Viaje al interior del cuerpo humano

El origen de la vida en la tierra

La evolución de las especies

Los microorganismos eucariotas y procariotas

1. LAS BACTERIAS

Las bacterias o eubacterias son organismos unicelulares procariotas, viven aisladas o formando colonias. Se conocen unas 2000 especies diferentes. Son muy antiguas se conocen fósiles desde hace 3.500 m.a

Se han adaptado a vivir en casi todos los ambientes tanto acuáticos como terrestres y raro es el lugar en el que no se las encuentre. Tienen un tamaño que oscila entre 1 y 10 micrómetros.

Presentan cuatro tipos morfológicos diferentes:

-Cocos. Tienen aspecto redondeado, pueden aparecer aisladas o en grupos. Si forman grupos de dos se llaman diplococos, si se agrupan formando cadenas se llaman estreptococos, si lo hacen de forma arracimada se denominan estafilococos, si forman masas cúbicas se llaman sarcinas.

-Bacilos. Son alargadas y cilíndricas, tienen forma de bastoncillos.

-Espirilos. Tienen forma de espiral; si la espiral es poco apretada se denomina espiroqueta.

-Vibrios. Tienen forma de coma.

2. ESTRUCTURA DE LA CELULA BACTERIANA

En las células bacterianas se diferencian las siguientes estructuras:

·Membrana plasmática

Es una envoltura que rodea al citoplasma bacteriano. Tiene una estructura similar a la membrana plasmática de las células eucariotas, aunque en ella no hay colesterol. Presenta unos repliegues de formas diversas llamados mesosomas, que aumentan la superficie de la membrana y donde se localizan enzimas que intervienen en diferentes procesos: respiración, replicación del ADN, fotosíntesis, etc.

Las principales funciones son:

-Regular el intercambio de sustancias con el exterior.

-La respiración celular que en las células eucariotas se produce en las mitocondrias.

-La duplicación del ADN bacteriano.

-La fase luminosa de la fotosíntesis en el caso de las bacterias fotosintéticas.

-Fijación del nitrógeno atmosférico.

·Pared bacteriana

Es una envoltura rígida que rodea externamente a la membrana plasmática. Su grosor oscila entre 50 - 100 A. Según la estructura de la pared celular se pueden o no teñir con el método de tinción ideado por el bacteriólogo danés Gram, lo que nos permite diferenciar dos grupos: Gram + y Gram -. En ambas la pared esta formada por mureína que es un peptidoglicano, es decir un heterosido formado por cadenas de polisacáridos, constituidas por NAM y NAG que se suceden alternativamente, estas cadenas se disponen paralelas y se unen mediante cadenas peptídicas

Las Gram positivas, se tiñen con el método Gram. En ellas la pared es monoestratificada, esta formada por una capa gruesa de peptidoglucanos (mureína) que tiene asociadas proteínas, polisacáridos y ácidos teicoicos.

Las Gram negativas: No se tiñen con el método de Gram. En ellas la pared es biestratificada, esta formada por una capa de peptidoglicanos y sobre ella hay otra capa de lipopolisacáridos y proteínas (enzimas en su mayor parte) que se denomina membrana externa.

Función:

-La pared bacteriana da forma a la célula.

-La protege evitando su destrucción, ya que con frecuencia soportan una elevada presión osmótica debido a que las bacterias viven en medios hipotónicos.

-En la pared reside la virulencia de muchas bacterias e igualmente en la pared se encuentran la mayoría de los antígenos bacterianos que estimulan las defensas inmunitarias.

·Cápsula

Es una envoltura gruesa (100 - 400 A) y gelatinosa que rodea externamente a la pared de algunas bacterias. Esta formada por diversos glúcidos complejos y en menor proporción proteínas. Suelen presentarla las bacterias patógenas.

Protege a las bacterias que la poseen de la desecación, de las células fagocitarias (leucocitos) y de los anticuerpos y facilitan su fijación a la superficie de otras células.

·Citoplasma

Presenta una gran simplificación estructural, en él se diferencian dos partes:

-Hialoplasma: Es un líquido acuoso en el que hay disueltas gran cantidad de biomoléculas.

-Morfoplasma: Son los orgánulos que hay en el citoplasma, las principales son:

Ribosomas: Son corpúsculos esféricos, similares a los de las células eucariotas aunque algo más pequeños. Al igual que en las células eucariotas intervienen en la síntesis de proteínas.

Inclusiones: Son gránulos de diferentes sustancias que aparecen en el citoplasma bacteriano. Pueden ser sustancias de reserva que la bacteria sintetiza en época de abundancia de alimentos o bien son desechos del metabolismo. Entre estas inclusiones caben destacar: granos de volutina que son acúmulos de polifosfatos, gotas lipídicas, granos de azufre aparecen en sulfobacterias, granos de polisacáridos (almidón y glucógeno) etc.

·Nucleoide

Es la zona central del citoplasma donde se localiza el material genético de la bacteria, no esta separada del resto del citoplasma por una membrana.

