensales por contacto o endógena (de tejido a tejido) por lo que depende de la inmunidad del huésped (normalmente habrá un equilibrio estable). La mayoría de dermatofitosis se adquieren por contacto interhumano (especies antropofílicas) o con animales (especies zoofílicas). Las micosis pueden estar producidas por hongos "patógenos" y por "oportunistas". En los primeros, la infección depende de la cantidad de inóculo y la inmunorrespuesta provocará la aparición de un granuloma (Histoplasma). En los segundos influirá la disminución de la inmunorrespuesta del huésped (Candida).
La respuesta inmunitaria del huésped (inmunidad celular) no es la única barrera defensiva de que dispone el ser humano. La temperatura y el potencial "redox" merecen destacarse. La mayoría de hongos crecen a una temperatura inferior a la del ser humano y en un ambiente menos reducido que el de los tejidos vivos (material en descomposición). Los hongos saprófitos para parasitar se han de adaptar a estas circunstancias. También los ácidos grasos saturados del sebo ofrecen una protección, por su efecto fungistático y fungicida, explicando por qué son raras las infecciones por Microsporum ovale en adolescentes que presentan una seborrea importante.

b) Uso de los hongos

Quizás el primer empleo directo que se les dio a los hongos es el de alimento. Mucho se ha discutido sobre el valor nutritivo de ellos, si bien es cierto a la mayoría se les puede considerar con elevada calidad porque contienen una buena proporción de proteínas y vitaminas y escasa cantidad de carbohidratos y lípidos. Dentro de los más consumidos tenemos: Boletus edulis, Lactarius deliciosus, Russula brevipes y Amanita caesarea. Otros hongos que se consumen notablemente son: Agaricus campestris y A. bisporus, en nuestro medio vulgarmente conocidos como "champiñones" u "hongos de París"; la importancia de éstos se debe a que son de las pocas especies que pueden cultivarse artificialmente y de manera industrial.

Los hongos microscópicos también han invertido directa o indirectamente para la creación de fuentes alimenticias y representan una expectativa de apoyo para el futuro; en este campo cabe citar los trabajos de obtención de biomasa, a partir de levaduras como Candida utilis, que se usa para mejorar el alimento forrajero.

El crecimiento de diversos hongos incluidos sobre algunos alimentos pueden elevar el nivel nutricional de éstos; por ejemplo, en los estados de Tabasco y Chiapas, se consume una bebida fermentada a base de maíz molido, que se le conoce popularmente con el nombre de "pozol", hay estudios realizados que indican que al aumentar los días de fermentación de éste, se incrementa la forma micológica, proporcionando principalmente sobre todo aminoácidos y proteínas.
Hongos alucinógenos.

Los hongos alucinógenos cobran particular importancia en Mesoamérica, debido a que se encuentran ampliamente distribuidos. Al igual que con los individuos del género Claviceps, los hongos alucinógenos como los hongos psilocibios han sido utilizados últimamente por la industria farmacéutica para la extracción de productos con fines psicoterapéuticos.

Los hongos psilocibios son hongos que contienen sustancias psicoactivas tales como la psilocibina, psilocina, baeocistina o muscimol entre otros. Existen muchas clases de hongos alucinógenos, los más conocidos son los del género Psilocybe.

Hongos benéficos.

Desde el descubrimiento por Fleming de la penicilina como un metabolito del mecanismo antagónico que tienen los hongos contra otros microorganismos, se ha desarrollado una gran industria para el descubrimiento, separación y comercialización de nuevos antibióticos.
Hongos contaminantes. Los hongos contaminantes resultan un grave problema para el hombre; dentro de las setas cabe mencionar las que parasitan y pudren la madera, como Coniophara o las comúnmente denominadas "orejas". Sin embargo, el mayor perjuicio se obtiene de los hongos microscópicos, sobresaliendo los mohos que pueden atacar y degradar.

Hongos venenosos.

En la naturaleza, solo ciertas variedades de hongos son comestibles, el resto son tóxicos por ingestión pudiendo causar severos daños multisistémicos e incluso la muerte. La Micología tiene estudios detallados sobre estas variedades de hongos.

Especies como la Amanita phalloides, Cortinarius orellanus, Amanita muscaria, Chlorophyllum molybdites, Galerina marginata o la Lepiota helveola debido a sus enzimas tóxicas para el ser humano causan síntomas como: taquicardias, vómitos y cólicos dolorosos, sudor fría, exceso de sed y caídas bruscas de la presión arterial, excreciones sanguinolientas. La víctima contrae graves lesiones necróticas en todos los órganos especialmente en el hígado y el riñón. Estos daños son muchas veces irreparables y se requiere trasplante de órganos por lo general.
El reconocimiento de estos hongos requiere adquirir el reconocimiento visual de la morfología de los hongos venenosos. No existe ninguna regla general valida para su reconocimiento, la única forma es conocerlos y reconocerlos.

Como tratamiento ambulatorio a aplicar si se sospecha el consumo de hongos venenosos es provocar la inmediata expulsión mediante vómitos de la víctima, llevar al afectado a urgencia médica antes de las 4 horas de haberlos consumido para atención de extrema urgencia.

2.3. Protozoarios

2.3. Protozoarios

                        Clasificación sistémica de los protozoos

Protozoos flagelados

Filo Dinophyta. Dinoflagelados: Fitoflagelados con un flagelo ecuatorial y otro longitudinal localizados en surcos. Cuerpo desnudo o cubierto por placas de celulosa, valvas o por una membrana de celulosa. Por lo general con cromoplastos amarillos o marrones y estigmas, aunque hay muchas especies incoloras. En su mayor parte marinos; algunos parásitos. Incluye los géneros Gonyaulax, Noctiluca, Histiophysis, Ornithocercus, Glenodinium, Gymnodinium, Ceratium, Oodinium y Symbiodinium.

