MICROORGANISMOS PATÓGENOS Y BENEFICIOSOS. BACTERIAS, VIRUS Y PRIONES Un microorganismo, es un ser vivo, o un sistema biológico, que solo puede visualizarse con un microscopio. Son organismos dotados de individualidad que presentan, a diferencia de las plantas y los animales, una organización biológica elemental. En su mayoría son unicelulares, aunque en algunos casos se trate de organismos cenótico compuestos por células multinucleadas o incluso multicelulares. multicelulares. Algunos microorganismos son capaces de penetrar y multiplicarse multiplicarse en otros seres vivos, a los que perjudican, originando una infección; una infección; son los denominados microorganismos patógenos. Los problemas que causa una infección dependen del tipo de patógeno, el modo en que se transfiere, dosis o concentración de patógenos, persistencia de los microorganismos microorganismos y la resistencia del organismo infectado.
MICROORGANISMOS BENEFICIOSOS PARA EL SER HUMANO Los microorganismos beneficiosos para el ser humano son aquellos organismos microscópicos que en el organismo de una persona previenen que los microorganismos patógenos crezcan, ellos simplemente las abandonan, o algunas producen toxinas químicas para prevenir la competición del crecimiento microbiano. Algunos microorganismos microorganismos beneficiosos beneficiosos para el ser humano son los probioticos, que son microbios vivos que pueden incluirse i ncluirse en la preparación preparació n de una amplia gama de productos, incluyendo alimentos, medicamentos, y suplementos dietéticos. Los microorganismos beneficiosos poseen por tanto el potencial de jugar dos papeles: a) Mejoran nuestra situación nutricional ayudándonos a digerir la comida y produciendo las vitaminas esenciales. b) Juegan papeles terapéuticos específicos específicos importantes importantes Algunos ejemplos ejemplos de microorganismos microorganismos beneficiosos beneficiosos para para la salud son: son:
Microorganismos
Efectos beneficiosos Equilibrio flora intestinal, efectos en el
L.acidophilus LC1
sistema inmunitario. Reducción
L.acidophilus NCFCO1748
actividades
de
actividades
enzimas
procancerigenas Inmunoestimulador,
L. jonsonii LA1
enzimas
procancerigenas y diarrea Reducción
L.acidophilus NCFM
de
tratamiento
de
gastritis y úlceras Inmunoestimulador, diarrea, inflamación
L. rhamnosus GG L. bulgaricus
del intestino Inmunoestimulador, absorción de lactosa. Promotor del crecimiento y de la
L. casei
viabilidad de prebióticos Diarrea por rotavirus, equilibrio de la
B. bifidum D,thermophilus S. boulardii
microbiota Inmunoestimulador, absorción de lactosa. Prevención de la diarrea y tratamiento de colitis
Los microorganismos beneficiosos para la salud humana se deben tener en cuenta como elemento importante para la prevención y tratamiento terapéutico de desórdenes intestinales e infecciones en el organismo. Con el objetivo de actualizar los conocimientos respecto a este contenido, hemos mencionado como tema principal a los probióticos, que son cultivos simples o mezclados de microorganismos que apoyan e intensifican nuestra vida y las de ellas. Los beneficios de los alimentos probióticos es la mejora del balance de la flora intestinal, donde se encuentra la mayoría de las defensas del cuerpo, ayudando a mejorar los síntomas y reforzar el sistema inmunitario.
La utilización de Probióticos se recomienda a cualquier persona que quiera favorecer el equilibrio de la flora intestinal. En personas con tratamiento antibiótico, en ancianos, en disturbios intestinales, para mejorar la intolerancia de los nutrientes. Actualmente los probióticos se venden en forma de píldoras o cápsulas; aunque muchos alimentos podrían ser utilizados como vehículos de los alimentos probióticos: un ejemplo de ello son las leches fermentadas (yogur, batidos, etc.) que han sido utilizadas como la principal vía de administración de alimentos probióticos, y las bacterias más usadas y estudiadas son bacterias lácticas, microorganismos estrechamente ligados a los productos lácteos.