El material genético bacteriano esta formado por un único cromosoma que suele estar asociado a un mesosoma. Este cromosoma esta formado por una molécula de ADN bicatenaria y circular, que no esta unida a proteínas histonas como en las células eucariotas por eso se dice que esta "desnudo". Es muy larga puede llegar a tener 1 mm y por ello esta muy replegada.

Con frecuencia presentan además pequeñas moléculas de ADN circular extracromosomicos, que se replican independientemente del cromosoma, llamadas plásmidos o episomas que no son esenciales pero les confieren ciertas ventajas adaptativas.

·Flagelos

Son prolongaciones filiformes más largas que la bacteria que sirven para la locomoción. No están presentes en todas las bacterias. El número y la disposición varia de unas a otras, según el nº y la localización de los flagelos las bacterias se pueden dividir en varios grupos:

-Monótricas tienen un solo flagelo.

-Lofótricas tienen varios, pero todos en un polo.

-Anfítricas tienen varios situados en dos polos.

-Perítricas tienen varios dispuestos por toda la bacteria.

En cuanto a la estructura es mucho más sencilla que la de los flagelos de las células eucariotas. Se diferencia:

-Una zona basal constituida por el cuerpo basal y por el codo, ambos formados por proteínas. En el cuerpo basal hay un bastón central y cuatro formaciones discoidales que sirven de anclaje. El codo tiene una curvatura de 90º y une el tallo al cuerpo basal.

-El Tallo esta constituido por fibrillas (entre 3 y 10) compuestas por una proteína llamada flagelina, estas fibrillas se enrollan helicoidalmente como en una cuerda.

·Pelos y fimbrias

Son filamentos proteicos, huecos, delgados y rectos que se sitúan por toda la superficie de algunas bacterias.

Las fimbrias son cortas y muy numerosas, mientras que los pelos son largos y poco numerosos, solo hay uno o dos por bacteria.

No están relacionados con la locomoción. Se cree que las fimbrias permiten a las bacterias fijarse al sustrato, mientras que los pelos permiten el intercambio de fragmentos de ADN con otra bacteria de la misma o de distinta especie durante la conjugación.

3. FISIOLOGIA DE LAS BACTERIAS

Las bacterias como todos los seres vivos realizan las tres funciones características de estos: nutrición, relación y reproducción.

3.1. Función de nutrición

Las bacterias forman un grupo muy heterogéneo en cuanto a la nutrición pudiendo ser:

·Fotolitótrofas o fotoautótrofos: Estas para sintetizar sus biomoléculas, utilizan como fuente de carbono el CO₂, como fuente de hidrógenos compuestos inorgánicos y como fuente de energía la luz solar. A este grupo pertenecen: las cianobacterias que realizan la fotosíntesis oxigénica y las sulfobacterias verdes y púrpuras que realizan la fotosíntesis anoxigénica.

·Fotoorganótrofas o fotoheterótrofas: Utilizan como fuente de carbono compuestos orgánicos, como fuente de hidrógeno compuestos orgánicos y como fuente de energía la luz. A este grupo pertenecen bacterias púrpuras no sulfuradas que realizan la fotosíntesis anoxigénica.

·Quimiolitótrofas o quimioautótrofas: Utilizan para sintetizar sus biomoléculas como fuente de carbono el CO₂, como fuente de hidrógenos compuestos inorgánicos y como fuente de energía la que se desprende en reacciones químicas redox de compuestos inorgánicos. A este grupo pertenecen las llamadas bacterias quimiosintéticas como las bacterias nitrificantes, las ferrobacterias, etc.

·Quimioorganótrofas o quimioheterótrofas: Es el grupo más numeroso, utilizan para sintetizar sus biomoléculas como fuente de carbono compuestos orgánicos, como fuente de hidrógenos compuestos orgánicos y como fuente de energía la que se desprende en las reacciones redox de los compuestos orgánicos.

Estas no pueden sintetizar compuestos orgánicos a partir de los inorgánicos y tienen que tomarlos ya sintetizados por otros organismos. Según como obtengan los compuestos orgánicos se diferencian varios grupos:

-Saprófitas: Obtienen los compuestos orgánicos de la materia orgánica muerta sobre la que viven, descomponiéndola mediante dos tipos de procesos: putrefacciones (descomposición de los protidos) y fermentaciones (descomposición de glúcidos y lípidos). Estos procesos son de gran importancia ecológica ya que permiten que se cierre el ciclo de la materia, y en muchos casos tienen interés industrial (fabricación de yogur).

-Simbióticas: Obtienen los compuestos orgánicos de otros seres animales o vegetales con los que se asocian y a los que a cambio proporcionan algún beneficio. A este grupo pertenece Rhizobium que viven en las nudosidades de las raíces de las leguminosas, esta bacteria es capaz de fijar el nitrógeno atmosférico y con el produce compuestos nitrogenados que la planta aprovecha, a cambio la planta le da hidratos que ella sintetiza. A este grupo pertenecen también las bacterias de la flora intestinal que utilizan los restos no digeridos y a cambio sintetizan vitaminas que ceden al animal.