Filo Kinetoplastida: Uno o dos flagelos originados en una concavidad. Un cuerpo con ADN (cintetoplasto) localizado dentro del alargado mitocondrión y asociado con los cuerpos basales flagelares. la mayoría parásitos. P. ej. Leishmania, Trypanosoma.

Filo Euglenophyta: Flagelados alargados de color verde o incoloros con dos flagelos que arrancan de una cavidad anterior. Estigma presente en las formas coloreadas. Fundamentalmente de aguas dulces. P. ej. Euglena. Phacus, Peranema, Rhabdomonas.

Protozoos ameboideos

Filo Rhizopoda: Utilizan para la locomoción y alimentación rizopodios, lobopodios o reticulopodios, incluye a las Amebas p. ej. Amoeba, Chaos, Acanthamoeba, Entamoeba y a los Foraminiferida, fundamentalmente son especies marinas que generalmente tienen conchas multicamerales. Las conchas pueden ser orgánicas, si bien con frecuencia con calcáreas. P. ej. Globigerina, Orbulina, Discorbis, Spirillina, Numulites, Homotrema.

Protozoos formadores de esporas.

Filo Sporozoa o Apicomplexa: Protozoos parásitos que forman esporas que carecen de filamentos. Los trofozoitos maduros son pequeños e intracelulares. P. ej. Eimeria, Isospora, Aggregata, Plasmodium, Toxoplasma.

Protozoos ciliados

Filo Ciliophora: Protozoos que poseen una infraciliación y, al menos alguna vez en su ciclo vital, cilios en la superficie. Ejemplo: Paramecium.

a) Características generales y clasificación

Del griego protos, primero y zoon, animal; son unicelulares de tamaño microscópico. Se conocen 30 000 protozoos diferentes. Cada especie vive en un ambiente húmedo particular: en el agua de mar o en el fondo del océano, en tierra, en las aguas dulces, salobres; en el suelo o en la sustancia orgánica en descomposición.

Pequeños, de ordinario unicelulares, algunos coloniales con pocos o numerosos individuos todos iguales; sin simetría o con simetría bilateral, radial o esférica.

Forma celular generalmente constante, ovalada, alargada, esférica.

Núcleo diferenciado, único o múltiple; otras partes estructurales como orgánulos o tejidos.
Locomoción por flagelos, pseudópodos, cilios o movimientos de la propia célula.
Algunas especies con cápsulas protectoras o testas; muchas especies forman quistes o esporas resistentes para sobrevivir a las condiciones adversas o para la dispersión.

De vida libre, comensales, mutualísticos o parásitos.

Nutrición variada:

Holozoicos, que se alimentan de otros organismos (bacterias, levaduras, algas, otros protozoos, etc.).
Saprofitos, que se alimentan de sustancias disueltas en su medio.

Saprozoicos, que se alimenta de sustancia animal muerta.

Holofíticos, también conocidos como autótrofos, es decir, que produce alimento por fotosíntesis (como las plantas).

Algunos combinan dos métodos.

Reproducción asexual por escisión binaria, escisión múltiple o gemación; algunos con reproducción sexual por conjugación (en los ciliados).

b) Protozoarios causantes de enfermedades en el hombre

De los muchos miles de especies de protozoos, sólo unas veinte causan enfermedades en el hombre. Su impacto en la salud humana a nivel mundial es, sin embargo, desproporcionado a su número, calculándose que, en un momento dado, una cuarta parte de la humanidad está afectada por este tipo de enfermedades, que debilitan profundamente. La malaria sola es responsable de más de 100 millones de casos al año, un millón de los cuales son fatales
Dentro de cada uno de los principales grupos de protozoos hay patógenos que son transmitidos por la ingestión de cistos (células de reposo con gruesas paredes). Cuatro de estos patógenos – Entamoeba histolytica, Giardia lamblia, Baluntidium coli y especies de Isospora – son parásitos del tracto gastrointestinal; tienen ciclos biológicos relativamente sencillos que comprenden un estado proliferativo (trofozoitos) y un estado de cisto. Los cistos pasan a través de las heces al ambiente externo, en donde sobreviven y contaminan los alimentos y el agua.

Toxoplasmosis. Los cistos de Toxoplasma gondii pueden ser transmitidos por diferentes vías. Se encuentran en el tejido del músculo esquelético de ovejas y cerdos, por lo que la ingestión de carne incompletamente cocinada puede ser una fuente de infección. Los cistos de toxoplasma han sido observados también en los alvéolos pulmonares, por lo cual la inhalación de polvo contaminado puede ser un segundo medio de transmisión. Se ha visto recientemente que los gatos domésticos forman otro reservorio de este organismo y que liberan cistos en sus heces. La ingestión o inhalación de cistos a partir de esta fuente es, probablemente, una importante causa de infecciones en el hombre.

Giardiasis. En los protozoos parásitos del intestino se han descubierto dos nuevos mecanismos por los que dañan al hospedador. Giardia lamblia tiene un “disco de succión” en su superficie ventral, mediante el cual se fija al epitelio intestinal del hospedador. En las infecciones graves, la superficie interna de intestino delgado superior puede quedar totalmente cubierta de parásitos fijados sobre ella, causando así el bloqueo mecánico de la absorción de grasas, una deficiencia responsable de algunos de los efectos patológicos de la infección.

