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Los microorganismos, también llamados microbios,

son diminutos organismos demasiado pequeños como para

ser vistos a simple vista, por lo que debemos servirnos de

un microscopio para poder observarlos.

Aunque los microorganismos más abundantes son las bacterias, dentro de los microbios también encontramos los virus, los hongos

como la levadura, las algas y los organismos unicelulares

llamados protozoos. Casi todos estos microbios han desempeñado papeles de relevancia en biotecnología.

Las bacterias llevan en la Tierra unos 3.500 millones de años y son mucho más numerosas que los humanos. Se calcula que los microbios representan alrededor del 50 por ciento de la materia viva de nuestro planeta.

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Las células pueden clasificarse, en

términos generales, teniendo en cuenta la presencia (eucariotas) o la ausencia (procariotas) de un núcleo que contenga el DNA de la célula.
Por tanto, las células consideradas como eucariotas incluyen las células de las plantas y animales, las de hongos como la levadura, las de las algas y las de organismos unicelulares (protozoos) como la

ameba.
La estructura celular de los microorganismos es importante tanto para determinar dónde se desarrollan mejor como para conocer sus usos en biotecnología.

Las levaduras son también microbios importantes
La levadura es un microbio eucariota unicelular que pertenece al reino de los organismos denominados hongos.

Existen alrededor de 1,5 millones de especies de hongos. Hasta ahora solamente se ha identificado y clasificado el 10 por ciento de

ellos, es por eso que existe un potencial significativo a la

hora de identificar más productos útiles provenientes de los hongos. Por ejemplo, los hongos son importantes fuentes de antibióticos y medicinas que sirven para reducir el colesterol en la sangre.

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Enzimas Microbianas
Las enzimas microbianas se han utilizado en aplicaciones

que van desde la producción de alimentos hasta la investigación en biología molecular. Dado que los microbios son una fuente de enzimas excelente y útil, algunas

de las primeras enzimas disponibles en comercios aisladas

para su uso en biología molecular fueron las polimerasas de DNA y las enzimas de restricción procedentes de las

bacterias.
La enzima celulasa, producida por

E. coli, degrada la celulosa, un polisacárido que forma la pared celular de las plantas. La celulasa se usa por lo general para hacer

que los alimentos para los animales puedan digerirse más

fácilmente.

Transformación Bacteriana
La transformación (habilidad de las bacterias para apropiarse del DNA que las rodea)  supone una etapa esencial en los procesos de clonación de DNA recombinante. Cuando se clona el DNA, los plásmidos recombinantes se pueden introducir en las células

bacterianas por medio de una transformación, por lo que

la bacteria puede duplicar los plásmidos recombinantes.
La mayoría de las bacterias no captan el DNA fácilmente

a menos que sean tratadas para ser más receptivas. Las células que han sido tratadas para su transformación se llaman células competentes.

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Electroporación
La electroporación

es otra técnica habitual utilizada

para transformar las células. En esta aproximación, se usa un instrumento llamado electroporador que produce un breve choque eléctrico que introduce el DNA en las células bacterianas sin matar a la mayoría de células.
La electroporación es rápida, requiere menos células y también puede utilizarse para introducir

DNA en muchos otros tipos de células, incluyendo las células de levadura, hongos, animales y plantas. Además, la electroporación es un proceso mucho más eficaz que la

transformación con cloruro cálcico.

Técnicas de clonación y expresión
Una de las razones por la cual se transforman las células

bacterianas es para duplicar el DNA recombinante de interés. Además, para duplicar el DNA extraño las bacterias transformadas son también útiles porque con frecuencia

se utilizan para producir proteínas en masa con diversos objetivos. Una forma de expresar y aislar una proteína recombinante de interés es haciendo una proteína de fusión.

Algunos ejemplos son:

Creación de proteínas de fusión bacteriana para sintetizar y aislar proteínas recombinantes

Proteínas microbianas que funcionan como informadores o reporteros

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5.3 Utilización de los microbios en diversas actividades cotidianas

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5.3 Utilización de los microbios en diversas actividades cotidianas

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Los microbios son necesarios para realizar las funciones normales del cuerpo y para otros muchos procesos naturales del medio ambiente.
Algunas de las utilidades de la biotecnología microbiana

hoy en día, son:

Productos Alimenticios

Los microbios se usan para preparar muchos tipos de alimentos que van desde el pan, el yogur, el queso y el chucrut hasta algunas bebidas como la cerveza, el vino, el champán y el licor.
Una forma de hacer queso a partir de leche coagulada

consiste en tratar la leche con una solución ácida, pero los

mejores quesos se hacen generalmente usando la enzima

renina.