-Parásitas: Obtienen los compuestos orgánicos de otros seres sobre los que viven y a los que producen alteraciones más o menos graves. Estas constituyen las bacterias patógenas causantes de enfermedades.

Independientemente del tipo de nutrición que presenten, dentro de las bacterias podemos distinguir dos grupos según que necesiten o no oxígeno para vivir:

-Aerobias: necesitan oxígeno

-Anaerobias: no necesitan oxígeno, dentro de ellas podemos diferenciar dos grupos:

-Anaerobias estrictas, no solo no necesitan oxígeno, sino que este les resulta toxico.

-Anaerobias facultativas: pueden vivir sin oxígeno si no lo hay, pero si existe lo utilizan.

3.2. Función de relación

Las bacterias son capaces de captar estímulos del medio y responder ante ellos de forma adecuada. Las respuestas más frecuentes suelen ser: los movimientos y la formación de esporas.

-Movimientos: Las bacterias ante ciertos estímulos responden moviéndose, bien acercándose al estímulo si es favorable o alejándose de él si es adverso. El movimiento puede ser: flagelar o por deslizamiento.

-Formación de esporas: Algunas bacterias cuando las condiciones del medio se hacen desfavorables (falta de agua, alimentos, Tª elevada, etc) se defienden formando esporas; las esporas en las bacterias no son formas de reproducción asexual si no formas de resistencia. Se denominan endosporas por ser intracelulares. Mediante ellas se protege el ADN bacteriano ya que entorno a él y, a partir de los mesosomas se forma una gruesa membrana que lo rodea junto con una pequeña porción de citoplasma. Las esporas pueden conservarse viables durante años y soportar condiciones muy adversas, cuando las condiciones se hacen favorables germinan dando nuevamente una bacteria activa.

3.3. Función de reproducción

Las bacterias se reproducen asexualmente por bipartición, el proceso ocurre de la siguiente manera:

·El ADN (cromosoma bacteriano) que esta unido a un mesosoma, se duplica por acción de la ADN-polimerasa.

·Las dos moléculas de ADN que se forman se separan, cada una de ellas se dirige a un polo de la célula.

·La membrana plasmática se invagina formándose un tabique transversal, dando lugar a dos bacterias hijas que tendrán cada una de ellas una replica exacta del cromosoma de la bacteria madre.

Mediante este tipo de reproducción las bacterias que se originan son idénticas, la única posibilidad que tienen de recibir nueva información genética es mediante la mutación de su ADN.

Las bacterias además presentan fenómenos parasexuales, mediante los cuales pueden intercambiar fragmentos de ADN con otras bacterias sean o no de la misma especie. Estos fragmentos pasan a formar parte del cromosoma bacteriano. Estos procesos aumentan la variabilidad. Los fenómenos paraxesuales pueden ser de tres tipos: Transformación, transducción y conjugación.

·Transformación. Proceso mediante el cual una bacteria incorpora fragmentos de ADN que se encuentran libres en el medio, y que proceden de otra bacteria muerta, estos fragmentos se integra en el cromosoma de la bacteria receptora sustituyendo a un fragmento homólogo de esta mediante un proceso llamado recombinación genética.

·Conjugación. Es un proceso mediante el cual una bacteria donadora transfiere, a través de los pelos, un fragmento de su ADN a otra bacteria receptora.

Las bacterias donadoras son aquellas que poseen, además del cromosoma bacteriano, pequeñas moléculas de ADN bicatenarias y circulares (plasmidos), denominados episomas o factores F. Estas bacterias son de dos tipos: las bacterias F⁺ cuando el episoma se encuentra libre en el citoplasma y las bacterias Hfr (alta frecuencia de recombinación) cuando el episoma esta integrado en el cromosoma bacteriano. Las bacterias receptoras carecen de episoma y se llaman F^-.

-Si la bacteria donadora es una F⁺ a través de los pelos pasa a la bacteria F^- únicamente una replica del episoma , con lo cual esta bacteria receptora se convierte en F⁺, mientras que la F⁺ como posee varias copias del episoma no pierde la condición de donadora.

-Si la bacteria donadora es Hfr, antes de la conjugación duplica su ADN cromosómico junto con el episoma que lleva integrado, y una de las copias pasa a través de los pelos a la bacteria F^-, no suele pasar la copia completa sino un fragmento de esta debido a que los pelos se rompen. Este fragmento se integra mediante recombinación genética en el cromosoma de la bacteria receptora y como consecuencia aparecen en ella caracteres de la bacteria Hfr.

·Transducción. Es el proceso mediante el cual se transfiere material genético entre dos bacterias, interviniendo como vehículo transmisor un virus bacteriófago.

4. LAS ARQUEOBACTERIAS.

Antes se las incluía dentro de las eubacterias hoy día, a pesar de ser procariotas, se las considera un grupo aparte debido a que presentan características muy diferentes.

Las características más destacadas son las siguientes:

·Tienen organización procariota.

·Las paredes celulares no tienen peptidoglicanos.