2.2. Monera

2.2. Monera

Las bacterias son microorganismos unicelulares que presentan un tamaño de algunos micrómetros de largo (entre 0,5 y 5 μm, por lo general) y diversas formas incluyendo esferas, barras y hélices. Las bacterias son procariotas y, por lo tanto, a diferencia de las células eucariotas (de animales, plantas, etc.), no tienen núcleo ni orgánulos internos. Generalmente poseen una pared celular compuesta de peptidoglicano. Muchas bacterias disponen de flagelos o de otros sistemas de desplazamiento y son móviles. Del estudio de las bacterias se encarga la bacteriología, una rama de la microbiología.

En todo el mundo se utilizan antibióticos para tratar las infecciones bacterianas. Los antibióticos son efectivos contra las bacterias ya que inhiben la formación de la pared celular o detienen otros procesos de su ciclo de vida. También se usan extensamente en la agricultura y la ganadería en ausencia de enfermedad, lo que ocasiona que se esté generalizando la resistencia de las bacterias a los antibióticos. En la industria, las bacterias son importantes en procesos tales como el tratamiento de aguas residuales, en la producción de queso, yogur, mantequilla, vinagre, etc., y en la fabricación de medicamentos y de otros productos químicos.

Aunque el término bacteria incluía tradicionalmente a todos los procariotas, actualmente la taxonomía y la nomenclatura científica los divide en dos grupos. Estos dominios evolutivos se denominan Bacteria y Archaea (arqueas). La división se justifica en las grandes diferencias que presentan ambos grupos a nivel bioquímico y en aspectos estructurales.

a) Estructura, metabolismo, reproducción, hábitats

Las bacterias son organismos relativamente sencillos. Sus dimensiones son muy reducidas, unos 2 μm de ancho por 7-8 μm de longitud en la forma cilíndrica (bacilo) de tamaño medio; aunque son muy frecuentes las especies de 0,5-1,5 μm.

Carecen de un núcleo delimitado por una membrana aunque presentan un nucleoide, una estructura elemental que contiene una gran molécula circular de ADN. El citoplasma carece de orgánulos delimitados por membranas y de las formaciones protoplasmáticas propias de las células eucariotas. En el citoplasma se pueden apreciar plásmidos, pequeñas moléculas circulares de ADN que coexisten con el nucleoide, contienen genes y son comúnmente usados por las bacterias en la conjugación. El citoplasma también contiene vacuolas (gránulos que contienen sustancias de reserva) y ribosomas (utilizados en la síntesis de proteínas).

Una membrana citoplasmática compuesta de lípidos rodea el citoplasma y, al igual que las células de las plantas, la mayoría posee una pared celular, que en este caso está compuesta por peptidoglicano (mureína). Algunas bacterias, además, presentan una segunda membrana lipídica (membrana externa) rodeando a la pared celular. El espacio comprendido entre la membrana citoplasmática y la pared celular (o la membrana externa si esta existe) se denomina espacio periplásmico. Algunas bacterias presentan una cápsula y otras son capaces de evolucionar a endosporas, estadios latentes capaces de resistir condiciones extremas. Entre las formaciones exteriores propias de la célula bacteriana destacan los flagelos y los pili.

La membrana citoplasmática bacteriana tiene una estructura similar a la de plantas y animales. Es una bicapa lipídica compuesta fundamentalmente de fosfolípidos en la que se insertan moléculas de proteínas. En las bacterias realiza numerosas funciones entre las que se incluyen las de barrera osmótica, transporte, biosíntesis, transducción de energía, centro de replicación de ADN y punto de anclaje para los flagelos.

Puesto que las bacterias son procariotas no tienen orgánulos citoplasmáticos delimitados por membranas y por ello presentan pocas estructuras intracelulares. Carecen de núcleo celular, mitocondrias, cloroplastos y de los otros orgánulos presentes en las células eucariotas, tales como el aparato de Golgi y el retículo endoplasmático.

Las bacterias no tienen un núcleo delimitado por membranas. El material genético está organizado en un único cromosoma situado en el citoplasma, dentro de un cuerpo irregular denominado nucleoide. La mayoría de los cromosomas bacterianos son circulares.

Las bacterias disponen de una pared celular que rodea a su membrana citoplasmática. Las paredes celulares bacterianas están hechas de peptidoglicano (llamado antiguamente mureína). Esta sustancia está compuesta por cadenas de polisacárido enlazadas por péptidos inusuales que contienen aminoácidos D. Estos aminoácidos no se encuentran en las proteínas, por lo que protegen a la pared de la mayoría de las peptidasas. Las paredes celulares bacterianas son distintas de las que tienen plantas y hongos, compuestas de celulosa y quitina, respectivamente. Son también distintas a las paredes celulares de Archaea, que no contienen peptidoglicano. El antibiótico penicilina puede matar a muchas bacterias inhibiendo un paso de la síntesis del peptidoglicano.
Existen dos diferentes tipos de pared celular bacteriana denominadas Gram-positiva y Gram-negativa, respectivamente. Estos nombres provienen de la reacción de la pared celular a la tinción de Gram, un método tradicionalmente empleado para la clasificación de las especies bacterianas. Las bacterias Gram-positivas tienen una pared celular gruesa que contiene numerosas capas de peptidoglicano en las que se inserta ácido teicoico. En cambio, las bacterias Gram-negativas tienen una pared relativamente fina, consistente en unas pocas capas de peptidoglicano, rodeada por una segunda membrana lipídica (la membrana externa) que contiene lipopolisacáridos y lipoproteínas.
Las Gram positivas retienen el complejo cristal violeta-yodo y permanecen de color azul. Las Gran negativas se decoloran con alcohol y se colorean después con un colorante como la safranina, que es de color rojo.