MICROORGANISMOS PATOGENOS PARA EL SER HUMANO Los virus: Son microorganismos mucho más pequeños que las bacterias. Se desarrollan dentro de las células vivas y cuando están adentro controlan todos los procesos que se llevan a cabo dentro de ella. Se multiplican rápidamente y favorecen que la célula produzca toxinas o sea sustancias dañinas para el organismo. También actúan como antígenos, esto quiere decir que estimulan a la célula para que forme anticuerpos que combaten la infección, al hacerlo se va perdiendo la respuesta inmunológica del organismo. Los virus viajan a través de fluidos como la sangre, la saliva, el semen o la orina de personas infectadas y por medio de ellos se transmiten a otras. Son causantes de muchas enfermedades como la gripe, las paperas, el sarampión, la rabia, la poliomielitis y otras que pueden prevenirse por medio de la aplicación de vacunas. Sin embargo hay otras enfermedades que son muy peligrosas, difíciles de controlar y algunas de ellas pueden ser mortales como la hepatitis B o el SIDA. Los virus no se controlan con antibióticos y una vez dentro del cuerpo, no pueden ser eliminados completamente, por lo que siempre está la enfermedad que ocasionan latente y puede desarrollarse en cualquier momento.
Las bacterias : Fueron los primeros microorganismos que se conocieron gracias al invento del microscopio. Son unicelulares y adoptan diferentes formas. Si son como bastones se llaman bacilos, si tienen forma esférica, son cocos y si son como espirales, se llaman espiroquetas. Se encuentran en todas partes, en el aire, agua, alimentos, tierra o dentro de otros seres vivos incluyendo el hombre. A pesar que se desarrollan en situaciones favorables como humedad o temperatura, algunas pueden vivir en lugares donde no hay aire. Algunas bacterias son benéficas, ayudan al crecimiento de las plantas, otras forman parte de la flora intestinal normal y en la industria y la investigación juegan un importante papel. Las bacterias patógenas, o sea las que causan enfermedades producen sustancias venenosas que se llaman toxinas. Entre las enfermedades causadas por bacterias están: el cólera, la neumonía o pulmonía, la tuberculosis, algunas enfermedades de transmisión sexual y las infecciones en la garganta entre otras. Las enfermedades producidas por bacterias se contagian a través de una persona infectada, del piquete o mordida de insectos o por objetos, agua o alimentos contaminados. Las bacterias también penetran por un rasguño o cortada al infectarse.
Los parásitos : Son organismos muy peligrosos porque viven a expensas de los demás, es decir, encima o dentro de otro organismo que los hospeda. Los parásitos privan de sus nutrimentos, envenenan o destruyen los tejidos de sus huéspedes, al hacerlo además de producir enfermedades diversas, causan desnutrición y como también se alimentan de sangre, provocan anemia o sea la disminución de glóbulos rojos. Algunos parásitos se propagan a través de insectos u otros animales portadores llamados “vectores”, un caso conocido es el del paludismo o el del dengue, enfermedades transmitidas por mosquitos. Los parásitos más conocidos son las lombrices intestinales, pueden ser cilíndricas o planas y hay algunas que llegan a medir hasta 10 metros, como la tenia o solitaria y otras que se reproducen tanto que llegan a viajar dentro del sistema digestivo y pueden llegar a las vías respiratorias y hasta al cerebro, ocasionando enfermedades graves.
Los protozoarios son microorganismos parásitos, unicelulares, es decir, están formados por una sola célula, por lo que no se ven a simple vista. Viven en alimentos contaminados, en agua sucia y en el excremento. Uno de los peores es la ameba, por eso para no adquirirla es necesario lavar y cocer bien los alimentos, tomar siempre agua hervida y evitar comer cerca de animales o en puestos de la calle que no manejan los alimentos con la higiene adecuada.
Los hongos: se reproducen en lugares húmedos como la boca y los intestinos o en partes del cuerpo que sudan mucho, como la cabeza, los pies, las ingles y en todos los pliegues de la piel incluyendo los órganos sexuales. Se reproducen por falta de higiene personal o porque las personas tengan sus defensas muy bajas y producen enfermedades como la tiña, el pie de atleta, la candidiasis, la erisipela o el impétigo entre otras.