·Las membranas celulares poseen lípidos que carecen de ácidos grasos, en ellos el glicerol se une mediante enlaces tipo éter (-C-O-C-) con cadenas isoprenoides. Estas membranas pueden ser bicapas o monocapas.

·El genoma de las arqueobacterias esta formado por una sola molécula de ADN circular, más pequeño que el de las bacterias.

·Viven en medios extremos lo que permite diferenciar tres grupos: especies halófilas, viven en medios hipersalinos; especies termoacidófilas, viven en ambientes con temperaturas altas y muy ácidos; especies metanógenas viven en ambientes anaerobios y producen metano.

5. MICROORGANISMOS EUCARIOTAS (Leer)

Los grupos más importantes de microorganismos eucariotas son: protozoos, algas unicelulares y hongos.

5.1 Protozoos.

Están incluidos dentro del reino protoctistas. Son organismos unicelulares eucariotas, heterótrófos. Carecen de pared celular. Pueden ser móviles.

Viven en ambientes acuáticos. Algunos son de vida libre, otros son parásitos de animales incluidos el hombre, a los que causan enfermedades como la disentería, la malaria o el paludismo, etc.

Se alimentan a partir de otros organismos (bacterias, algas, etc) o de macromoléculas orgánicas que ingieren en disolución por pinocitosis o en estado sólido por fagocitosis.

Se reproducen asexualmente mediante división binaria, por división múltiple. En algunos se dan procesos parasexuales como la conjugación.

Algunos protozoos cuando las condiciones son adversas (falta de agua) pueden originar formas de resistencia que les permite subsistir.

El tipo de locomoción que presentan es una de las características que se utilizan para su clasificación:

·Ciliados, utilizan cilios en la locomoción. Ejemplos: Vorticella y Paramecio

·Flagelados, utilizan flagelos para la locomoción. Ejemplo: Trypanosoma

·Sarcodinos, se desplazan por pseudópodos. Ejemplo: Ameba

·Esporozoos, son inmóviles y parásitos de animales. Ejemplo Plamodium.

5.2. Algas microscópicas.

Se incluyen en el reino protoctistas. Son organismos unicelulares eucariotas. Son autótrofos fotosintéticos, realizan la fotosíntesis oxigénica.

La mayoría tienen pared celular formada principalmente por celulosa y en la que puede haber otros polisacáridos. Presentan uno o más cloroplastos, que contiene gran variedad de pigmentos fotosintéticos (clorofila a, b, c, carotenoides y ficobilinas) en distintas proporciones que les confieren colores característicos.

Las algas se pueden reproducir asexualmente y sexualmente.

Viven preferentemente en ambientes acuáticos tanto en agua dulce como en agua salada. Constituyen el fitoplancton, siendo la base de las cadenas tróficas de los ecosistemas acuáticos. Debido a su actividad fotosintética son los principales fijadores de CO₂ del planeta y los que más oxígeno aportan a la atmósfera.

Los principales grupos de algas microscópicas son:

Pirrofitas. Poseen dos flagelos

Diatomeas. Están recubiertas por un caparazón silíceo, a modo de caja.

Euglenofitas. No tienen pared celular y tienen dos flagelos.

5.3 Hongos.

Se encuentran incluidos dentro del reino de los hongos. Son organismos eucariotas, unicelulares o pluricelulares. Tienen nutrición heterótrofa. Presentan paredes celulares formadas por quitina. Se reproducen asexualmente por esporas y sexualmente. En los pluricelulares el cuerpo tiene estructura talofítica, las células forman filamentos simples o ramificados denominados hifas, el conjunto de todas ellas constituye el micelio que forma el cuerpo vegetativo.

Viven en ambientes muy diversos, algunos son acuáticos. Sin embargo, la mayoría son terrestres y viven en el suelo o sobre materia orgánica en descomposición (saprófitos), otros se asocian en simbiosis con algas formando líquenes, otros son parásitos de plantas, animales y el hombre a los que causan enfermedades llamadas micosis.

Los principales hongos microscópicos son:

·Los mohos son hongos filamentososo. Están muy distribuidos por la naturaleza, se desarrollan sobre el pan, la fruta, queso, etc.

·Las levaduras son hongos unicelulares, que se reproducen asexualmente por gemación. Se desarrollan sobre frutas, flores, cortezas de árboles y en todos aquellos hábitats ricos en azúcar. Pueden vivir en simbiosis con animales y algunos son patógenos no sólo para animales, sino también para el hombre como Cándida. Desde el punto de vista industrial, algunas cepas de levaduras, como las del género Saccharomyces son importantes por que son las responsables de la fermentación alcohólica interviniendo en la fabricación del pan y de las bebidas alcohólicas (vino, cerveza).