Metabolismo. En contraste con los organismos superiores, las bacterias exhiben una gran variedad de tipos metabólicos. La distribución de estos tipos metabólicos dentro de un grupo de bacterias se ha utilizado tradicionalmente para definir su taxonomía, pero estos rasgos no corresponden a menudo con las clasificaciones genéticas modernas. El metabolismo bacteriano se clasifica en base a tres criterios importantes: el origen del carbono, la fuente de energía y los donadores de electrones. Un criterio adicional para clasificar a los microorganismos que respiran es el receptor de electrones usado en la respiración.

Según la fuente de carbono, las bacterias se pueden clasificar como:
Heterótrofas, cuando usan compuestos orgánicos.

Autótrofas, cuando el carbono celular se obtiene mediante la fijación del dióxido de carbono.
Las bacterias autótrofas típicas son las cianobacterias fotosintéticas, las bacterias verdes del azufre y algunas bacterias púrpura. Pero hay también muchas otras especies quimiolitotrofas, por ejemplo, las bacterias nitrificantes y oxidantes del azufre.

Según la fuente de energía, las bacterias pueden ser:

Fototrofas, cuando emplean la luz a través de la fotosíntesis.
Quimiotrofas, cuando obtienen energía a partir de sustancias químicas que son oxidadas principalmente a expensas del oxígeno (respiración aerobia) o de otros receptores de electrones alternativos (respiración anaerobia).

Según los donadores de electrones, las bacterias también se pueden clasificar como:
Litotrofas, si utilizan como donadores de electrones compuestos inorgánicos.
Organotrofas, si utilizan como donadores de electrones compuestos orgánicos.
Los organismos quimiotrofos usan donadores de electrones para la conservación de energía (durante la respiración aerobia, anaerobia y la fermentación) y para las reacciones biosintéticas (por ejemplo, para la fijación del dióxido de carbono), mientras que los organismos fototrofos los utilizan únicamente con propósitos biosintéticos.

Reproducción. En las bacterias, el aumento en el tamaño de las células (crecimiento) y la reproducción por división celular están íntimamente ligadas, como en la mayor parte de los organismos unicelulares. Las bacterias crecen hasta un tamaño fijo y después se reproducen por fisión binaria, una forma de reproducción asexual. En condiciones apropiadas, una bacteria Gram-positiva puede dividirse cada 20 – 30 minutos y una Gram-negativa cada 15 – 20 minutos, y en alrededor de 16 horas su número puede ascender a unos 5.000 millones (aproximadamente el número de personas que habitan la Tierra). Bajo condiciones óptimas, algunas bacterias pueden crecer y dividirse extremadamente rápido, tanto como cada 9,8 minutos. En la división celular se producen dos células hijas idénticas. Algunas bacterias, todavía reproduciéndose asexualmente, forman estructuras reproductivas más complejas que facilitan la dispersión de las células hijas recién formadas. Ejemplos incluyen la formación de cuerpos fructíferos (esporangios) en las mixobacterias, la formación de hifas en Streptomyces y la gemación. En la gemación una célula forma una protuberancia que a continuación se separa y produce una nueva célula hija.
Por otro lado, cabe destacar un tipo de reproducción sexual en bacterias, denominada parasexualidad bacteriana. En este caso, las bacterias son capaces de intercambiar material genético en un proceso conocido como conjugación bacteriana. Durante el proceso una bacteria donante y una bacteria receptora llevan a cabo un contacto mediante pelos sexuales huecos o pili, a través de los cuales se transfiere una pequeña cantidad de ADN independiente o plásmido conjugativo. El mejor conocido es el plásmido F de E. coli, que además puede integrarse en el cromosoma bacteriano. En este caso recibe el nombre de episoma, y en la transferencia arrastra parte del cromosoma bacteriano. Se requiere que exista síntesis de ADN para que se produzca la conjugación. La replicación se realiza al mismo tiempo que la transferencia.
Hábitat. Las bacterias son los organismos más abundantes del planeta. Se encuentran en todo hábitat de la tierra, creciendo en el suelo, en manantiales calientes y ácidos, en desechos radioactivos, en las profundidades del mar y de la corteza terrestre. Algunas bacterias pueden incluso sobrevivir en las condiciones extremas del espacio exterior. Se estima que hay aproximadamente 40 millones de células bacterianas en un gramo de tierra y un millón de células bacterianas en un mililitro de agua dulce. En total, se calcula que hay aproximadamente 5×1030 bacterias en el mundo.

Sin embargo, solamente la mitad de los filos conocidos de bacterias tienen especies que se pueden cultivar en el laboratorio, por lo que una gran parte (se supone que cerca del 90%) de las especies de bacterias existentes todavía no ha sido descrita.

En el cuerpo humano hay aproximadamente diez veces tantas células bacterianas como células humanas, con una gran cantidad de bacterias en la piel y en el tracto digestivo. Aunque el efecto protector del sistema inmune hace que la gran mayoría de estas bacterias sea inofensiva o beneficiosa, algunas bacterias patógenas pueden causar enfermedades infecciosas, incluyendo cólera, sífilis, lepra, tifus, difteria, escarlatina, etc. Las enfermedades bacterianas mortales más comunes son las infecciones respiratorias, con una mortalidad sólo para la tuberculosis de cerca de dos millones de personas al año.

b) Diversidad de las bacterias

Las bacterias presentan una amplia variedad de tamaños y formas. La mayoría presentan un tamaño diez veces menor que el de las células eucariotas, es decir, entre 0,5 y 5 μm.
La forma de las bacterias es muy variada y, a menudo, una misma especie adopta distintos tipos morfológicos, lo que se conoce como pleomorfismo. De todas formas, podemos distinguir tres tipos fundamentales de bacterias:

Coco (del griego kókkos, grano): de forma esférica.