Microbios fermentadores
La fermentación es un proceso microbiano importante que

sirve para producir muchos productos y bebidas entre los

cuales se encuentran el pan, el vino, el champán, el yogur

y el queso. Los microbios fermentadores desempeñan un

papel de gran importancia para la biotecnología.
Las bacterias fermentadoras de ácido láctico se utilizan

para producir quesos, crema agria y yogures. El sabor ácido

o agrio de estos productos se debe principalmente al ácido

láctico. El yogur fue fabricado por primera vez en Bulgaria

y se ha extendido por todo el mundo. El yogur, por lo general, se fabrica con una mezcla de bacterias que a menudo

cuenta con cepas de microbios anaerobios de ácido láctico

que pueden fermentarse.

Proteínas terapéuticas

El desarrollo de la tecnología de DNA recombinante permitió rápidamente utilizar las bacterias para fabricar medicamentos como las proteínas terapéuticas. La insulina fue la primera molécula recombinante expresada en bacterias que se utilizan en humanos.

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El uso de antibióticos y vacunas ha demostrado ser muy

eficaz para el tratamiento de numerosas enfermedades infecciosas del hombre causadas por microorganismos.
Estas medidas han funcionado por lo general para tratar enfermedades causadas por microbios en seres humanos y animales. Sin embargo, los

patógenos (microbios causantes de una enfermedad) resistentes a la mayoría de los antibióticos y vacunas utilizados por la gente

han aumentado y ponen en tela de juicio la eficacia de vacunas y antibióticos.
Una introducción a los anticuerpos

El sistema inmunológico del hombre y de los animales es

verdaderamente complejo. Numerosas células de todo el

cuerpo trabajan conjuntamente de forma muy compleja

para reconocer materiales externos que entran en nuestro

cuerpo preparando un ataque que los neutralice o los destruya. Las sustancias extrañas que estimulan la respuesta inmune se llaman

antígenos, y en este grupo se incluyen todas las bacterias, hongos, y virus o moléculas individuales como las proteínas o los lípidos que se encuentran en el

polen.

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¿Porqué secuenciar los genomas microbianos?

Streptococcus pneumoniae,

la bacteria que causa infecciones

de oído y pulmón, entre las cuales se encuentra la neumonía, mata aproximadamente a 3 millones de niños cada año en todo el mundo. Las infecciones por S. pneumoniae, que también pueden causar meningitis bacteriana, se tratan eficazmente desde 1946 con vacunas que generan proteínas y moléculas de azúcar que cubren la bacteria.

Estrategias para secuenciar el genoma microbiano

Aunque los microbios disponen de genomas sustancialmente más pequeños que los del hombre, muchas de las técnicas utilizadas para el Proyecto del Genoma Humano se han aplicado también para clonar y secuenciar los genomas bacterianos.

Sorcerer II: cruzando la tierra para

secuenciar genomas microbianos

La genómica medioambiental,

también llamada metagenómica,

comprende el secuenciado de los genomas de comunidades enteras de microbios que se encuentran

en muestras de agua, aire y suelos de los océanos de todo el  mundo,  glaciares,  minas.

Genomas virales
Los medicamentos antivirales han sido concebidos para trabajar de varias formas. Algunos bloquean los virus uniéndose a la superficie de las células e infectándolas, otros bloquean la replicación viral después de que el virus haya infectado las células corporales.

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Los avances recientes en el terreno de la microbiología molecular han permitido a los microbiólogos usar gran variedad de técnicas moleculares para detectar y rastrear microbios, una

estrategia llamada

diagnóstico microbiano.

Estrategias de detección de bacterias

Estudios recientes sugieren que tanto los microbios bacterianos como virales pueden estar implicados en las enfermedades cardiovasculares y en las enfermedades respiratorias crónicas como el asma.

Tras la pista de microorganismos causantes de enfermedades

Los científicos emplean técnicas de biología molecular

para llevar a cabo un seguimiento de los patrones de microbios causantes de enfermedades y de los brotes de enfermedades que pueden causar. Los microbios desempeñan un papel muy importante en la producción de leche y sus derivados.

Los microchips tras la pista de enfermedades contagiosas

Los microchips o micromatrices han dado lugar a una cantidad enorme de nuevas estrategias para detectar e identificar patógenos y para identificar las respuestas de los huéspedes ante una enfermedad infecciosa.