Los virus

1. CONCEPTO Y TIPOS DE MICROORGANISMOS.
Los microorganismos o microbios constituyen un grupo muy heterogéneo, en cuanto a su organización, características funcionales, etc.
Todos ellos tienen las siguientes características:
·Todos son de tamaño muy pequeño, por lo que sólo pueden ser visibles con el microscopio, de ahí el nombre de microbios o microorganismos. Dentro de ellos el tamaño varia mucho de unos a otros, algunos son tan pequeños que sólo son visibles con el microscopio electrónico, este es el caso de los virus.
·Algunos tienen organización celular, pudiendo ser procariotas como las bacterias o eucariotas como las levaduras; otros por el contrario son acelulares como los virus.
·Tienen una relación superficie/volumen muy alta por lo que presentan un intercambio de nutrientes con el medio muy eficiente.
·Tienen un metabolismo muy rápido y muy diverso, algunos son autótrofos otros heterótrofos; algunos son anaerobias otros aerobias, e incluso algunos carecen de metabolismo propio.
·Se reproducen con gran rapidez, debido a la sencillez de su organización y a su rápido metabolismo.
·Debido a la diversidad de sus metabolismos y formas de vida, se difunden con facilidad, por lo que se encuentran diseminados por todas las partes.
·Algunos de ellos son patógenos y producen alteraciones más o menos graves que afectan a los animales, entre ellos el hombre y a los vegetales, estas son las enfermedades infecciosas. Otros no sólo no son patógenos sino que se utilizan en la industria para obtener compuestos.
La ciencia que se encarga de estudiarlos se denomina microbiología, entre los científicos más destacados en este campo cabe citar:
-Antón Van Leeuwenhoek, holandés fue el primero que los observo utilizando los microscopios rudimentarios que el construía y los denomino “animanculos”.
-Louis Pasteur (1822-1895) químico y biólogo francés, realizo numerosas aportaciones a la microbiología destacando las siguientes: descarto definitivamente la generación espontánea; probó que todas las fermentaciones eran debidas a la acción de microorganismos específicos; descubrió la existencia de microorganismos anaerobios, e introdujo los términos aeróbico y anaeróbico que designan respectivamente, la vida en presencia y en ausencia de oxígeno. Ideo el método de la pasteurización que se usa para la conservación de leche y otros alimentos. Probó la participación de los microorganismos en ciertas enfermedades. Obtuvo la primera vacuna a base de microorganismos atenuados. En 1885 obtuvo la vacuna contra la rabia.
-Robert Koch (1843-1910) médico alemán, estableció las bases de la teoría microbiana de la enfermedad infecciosa. Descubrió el germen causante de la tuberculosis ( Mycobacterium tuberculosis) al que se llamo en su honor bacilo de Koch e igualmente descubrió el microbio causante del cólera (Vibrio colerae).
Los microorganismos se incluyen en tres reinos:
·Reino móneras, a este reino pertenecen las arqueobacterias y las bacterias.
·Reino protoctistas, a este reino pertenecen las algas microscópicas y los protozoos.
·Reino hongos, a este grupo pertenecen las levaduras y los mohos.
Además están los virus que no pertenecen a ninguno de los cinco reinos.
2.VIRUS. GENERALIDADES
Los virus son los organismos más sencillos que existen, se encuentran en la frontera entre lo vivo y lo inerte. Son acelulares, es decir no tienen organización celular sino que son partículas supramoleculares que pueden replicarse cuando están alojadas en células apropiadas (fase intracelular), cuando están fuera de las células (fase extracelular) son inertes, en esta etapa se denominan viriones.
Carecen de metabolismo propio, la única función característica de los seres vivos que realizan es la reproducción, por eso algunos científicos los consideran seres vivos. Para poder reproducirse necesitan de la maquinaria metabólica de la célula a la que parasitan, por eso se les considera como parásitos intracelulares obligados.
El tamaño de los virus oscila entre 10 y 300 nanómetros por ello se dice que son ultramicroscópicos. Debido al tamaño tan pequeño que tienen solo son visibles con el miscroscopio electrónico, por lo que no pudieron verse hasta que no apareció este (1938) aunque su existencia fue establecida ya 1892 por Ivanowsky.
3. ESTRUCTURA DE LOS VIRUS
En todos los virus se diferencian las siguientes partes:
·Genoma vírico.
Constituye el material genético del virus, esta formado por una molécula de ácido nucleico, que puede ser ADN o ARN, nunca las dos a la vez. Tanto el ADN como el ARN pueden ser mono o bicatenarios, lineales o circulares. El genoma vírico contiene pocos genes.
·Cápsida.
Es una envoltura proteica que rodea al ácido nucleico, está presente en todos los virus. Su función es la de proteger el ácido nucleico y, en los virus sin envoltura reconocer los receptores de la membrana de las células a las que parasita el virus. El conjunto formado por la cápsida y el ácido nucleico se denomina nucleocápsida.
La cápsida está formada por la unión de varias subunidades llamadas capsómeros, que son proteínas globulares.
La cápsida pueden tener distintas formas dependiendo de la disposición de los capsómeros, esto constituye uno de los criterios para clasificar a los virus. Los principalmente tipos son:
-Icosaedrica: Cuando la cápsida tiene forma de icosaedro (poliedro de 20 caras triangulares). A este grupo pertenecen el virus de la polio, el de la hepatitis etc.
-Helicoidales o cilindricas: Tiene forma cilíndrica. Los capsómeros se disponen helicoidalmente formando una estructura tubular en cuyo interior se aloja el ácido nucleico. A este grupo pertenecen el virus de la rabia, el del mosaico del tabaco, el de la gripe etc.
-Complejas: Es característica de los bacteriófagos, en ella se diferencian dos partes:
·La cabeza que tiene forma icosaédrica, en su interior se aloja el ácido nucleico.
·La cola formada por una vaina helicoidal, en cuyo interior hay un eje tubular, acaba en una placa basal provista de fibras y espinas caudales que constituyen un sistema de anclaje. Sirve para fijarse a la célula huésped e inyectarle el ácido nucleico.
·Envoltura membranosa.
Algunos virus, entre ellos el de la gripe, el del SIDA etc, poseen una envoltura membranosa que rodea a la cápsida. Esta envoltura esta formada por una bicapa lipídica procedente de las células hospedadoras y glucoproteínas de origen vírico que están incluidas en ella, estas glucoproteínas sobresalen de la bicapa y se disponen a modo de espículas constituyendo el sistema de anclaje que les sirve para reconocer y fijarse a los receptores de la membrana de las células hospedadoras a las que parasitan.
A los virus que tienen esta membrana se les denomina virus con envoltura, mientras que a los que carecen de ella se les llama virus desnudos.
4. CLASIFICACION DE LOS VIRUS
Los virus se les puede clasificar utilizando diversos criterios tales como: tipo de ácido nucleico, forma de la cápsida, presencia o no de envoltura, tipo de células a las que parasita etc. Según este último criterio se diferencian tres tipos:
·Virus vegetales: Infectan a las plantas, su genoma esta formado por ARN monocatenario, la cápsida es helicoidal y carecen de envoltura membranosa. A este grupo pertenece el virus del mosaico del tabaco.
·Virus animales: Infectan a los animales. Poseen tanto ARN (SIDA, gripe) como ADN (Herpes, viruela), la cápsida puede ser icosaédrica (SIDA, polio) o helicoidal (gripe, rubéola), pueden ser desnudos (polio) o con envoltura (SIDA, gripe).
·Bacteriófagos. Son virus que infectan a las bacterias. Suelen tener una cápsida compleja, carecen de envoltura y contienen ADN.