Los Priones Las partículas infecciosas llamadas priones, están constituidas únicamente por una proteína de aproximadamente 250 aminoácidos. Es decir carecen completamente de ácidos nucleicos. Es esta la razón por la cual fue resistida durante mucho tiempo, la hipótesis de que las proteínas por si solas podían ser la causa de enfermedades infecciosas. De acuerdo al dogma imperante hasta 1980, las enfermedades transmisibles (infecciosas) necesitaban material genético, para que la infección se asentara en el huésped. Hasta ese momento eran los virus los agentes infecciosos más pequeños conocidos, y todos ellos poseen ADN o ARN como material genético necesario para codificar sus proteínas y dirigir la replicación viral en el huésped. Las
encefalopatías
espongiformes
transmisibles
(EET),
son
las
enfermedades
degenerativas del sistema nervioso central que afectan a animales y seres humanos causadas por los priones. Se denominan espongiformes ya que el cerebro adquiere un aspecto parecido al de una esponja. Las EET que sufren los seres humanos son el Kuru (o muerte de la risa), la enfermedad de Creutzfeldt -Jakob (ECJ), el síndrome de GerstmanStraussler-Scheinker (GSS) y el insomnio Familiar Fatal (IFF); las EET de animales, incluyen el scrapie (del ingles to scrape, raspar, por la tendencia de los animales infectados a rasparse contra postes , troncos o cercas para combatir la picazón) de ovejas y cabras, la
enfermedad de agotamiento crónico de mulas y ciervos en cautiverio y la encefalitis espongiforme bovina (EEB), o enfermedad de la vaca loca.
Principales Enfermedades causadas por Priones Enfermedad
Síntomas típicos
Vía de Propagación
Distribución
Kuru
Pérdida de
Infección,
Nueva Guinea
coordinación,
probablemente por
demencia
canibalismo
ECJ
2600 casos
Demencia, pérdida de De ordinario
1 persona por millón
coordinación
en todo el mundo
desconocida (esporádica)
100 familias En un 15 por ciento de identificadas (forma los casos hereditaria, heredada) por mutación del gen que determina la
Forma infecciosa 80
proteína PrP
casos
Raramente por infección (por ejemplo por un transplante u otro tratamiento medico) EGSS
IFF
Pérdida de
Herencia de una
coordinación,
mutación en gen de la identificadas
demencia
PrP
Trastornos del Sueño, Herencia en una insomnio demencia
50 familias
9 familias
mutación del gen de la identificadas PrP
Los Virus: Ciclo Lítico y Lisogénico
Los virus son partículas submicroscópicas capaces de causar enfermedades en las plantas y otros organismos vivos. Debido a que no tienen metabolismo propio, los virus sólo pueden vivir en las células vivas por lo que no pueden multiplicarse en medios de cultivos artificiales. Estos agentes sólo pueden ser observados bajo el microscopio electrónico y consisten en una proteína que encapsula a un ácido nucleico. La clasificación de estos patógenos esta basada en sus propiedades morfológicas, bioquímicas, biofísicas, inmunológicas y moleculares. Un virus biológico se trata de una partícula infecciosa, un organismo que se replica a si mismo en el interior de las células que ataca (células animales, vegetales o bacterianas).Podemos decir que no es un organismo totalmente vivo , ya que si analizamos la definición de ser vivo nos encontramos con que: nacen, crecen, se reproducen y mueren, de las cuales el virus por si solos solo nacen y mueren, necesitan una célula a la que infectar para crecer y evolucionar. No tienen metabolismo propio, necesitan una célula a la cual infectar, son “parásitos”.
Virus del VIH Las enfermedades humanas, causadas por virus, más conocidas, son la poliomielitis, gripe, viruela, sarampión, fiebre amarilla, encefalitis, paperas, tracoma, etc. Actualmente se cree que algunos tumores cancerosos son también de origen vírico. Las infecciones víricas en
general, no pueden ser tratadas con antibióticos; sin embarco, el interferón, producto biológico sintetizado por los tejidos invadidos por un virus, es activo contra infecciones causadas por otros. El surgimiento y resurgimiento de los virus se deben en parte a su relativo bajo nivel de complejidad, por lo que pequeños cambios en su información genética ocasionan grandes cambios en su estructura y funcionamiento general, lo cual permite evadir la respuesta inmunológica de los organismos, variar sus comportamientos dentro de las células hospederas y perder su sensibilidad a tratamientos comunes para esas enfermedades. Se ha discutido mucho si los virus son o no seres vivos. Por una parte se reproducen, aunque dependientes de la célula de la que utilizan enzimas y ribosomas; no metabolizan substancias para producir energía, y sólo tienen un tipo de ácido nucleico, ADN o ARN; además son cristalizables. Posiblemente, sistemas parecidos a los virus, pero de vida libre, fueron los primeros seres vivos.