Diplococo: cocos en grupos de dos.

Tetracoco: cocos en grupos de cuatro.

Estreptococo: cocos en cadenas.

Estafilococo: cocos en agrupaciones irregulares o en racimo.

Bacilo (del latín baculus, varilla): en forma de bastoncillo.

Formas helicoidales:

Vibrio: ligeramente curvados y en forma de coma, judía o cacahuete.

Espirilo: en forma helicoidal rígida o en forma de tirabuzón.

Espiroqueta: en forma de tirabuzón (helicoidal flexible).

c) Uso de las bacterias en biotecnología y de importancia económica, médica y biológica

La biotecnología tiene aplicaciones en importantes áreas industriales como lo son la atención de la salud, con el desarrollo de nuevos enfoques para el tratamiento de enfermedades; la agricultura con el desarrollo de cultivos y alimentos mejorados; usos no alimentarios de los cultivos, como por ejemplo plásticos biodegradables, aceites vegetales, biocombustibles y cuidado medioambiental a través de la biorremediación, como el reciclaje, el tratamiento de residuos y la limpieza de sitios contaminados por actividades industriales.

Las aplicaciones de la biotecnología son numerosas y se suelen clasificar como:
· Biotecnología roja: se aplica a la utilización de biotecnología en procesos médicos. Algunos ejemplos son el diseño de organismos para producir antibióticos, el desarrollo de vacunas más seguras y nuevos fármacos, los diagnósticos moleculares, las terapias regenerativas y el desarrollo de la ingeniería genética para curar enfermedades a través de la manipulación génica.
· Biotecnología blanca: también conocida como biotecnología industrial, es aquella aplicada a procesos industriales. Un ejemplo de ello es el diseño de microorganismos para producir un producto químico o el uso de enzimas como catalizadores industriales, ya sea para producir productos químicos valiosos o destruir contaminantes químicos peligrosos (por ejemplo utilizando oxidorreductasas). También se aplica a los usos de la biotecnología en la industria textil, en la creación de nuevos materiales, como plásticos biodegradables y en la producción de biocombustibles. Su principal objetivo es la creación de productos fácilmente degradables, que consuman menos energía y generen menos desechos durante su producción. La biotecnología blanca tiende a consumir menos recursos que los procesos tradicionales utilizados para producir bienes industriales.

· Biotecnología verde: es la biotecnología aplicada a procesos agrícolas. Un ejemplo de ello es el diseño de plantas transgénicas capaces de crecer en condiciones ambientales desfavorables o plantas resistentes a plagas y enfermedades. Se espera que la biotecnología verde produzca soluciones más amigables con el medio ambiente que los métodos tradicionales de la agricultura industrial. Un ejemplo de esto es la ingeniería genética en plantas para expresar plaguicidas, con lo que se elimina la necesidad de la aplicación externa de los mismos, como es el caso del maíz Bt. Si los productos de la biotecnología verde como éste son más respetuosos con el medio ambiente o no, es un tema de debate.

· Biotecnología azul: también llamada biotecnología marina, es un término utilizado para describir las aplicaciones de la biotecnología en ambientes marinos y acuáticos. Aún en una fase temprana de desarrollo sus aplicaciones son prometedoras para la acuicultura, cuidados sanitarios, cosmética y productos alimentarios.

Biorremediación y biodegradación.

La biorremediación es el proceso por el cual son utilizados microorganismos para limpiar un sitio contaminado. Los procesos biológicos desempeñan un papel importante en la eliminación de contaminantes y la biotecnología aprovecha la versatilidad catabólica de los microorganismos para degradar y convertir dichos compuestos. En el ámbito de la microbiología ambiental, los estudios basados en el genoma abren nuevos campos de investigación ampliando el panorama de las redes metabólicas y su regulación, así como pistas sobre las vías moleculares de los procesos de degradación y las estrategias de adaptación a las cambiantes condiciones ambientales. Los enfoques de genómica funcional y metagenómica aumentan la comprensión de las distintas vías de regulación y de las redes de flujo del carbono en ambientes no habituales y para compuestos particulares, que sin duda aceleraran el desarrollo de tecnologías de biorremediación y los procesos de biotransformación.

Los entornos marinos son especialmente vulnerables ya que los derrames de petróleo en regiones costeras y en mar abierto son difíciles de contener y sus daños difíciles de mitigar. Además de la contaminación a través de las actividades humanas, millones de toneladas de petróleo entran en el medio ambiente marino a través de filtraciones naturales. A pesar de su toxicidad, una considerable fracción del petróleo que entra en los sistemas marinos se elimina por la actividad de degradación de hidrocarburos llevada a cabo por comunidades microbianas, en particular, por las llamadas bacterias hidrocarbonoclásticas (HCB) Además varios microorganismos como Pseudomonas, Flavobacterium, Arthrobacter y Azetobacter pueden ser utilizados para degradar petróleo. El derrame del barco petrolero Exxon Valdez en Alaska en 1989 fue el primer caso en el que se utilizó biorremediación a gran escala de manera exitosa, estimulando la población bacteriana suplementándole nitrógeno y fósforo que eran los limitantes del medio.

Importancia económica y médica. Los medicamentos no son una mercancía cualquiera, sino un elemento necesario para mantener la salud de los ciudadanos. Y aquí es donde empieza el conflicto de intereses, ya que por una parte, existe el derecho de la industria farmacéutica a obtener beneficios que la incentiven para seguir investigando, mientras por otro lado está el derecho a la salud, del que debería gozar todo ser humano.