5. CICLO REPRODUCTIVO DE LOS VIRUS: CICLO LITICO Y LISOGENICO.
Los virus en la etapa extracelular son inertes no tienen metabolismo propio, cuando encuentran la célula hospedadora adecuada se fijan a ella y la inyecta su genoma para reproducirse.
En la fase intracelular el genoma vírico inhibe la expresión génica de la célula hospedadora y dirige la maquinaria metabólica de dicha célula en su propio beneficio, para fabricar copias del ácido nucleico vírico y de las proteínas de la cápsida y así formar nuevos virus que tras salir de esa célula podrán infectar otras.
Las células parasitadas por el virus sufren alteraciones y terminan destruyéndose, las repercusiones para el organismo dependen del tejido lesionado; así por ejemplo el virus de la gripe solo destruye células de la mucosa respiratoria y no reviste gravedad, el virus de la rabia destruye neuronas y puede ser mortal si alcanza centros vitales del cerebro, el del SIDA ataca a las células del sistema inmunológico y el organismo queda expuesto a todo tipo de infecciones, etc.
En los virus se diferencian dos ciclos reproductivos: el ciclo lítico y el ciclo lisogénico

5.1. Ciclo lítico
El ciclo lítico de los virus es similar en todos ellos, se le denomina así porque conduce a la destrucción o lisis de la célula hospedadora. En este ciclo se diferencian cinco etapas: fijación o adsorción, penetración, multiplicación, ensamblaje y liberación o lisis. Tomamos como modelo el de un bacteriófago (T4) :
1) Fase de fijación o de adsorción. En esta etapa el virus se pone en contacto y se fija a receptores específicos de la membrana de la célula hospedadora (adsorción).
Los bacteriófagos se fijan a la pared bacteriana mediante las espinas y fibras caudales de la cola (sistema de anclaje).
2)Fase de penetración. En esta etapa se introduce el ácido nucleico del virus (genoma) dentro del citoplasma de la célula hospedadora.
Los bacteriófagos una vez fijados, por acción de una enzima (lisozima) que hay en la placa basal perforan la pared bacteriana y, a través de ese orificio al contraerse la vaina helicoidal inyectan el ác.nucleico de la cabeza dentro de la célula quedando la cápsida vacía fuera. En otros virus se introduce todo capsida y genoma dentro del citoplasma.
3)Fase de multiplicación o de eclipse. Se denomina fase de eclipse porque no se observan virus en las células hospedadoras parece que han desaparecido. En esta etapa el ác.nucleico vírico se apodera del metabolismo celular y lo utiliza en su propio beneficio para reproducirse y fabricar nuevos virus.
Utilizando los mecanismos y materiales de la célula hospedadora, el ac.nucleico vírico dirige la síntesis de las proteínas víricas: los capsómeros que forman la cápsida, enzimas que destruyen el ADN celular e impiden el normal funcionamiento de la célula, enzimas que posteriormente destruirán la membrana celular, etc. Igualmente el ADN vírico se duplica muchas veces.
4)Fase de ensamblaje. En esta etapa se ensamblan los distintos componentes del virus que se han sintetizado dentro de la célula, dando lugar a nuevos virus.
5)Fase de lisis o de liberación. En esta etapa se produce la salida de los nuevos virus que se han formado en el interior de la célula huésped, los cuales podrán invadir otras células repitiéndose el proceso.
En los bacteriófagos la membrana de la bacteria se rompe y la bacteria se destruye por acción de las enzimas que ella misma fabrico dejando libres a los virus.
5.2. Ciclo lisogénico
Algunos virus, al infectar a la célula huésped, no la destruyen inmediatamente, sino que el ácido nucleico vírico se incorpora al ADN celular. A estos virus se les denomina virus atenuados o atemperados, en el caso de los bacteriófagos se llaman profagos, y a las células hospedadoras se las denomina lisogénicas.
En este caso el ADN vírico puede permanecer en forma latente durante mucho tiempo, se duplica pasivamente con el ADN celular y pasa de unas células a otras cuando estas se dividen, llega un momento en el que, bien de forma espontánea, bien inducido por algún estímulo el ADN vírico se separa del ADN celular y continúa el ciclo lítico en el interior de la célula. A este proceso se le denomina ciclo lisogénico.