Estructura General “Pequeños agentes patógenos intracelulares obligados que, no se consideran vivos, ya que no se pueden dividir de manera directa; esta división es necesaria para la Teoría Celular de la Vida”. Hacia fines del siglo pasado se formuló la teoría de que cada enfermedad era producida por un germen específico. Hasta ese momento los patólogos estaban convencidos de que para cada enfermedad seria posible encontrar el microorganismo responsable, utilizando las siguientes técnicas: a) Observación del germen con la ayuda del microscopio b) Cultivo sobre un medio nutritivo c) Retención por filtros. Sin embargo, en 1892, Ivanovsky pudo demostrar que el agente productor de la enfermedad del mosaico de tabaco pasaba a través de los filtros para bacterias y no podía ni verse ni cultivarse. Luego en 1898 Stanley, determinó que la enfermedad del mosaico del tabaco era provocada por un nuevo agente infeccioso a los que denomino virus filtrables (virus: palabra de origen latino que significa veneno). Los virus están ampliamente
distribuidos en la naturaleza y afectan a todo tipo de organismos, tanto del reino animal, vegetal o protista.
CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES DE LOS VIRUS La estructura de los virus esta integrada por dos tipos de macromoléculas: ácidos nucleicos y proteínas, los que forman las partículas virales o viriones. Básicamente existen dos tipos de partículas virales: partículas virales simples (virus desnudo) o partículas virales envueltas (virus envuelto). El virus desnudo consta de un ácido nucleico (genoma) asociado a proteínas y una cubierta proteica o cápside. Por otra parte los virus envueltos añaden a esta estructura básica una envoltura lipoproteica de origen celular. La función de la cápside es de servir al ácido nucleico como protección y vehículo. Todos los viriones están constituidos por material genético DNA o RNA (pero no ambos) y una cápside formada por proteínas. Los virus desnudos, según el tipo de cápside, se diferencian en 3 tipos: · Icosaédricos. La cápside es un icosaedro. · Helicoidales. La cápside es un cilindro hueco. · Complejos. Tienen diferentes estructuras anejas a la cápside (cola,..). Los virus con envoltura se diferenciar también en tres tipos: · Icosaédricos. · Helicoidales. · Complejos. Postulado de Lwoff
"Únicamente serán considerados virus aquellos agentes infecciosos cuya partícula elemental contenga un solo tipo de ácido nucleico". Es decir poseen ARN o ADN, pero no ambos tipos de ácidos nucleicos funcionales a la vez. Por lo tanto los virus pueden ser ADN o ARN virus. Debido a la estructura simple de virus, para su multiplicación dependen en
forma absoluta de la célula huésped que infectan. Por lo tanto consideraremos a los virus como parásitos intracelulares obligados.
Ciclo de crecimiento Lisogénico y Lítico de los Virus El ciclo de multiplicación de los virus tiene lugar cuando el virión penetra en la célula hospedadora y utiliza la maquinaria replicativa de ésta para generar nuevas partículas víricas. Este proceso recibe el nombre de ciclo lítico. Otros virus, penetran en las células hospedadoras y permanecen en ellas sin producir nuevas partículas víricas completas; estos virus siguen un ciclo lisogénico.
Ciclo lítico y lisogénico virus Ciclo de crecimiento lítico En el cual el ADN viral circular se replica varias veces, la progenie de bacteriófagos lisan la célula hospedera liberando nuevas partículas virales infectantes. En todos los ciclos líticos de multiplicación viral se pueden distinguir las siguientes etapas: 1. Fase de fijación o absorción : Las células hospedadoras tienen en sus membranas receptores específicos para los virus que las infectan, uniéndose proteínas de la cápsida o de la envoltura a éstos. Se han encontrado algunos virus animales o vegetales que no necesitan receptores específicos para fijarse. 2. Fase
de penetración: En función
del
tipo de virus,
existen
varias
formas
de penetración: •Los bacteriófagos originan un pequeño orificio en la membrana de la célula hospedadora, con la enzima lisozima de su placa basal, por el que inyecta el ADN, al contraerse su cola. •Los virus desnudos introducen toda la nucleocápsida en la célula, ya sea por penetración directa al perforar la membrana con enzimas hidrolíticos, o por endocitosis, al ser englobados por la célula hospedadora en una vacuola, que romperán dentro de la célula. •Los virus envueltos funden su membrana con la de la célula hospedadora. Posteriormente, en los virus que penetra la nucleocápsida entera, el ácido nucleico se libera de la cápsida rompiéndola.