Los argumentos más empleados para justificar el incremento de los precios de los medicamentos dicen que las nuevas técnicas, la fabricación de moléculas más complicadas y el uso de aparatos cada vez más caros han aumentado enormemente los costes. Estas dificultades se ven incrementadas por la presión para reducir los precios del sector, ante la preocupación de los gobiernos por el envejecimiento de la población, el problema con las patentes y el acceso a los medicamentos y el consiguiente aumento de los gastos sanitarios, que suponen una proporción cada vez mayor de los presupuestos estatales.

Sin embargo, los críticos del sector sostienen que en realidad los costos de fabricación han disminuido de manera importante, debido al empleo de aparatos y procesos industriales más eficientes, y a la automatización de muchas etapas productivas, con la consiguiente reducción de mano de obra. Por otra parte, la mano de obra se ha visto reducida en forma notable luego de las megas fusiones de las principales empresas farmacéuticas que han ocurrido en la década del 90, que han generado una ola de despidos del orden de varias decenas de miles de empleados.
En realidad, el mayor generador de costos en la industria farmacéutica actual no es la fabricación de los medicamentos, ni tampoco las inversiones en investigación y desarrollo, sino los gastos derivados de la comercialización o mercadeo (marketing) de sus productos, que incluyen millonarios desembolsos para realizar estudios de mercado, análisis de los competidores, estrategias de posicionamiento, extensión de patentes, distribución, promoción, publicidad y ventas de sus productos, así como los gastos administrativos necesarios para mantener estructuras multinacionales, los que incluyen astronómicos salarios pagados a sus principales ejecutivos.
Según los críticos de la industria farmacéutica, los altos precios tampoco están en relación directa con la inversión en la investigación sino, más bien, con las ganancias producidas por la comercialización de los medicamentos. La polémica continúa.

2.1. Virus

2.1. Virus

Representan el límite entre lo vivo y lo no vivo, su estructura simple y la ausencia de funciones vitales excepto la autoduplicación son factores que hacen que se les considere fuera de los reinos en donde se clasifican los seres vivos

El tamaño de los virus es de 17 a 450 milimicras, por lo que sólo se pueden ver al microscopio electrónico
Tienen un centro de ADN o ARN, rodeado por una cubierta proteica llamada cápside que posee unidades estructurales denominadas capsómeros (moléculas proteicas) cuyo arreglo es específico para cada virus

Los virus sólo están activos dentro de una célula.

Cuando están fuera, son partículas proteínicas cristalizadas e inertes.

Pueden sobrevivir en muy diversos tipos de suelos y climas

Cuando entran en contacto con una célula, retoman su capacidad de infectar, llamándose entonces viriones

Producen enfermedades como la rabia, rubéola, herpes y SIDA entre otras.

De acuerdo a la forma y simetría de su cápside, los Virus se clasifican en:

Cilíndricos o Helicoidales

Icosaédricos (de varias caras)

Complejos (cápside, cola y placa caudal con filamentos)

Para reproducirse, los virus necesitan de una célula anfitriona.

Se insertan como un gene más en sus cromosomas.

Utilizan la maquinaria de síntesis de proteína de la célula.

Durante este proceso debilitan y matan a las células.

El proceso de replicación viral o ciclo lítico del virus consta de varias etapas.

a)  Origen, estructura y replicación

Un virus (de la palabra latina virus, toxina o veneno) es una entidad biológica que para replicarse necesita de una célula huésped. Cada partícula de virus o virión es un agente potencialmente patógeno compuesto por una cápside (o cápsida) de proteínas que envuelve al ácido nucléico, que puede ser ADN o ARN. La forma de la cápside puede ser sencilla, típicamente de tipo helicoidal o icosaédrica (poliédrica o casi esférica), o compuesta, típicamente comprendiendo una cabeza y una cola. Esta estructura puede, a su vez, estar rodeada por la envoltura vírica, una capa lipídica con diferentes proteínas, dependiendo del virus. Ninguno de los virus posee orgánulos y, sobre todo, ninguno tiene autonomía metabólica, por lo que no son considerados células. Su ciclo biológico tiene dos fases, una extracelular y metabólicamente inerte, y otra intracelular que es reproductiva. Se puede agrupar las características definitorias de los virus en torno a tres cuestiones: su tamaño, el hecho de que sean cristalizables y el hecho de que sean parásitos intracelulares o microcelulares obligados. Estas tres cuestiones colocan a los virus en la frontera entre lo vivo y lo inerte. Los virus son estructuras extraordinariamente pequeñas. Su tamaño oscila entre los 24 nm del virus de la fiebre aftosa a los 300 nm de los poxvirus. Comúnmente, se utilizan microscopios electrónicos tanto de barrido como de transmisión para visualizar las partículas de virus. Para aumentar el contraste entre los virus y el fondo se utilizan tintes de alto contraste a los electrones.