Mientras la célula posea el ADN vírico integrado en su ADN, será inmune frente a las infecciones producidas por virus de la misma especie.
6. CICLO DEL VIRUS DEL SIDA.
El virus del SIDA o VIH (Virus de Inmunodeficiencia humana) fue aislado por primera vez en 1983 por Luc Montagnier. Esta formado por:
-Un cápsida trococónica formada por unas proteínas llamadas P24.
-El genoma vírico, como retrovirus que es, esta formado por ARN, concretamente por dos cadenas de ARN que se encuentran ligadas cada una de ellas a una enzima, la transcriptasa inversa o retrotranscriptasa que cataliza la formación de ADN a partir del ARN vírico. En el interior de la cápsida también hay unas enzimas llamadas integrasas.
-Una envoltura esférica que rodea a la cápsida, la cual esta formada por una capa interna de proteínas (proteínas P17) y una bicapa lipídica externa a la que se asocian distintas proteínas que se proyectan hacia fuera (las proteínas GP41 y las GP120).


Ciclo del El VIH
El VIH utiliza como célula hospedadora para reproducirse, sobre todo a los linfocitos T4.
·El virus se fija mediante las proteínas de la envoltura a los receptores CD4 de los linfocitos T4.
·A continuación se fusiona la envoltura del virus con la membrana del linfocito y se libera dentro del mismo la nucleocápsida vírica.
·Se desintegra la cápsida y queda libre el ARN vírico y las retrotranscriptasa.
·Por acción de la transcriptasa inversa se sintetiza a partir de cada ARN vírico una molécula de ADN bicatenario del genoma vírico. El proceso ocurre de la siguiente manera: primero utiliza como patrón el ARN vírico y sintetiza una cadena de ADN formándose una molécula mixta de ADN-ARN y posteriormente se degrada la cadena de ARN y se sintetiza la otra cadena del ADN formándose la molécula bicatenaria de ADN vírico.
·Las moléculas bicatenarias de ADN vírico entran en el núcleo del linfocito y por acción de la integrasa, se integran en el ADN del linfocito (provirus) permaneciendo en estado de inactividad.
·Posteriormente se expresa el ADN vírico formándose: ARN vírico (genoma) y ARN_m vírico que se traducirá en el citoplasma del linfocito dando las diferentes proteínas víricas.
·Ensamblaje de los componentes víricos formándose nuevas partículas víricas, las cuales se separan por gemación del linfocito, al hacerlo se rodean de una parte de la membrana que constituirá la envoltura membranosa.
·Los linfocitos T4 terminan muriendo produciéndose la inmunodeficiencia.
7.OTRAS FORMAS ACELULARES INFECCIOSAS.
Existen otras formas acelulares que actúan como agentes infecciosos, inicialmente fueron identificados como virus aunque hoy se sabe que difieren de ellos, estos son: los viroides y los priones.
·Viroides.
Son los agentes infecciosos más pequeños que se conocen. Fueron descubiertos en 1967 por Diener. Son parásitos exclusivos de plantas superiores a las que causan enfermedades. Están formados por pequeñas moléculas de ARN monocatenario y circular, carecen de recubrimiento proteico.
·Priones.
Los priones fueron descubiertos en 1982 por Prusiner. Son pequeñas partículas proteicas infecciosas, formadas por la modificación de una proteína normal. Inicialmente se creía que eran virus muy pequeños que tardaban mucho en replicarse, hoy algunos científicos aun mantienen esta hipótesis.
A la proteína celular normal se la llama proteína del prión (PrPc) y se denomina prión a la proteína modificada (PrPsc). Los priones se multiplican convirtiendo las proteínas normales en infecciosas, modificando únicamente su estructura.
Producen unas enfermedades neurodegenerativas que afectan a los mamíferos entre ellos al hombre y que suelen ser mortales, se denominan de forma general encefalopatías subagudas espongiformes transmisibles, entre ellas destacan: enfermedad de las vacas locas, tembladera ovina y enfermedad de Creutzfeldt-Jakob.