3. Fase de replicación y síntesis de componentes virales : En esta fase no se detectan virus en el interior de la célula. El genoma vírico dirige el metabolismo de la célula hospedadora hacia la síntesis de los componentes víricos, utilizando todos los recursos de la célula hospedadora (materias primas, nucleótidos, aminoácidos, ATP, ribosomas, enzimas).
Ciclo Lítico
En esta etapa ocurren dos fenómenos principales: •Síntesis de proteínas del virus: proteínas de replicación del ADN o ARN, proteínas estructurales de la cápsida y proteínas que intervienen en procesos de maduración y liberación de los futuros virus. Se produce en el citoplasma de la célula hospedadora. •Replicación del ácido nucleico viral: Puede ocurrir en el citoplasma o en el núcleo de la célula hospedadora. Un caso particular lo constituyen los retrovirus. Estos virus tienen ARN en vez de ADN y por medio de una enzima, la retrotranscriptasa o transcriptasa inversa son capaces
de crear una molécula de ADN a partir de su ARN. Este fenómeno posee una importancia extraordinaria en la manipulación genética. El virus del SIDA es de este tipo.
4. Fase de ensamblaje : Se ensamblan los capsómeros formando las cápsidas, a la vez que el ácido nucleico se pliega en su interior, junto a las enzimas que pueda llevar el virus.
5. Fase de liberación: Los virus salen de la célula básicamente por dos mecanismos: •Por gemación: Inducen a la membrana celular a formar pequeñas vesículas en las que se introducen, y que acaban separándose de la célula. Este procedimiento lo utilizan los virus envueltos, en los que la envoltura membranosa es parte de la membrana de la célula en la que se reprodujeron. •Aprovechando los mecanismos de exocitosis de la célula o provocando agujeros en la membrana por medio de enzimas líticos Esta liberación de los virus puede causar la muerte de la célula hospedadora, ya sea por haber agotado sus nutrientes, roto su membrana si la liberación ha sido masiva, o destruido su genoma. En este ciclo, se expresan por completo las funciones virales, produciendo la lisis de la bacteria con una liberación de 100 partículas virales progenie. La maquinaria es utilizada para producir los productos virales que caen dentro de una de las tres categorías siguientes: enzimas especiales necesarias para la replicación viral, factores inhibitorios que para la síntesis de las proteínas del ADN y del ARN de las célula hoespedera y las proteínas estructurales usadas en la construcción de los nuevos viriones, que son producidas en cantidades más abundantes; luego de su síntesis la mayoría de células se lisan, secretando todos los virones.
Ciclo de crecimiento lisogénico o de letargo: Este ciclo también presenta las mismas etapas que el ciclo lítico, donde además el ADN del virus se suma al ADN celular de modo que cada vez que la célula se duplica también lo hace el ADN viral, pero sin manifestarse. El genoma bacteriófago se integra al ADN de la célula hospedera por recombinación sitio-específica y la información del fago es transmitida la progenie de la bacteria. Aquí se reproducen los virus atemperados que son capaces de permanecer en estado latente en la célula que parasitan, gracias a la integración del ADN vírico en el ADN celular. Los virus con ciclo lisogénico más conocidos son los bacterianos.
Ciclo Lisogénico
Un ejemplo es el ciclo lisogénico del fago λ (lambda) que parasita a la bacteria E. coli. El virus introduce su ADN en la bacteria y éste se incorpora al genoma del hospedador. Que siga un ciclo lítico o lisogénico depende de la concentración de determinadas proteínas represoras. Si el represor es lo suficientemente abundante, impide que se expresen los genes que codifican las proteínas víricas, peor no el gen que hace que se incorpore al ADN de la bacteria. Así, se replica el ADN bacteriano pasando a las generaciones siguientes. Este tipo de virus no producen, por tanto, la muerte celular si no que se quedan dentro de la bacteria en estado de latencia.
http://www.genomasur.com/lecturas/Guia01.htm BACTERIAS www.biologia.edu.ar/bacterias/micro4.htm
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BIBLIOGRAFIA Ganten ., Deichmann T., Thilo S. 2004. Vida, naturaleza y ciencia. Editorial Santillana, Madrid.
www.esmas.com/salud/home/conocetucuerpo/596367.html http://www.uned.es/experto-biotecnologia-alimentos/TrabajosSelecc/BegonaOleaga.pdf (todo el tema de virus bacterias y priones)
http://www.genomasur.com/lecturas/Guia01.htm (todo el tema de virus bacterias y priones)