b) Virus y enfermedades en el hombre

Ejemplos comunes de enfermedades humanas causadas por virus incluyen el resfriado común, gripe, varicela, poliomielitis, sarampión, paperas y rubéola. Entre las enfermedades graves causadas por virus están el ébola, SIDA, gripe aviar y SARS. Otras enfermedades son poliomielitis, paperas, rubéola, hepatitis B, hepatitis C, fiebre amarilla, dengue, viruela (erradicada), etc. Algunas enfermedades se encuentran bajo investigación para determinar si tienen un virus como agente causal, por ejemplo, el Herpesvirus humano tipo 6 (HHV6) podría estar relacionado con enfermedades neurológicas tales como la esclerosis múltiple y el síndrome de fatiga crónica. También se investiga si el Virus de Borna, causante de enfermedades neurológicas en caballos, pudiera ser responsable de enfermedades psiquiátricas en los seres humanos.
La capacidad relativa de los virus para causar enfermedades se describe en términos de virulencia. Los virus producen la enfermedad en el huésped a través de diferentes mecanismos que dependen en gran medida de la especie de virus. Los mecanismos a nivel celular incluyen principalmente la lisis y la posterior muerte de la célula. En los organismos pluricelulares, si suficientes células mueren, todo el organismo empezará a verse afectado. Los virus pueden también existir dentro de un organismo relativamente sin efectos. A esto se le llama estado latente y es una característica de los herpesvirus incluyendo el Virus del herpes simple, causante del herpes labial, el Virus de Epstein-Barr, que causa la fiebre glandular, y el virus varicela-zóster, que causa la varicela. El virus de la varicela, una vez superada la enfermedad, regresa en etapas posteriores de la vida como herpes zóster. Algunos virus pueden causar infecciones crónicas, en las cuales el virus sigue replicándose en el cuerpo, a pesar de los mecanismos de defensa del huésped. Esto es común en las infecciones de hepatitis B y hepatitis C. Las personas infectadas crónicamente con el virus de la hepatitis B sirven como reservorios del virus (son los portadores). Cuando hay una alta proporción de portadores en una población, se dice que la enfermedad es endémica.

c) Virus del SIDA y del papiloma humano

El Virus de Inmunodeficiencia Humano, o VIH, es el virus que produce el SIDA, Síndrome de Inmuno-Deficiencia Adquirida. Es una deficiencia del Sistema Inmunológico porque el VIH destruye las células que protegen al organismo de los agentes patógenos externos, que son los microorganismos que causan las enfermedades.

La destrucción que el virus provoca es progresiva, de forma tal que se llega a un estado de enfermedad, conocido como SIDA.

El sistema inmunitario defiende al organismo de las agresiones que le ocasionan diferentes tipos de microorganismos e impide, a su vez, la proliferación de células malignas (cánceres). Este sistema actúa en todo el cuerpo por medio de un tipo especial de glóbulos blancos, los linfocitos. De estos existen dos grandes grupos: Los linfocitos T atacan directamente a los invasores y los linfocitos B producen unas substancias que llamamos anticuerpos que son específicas para cada microbio.
En la práctica existen tres modos fundamentales de transmisión del VIH:
Transmisión sexual.

Transmisión parenteral por el uso compartido de agujas, instrumentos contaminados, transfusión sanguínea, etc.

Transmisión vertical o de la madre al feto.

A ello se unen unas condiciones que modifican la transmisión: El virus de SIDA es débil y sobrevive mal fuera del cuerpo por lo que debe penetrar en el interior del organismo.

1.-Transmisión sexual. Las relaciones sexuales con penetración vaginal o anal, heterosexuales u homosexuales, pueden transmitir el virus del SIDA. Los contactos oro-genitales (contacto boca-órgano genital) pueden transmitir el VIH si hay lesiones en cualquiera de las dos zonas.
Todas las prácticas sexuales que favorecen las lesiones y las irritaciones aumentan el riesgo de transmisión.
Las relaciones anales son las más infecciosas porque son las más traumáticas y la mucosa anal es más frágil que la mucosa vaginal.

El riesgo de infección aumenta con el número de relaciones sexuales, pero una sola puede ser suficiente. El riesgo de transmisión es mayor en el sentido de hombre a mujer que en el contrario, mujer a hombre.

El riesgo aumenta si la mujer está en su período de menstruación (a causa del flujo de sangre)
Los besos profundos y la masturbación entre la pareja no transmiten el SIDA siempre que no existan lesiones sangrantes que puedan poner en contacto sangre contaminada con lesiones del eventual receptor.

2.- Transmisión sanguínea. La transmisión del VIH por la sangre es, en la actualidad, el principal modo de transmisión del SIDA. Las agujas contaminadas que son compartidas pueden transmitir el VIH; además los objetos que se utilizan para la preparación de la droga también pueden estar contaminados.
La transmisión del VIH por transfusiones o inyecciones de productos derivados de la sangre es en la actualidad prácticamente nula ya que existe la obligatoriedad de detectar anticuerpos anti-VIH en todas las muestras de sangre desde 1987 y para estos fines sólo se utilizan muestras que son seronegativas.
Los elementos de cuidado corporal (tijeras, hojas de afeitar, cepillo dental, pinzas, etc.) presentan un riesgo teórico de transmisión del VIH ya que pueden entrar en contacto con la sangre. Su empleo exige la limpieza con una solución desinfectante o su calentamiento
3.- Transmisión madre – hijo. Puede producirse durante el embarazo, a través de la placenta, o en el momento del parto.No se recomienda a la mujer seropositiva que quede embarazada.
Amamantar al recién nacido es una potencial vía de transmisión; por lo tanto también no es recomendable la lactancia materna cuando la madre es seropositiva.
El tratamiento de las embarazadas seropositivas con antirretrovirales reduce el riesgo de transmisión del VIH de la madre al feto. Por lo tanto se aconseja que todas las embarazadas sean informadas y se solicite su consentimiento para realizarle la prueba de detección de anticuerpos anti-VIH.

No existe una vacuna para prevenir la infección por VIH y no existe cura para el SIDA. Pero, es posible prevenir la infección. Esto significa leer sobre el SIDA y aprender a evitar comportamientos que son de alto riesgo para contraer el VIH.

Algunas medidas para prevenir el contagio con el VIH son:

Una relación ocasional, un sólo contacto, puede transmitir el VIH.

Debería tomarse tiempo para conocer a la pareja e intimar, preguntarse sobre comportamientos pasados y actuales.

Las relaciones sexuales, homo o heterosexuales, comportan un alto riesgo de transmisión del virus del SIDA.

La presencia de otras enfermedades de transmisión sexual, lesiones genitales, favorece la transmisión del virus.

La mayoría de las personas infectadas lo han sido en una relación sexual.
El contacto de la boca con el esperma o las secreciones vaginales suponen un riesgo de transmisión cuando existen lesiones en la boca.

La penetración anal es la que supone mayor riesgo.

En tal caso de que la relación sexual se tenga, es necesario prevenir de la siguiente manera:
A).- Usar preservativo o hacer que lo usen.

El preservativo es eficaz en la prevención de todas las enfermedades de transmisión sexual.
El preservativo masculino

1. Comprobar su fecha de caducidad y retirarlo de su envoltorio con precaución de no deteriorarlo.
2. Colocárselo en el pene en erección antes de cualquier penetración.

3. Si el preservativo carece de depósito, crearlo dejando un espacio libre de 2 cm. a lo largo de la punta del pene y apretar la punta del depósito para expulsar el aire.

4. Desenrollar el preservativo hasta la base del pene.

5. Para evitar que el esperma se derrame hay que retirarse y retirar el preservativo sujetándolo por la base antes del que pene se quede flácido.

6. El preservativo se debe utilizar sólo una vez y tirarlo a la basura con cuidado.
7. Evitar utilizar lubricantes de base grasa, como la vaselina, ya que pueden deteriorar el látex.

El preservativo femenino

Consiste en una fina bolsista plástica con un anillo flexible en sus extremos; el anillo más pequeño se introduce en la vagina apretándolo para darle una forma alargada y con un dedo se empuja hacia el interior con el fin de adherirlo al cuello del útero. El otro anillo queda fuera de la vagina.
Al igual que el preservativo masculino sólo debe utilizarse una vez.

B.- Evitar la penetración vaginal o anal.

Escoger actividades sexuales sin riesgo como pueden ser las caricias o la masturbación mutua.

El virus del papiloma humano (VPH) es un virus común que afecta tanto a hombres como a mujeres. Existen más de 100 diferentes tipos de VPH.

La mayoría de los tipos de VPH no causan ningún signo o síntoma y desaparecen sin tratamiento.
Sin embargo, Ciertos tipos de VPH causan verrugas comunes en manos y pies. Alrededor de 30 tipos de VPH se conocen como VPH genitales debido a que afectan el área genital. Algunos tipos causan cambios en las células del revestimiento del cuello. Si no se tratan, estas células anormales pueden convertirse en células cancerosas. Otros tipos de VPH pueden causar verrugas genitales y cambios benignos (anormales pero no cancerosos) en el cuello. Muchos tipos de VPH pueden causar resultados anormales en las pruebas de Papanicolaou.

El VPH es altamente contagioso, así que es posible contagiarse al exponerse al virus una sola vez. Se calcula que mucha gente se contagia con el VPH en los primeros 2 a 3 años de haber iniciado su actividad sexual. De acuerdo con la Organización Mundial de la Salud dos terceras partes de las personas que tienen contacto sexual con una persona infectada desarrollarán una infección por el VPH en 3 meses.

En la mayoría de las personas que tienen el VPH, las defensas del cuerpo son suficientes para eliminar el virus. Sin embargo, para algunas personas, ciertos tipos de virus pueden convertirse en verrugas genitales o cambios benignos (anormales pero no cancerosos) en el cuello uterino.
Las mujeres que no eliminan ciertos tipos de virus pueden presentar cambios anormales en el revestimiento del cuello uterino. Si estas células anormales no son detectadas o tratadas, pueden avanzar hacia precáncer y cáncer.Frecuentemente, el desarrollo del cáncer cervicouterino puede tardar varios años, aunque en casos raros puede ocurrir en un año. Por esta razón la detección temprana es muy importante, mediante la prueba de Papanicolaou (también conocida como frotis de Papanicolaou) que puede ayudar a detectar cambios celulares sospechosos en el cuello uterino.

d) Usos de los virus en la biotecnología y la elaboración de vacunas

La biotecnología es la tecnología basada en la biología, especialmente usada en agricultura, farmacia, ciencia de los alimentos, ciencias forestales y medicina.

Según el Convenio sobre Diversidad Biológica de 1992, la biotecnología podría definirse como "toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos".

Vacunas.

La vacunación es una forma barata y eficaz para la prevención de las infecciones causadas por los virus. Las vacunas se han utilizado para prevenir las enfermedades virales desde mucho antes al descubrimiento de los virus. Su uso ha dado lugar a una dramática disminución de la morbilidad (enfermedad) y mortalidad (muerte) asociada a infecciones virales como poliomielitis, sarampión, paperas y rubéola. La viruela ha sido erradicada. En la actualidad se dispone de vacunas para prevenir más de trece infecciones virales en los seres humanos, y algunas más se utilizan para prevenir infecciones virales en animales.

Las vacunas pueden consistir en virus vivos atenuados o en virus muertos, o en sólo las proteínas virales (antígenos). Las vacunas vivas contienen formas debilitadas del virus que causa la enfermedad. Las vacunas vivas pueden ser peligrosas cuando se administran a las personas inmunodeficientes, puesto que en estas personas incluso el virus debilitado puede causar la enfermedad original. Sin embargo, la vacuna contra el virus de la fiebre amarilla, obtenida de una cepa atenuada denominada 17D, es posiblemente una de las vacunas más seguras y eficaces fabricadas.
La biotecnología y las técnicas de ingeniería genética se utilizan para producir vacunas de subunidades. Estas vacunas usan sólo la cápside de proteínas del virus. La vacuna de la hepatitis B es un ejemplo de este tipo de vacuna. Las vacunas de subunidades son seguras para pacientes inmunodeficientes, ya que no pueden causar la enfermedad.