Procesos inmunitarios normales y alterados

INMUNIDAD

INMUNIDAD ADQUIRIDA ACTIVA

VACUNAS.

INMUNIDAD ADQUIRIDA PASIVA.

SUEROS.

2. INMUNOPATOLOGÍAS.

AUTOINMUNIDAD.

INMUNODEFICIENCIAS.

S.I.D.A.

HIPERSENSIBILIDAD.

REACCIÓN ALERGICA.

3. LOS TRANSPLANTES Y EL SISTEMA INMUNOLÓGICO.

TRANSFUSIONES DE SANGRE.

4. EL CÁNCER Y EL SISTEMA INMUNOLÓGICO.

1. INMUNIDAD. (importante)

La inmunidad es la resistencia que opone el individuo al desarrollo intraorgánico de los agentes patógenos y como consecuencia a padecer la enfermedad infecciosa que estos pueden originar.

La inmunidad puede ser de dos tipos: congénita y adquirida.

·Inmunidad congénita: Es la que presenta el individuo desde el nacimiento, en ella no hay contacto previo con los gérmenes. Esta inmunidad puede ser:

-de especie, cuando afecta a todos los individuos de la misma especie por ejemplo las resistencia de la especie humana a padecer la peste porcina.

-de raza, cuando afecta a los individuos de una raza, por ejemplo la resistencia de las ovejas argelinas a padecer el carbunco.

-individual, cuando afecta a un determinado individuo

·Inmunidad adquirida: Se adquiere después del nacimiento tras el contacto con el patógeno, su duración puede ser más o menos larga. Según que el individuo sintetice o no los anticuerpos que le confieren esta resistencia puede ser de dos tipos: activa o pasiva.

1.1. Inmunidad adquirida activa.

Se adquiere después de que en el individuo, tras entrar en contacto con el patógeno se produce una respuesta inmunitaria primaria, mediante la cual adquiere memoria inmunológica que le permitirá en caso de un segundo contacto con dicho antígeno fabricar rápidamente anticuerpos específicos contra él. Se denomina activa porque es el propio individuo el que fabrica activamente los anticuerpos. Esta inmunidad gracias a la memoria inmunológica es de larga duración. Puede ser de dos tipos: natural y artificial.

·Natural: En este caso la respuesta inmunitaria que se produce en el organismo ocurre de forma natural, como consecuencia del padecimiento de la enfermedad infecciosa producida por el patógeno.

·Artificial: En este caso la respuesta inmunitaria es provocada en el organismo mediante el suministro de vacunas (vacunación).

Vacunas

Las vacunas son preparados antigénicos del patógeno, que carecen de patogenicidad pero poseen capacidad inmunógena. Al administralas desencadena en el individuo la respuesta inmunitaria primaria sin producirle la enfermedad, y gracias a la formación de los linfocitos de memoria el individuo quedara protegido contra posteriores contactos con dicho antígeno. Las vacunas tienen por lo tanto carácter preventivo y su administración debe ser anterior al padecimiento de la enfermedad, sus efectos tienen una duración más o menos larga.

Según el origen y la naturaleza de los antígenos se diferencian distintos tipos de vacunas:

¨Atenuadas: Están formadas por gérmenes vivos a los que se les ha reducido su patogenicidad. Al inocularlas se reproducen en el organismo y originan en él la enfermedad infecciosa pero de forma muy débil, el organismos responde produciendo gran cantidad de anticuerpos y linfocitos B de memoria que le proporcionan inmunidad intensa y de larga duración. A este grupo pertenecen las vacunas de la rubéola, el sarampión y la polio.

¨Inactivas: Están formadas por gérmenes muertos, por ello es necesario suministrar mayor dosis para que contengan antígenos suficientes para provocar la respuesta en el organismo. Se obtienen matando a los gérmenes por el calor, rayos ultravioleta, productos químicos, etc. A este grupo pertenece la de la rabia, el cólera, etc.

¨Acelulares: No están formadas por células completas, sino que contienen partes o productos que fabrican los microorganismos: toxoides, antígenos, etc.

-Toxoides: Son toxinas alteradas por el calor u otros agentes, que han perdido el poder patógeno pero conservan el poder inmunógeno. Tétanos y difteria.

-Antígenos aislados: Están formados por fracciones del microorganismo que contienen únicamente antígenos del patógeno. A este grupo pertenecen la de la hepatitis B, la meningitis meningocócida.

-Antiidiotípicas. Utilizan como moléculas antigénicas anticuerpos producidos contra anticuerpos. Consiste en obtener anticuerpos contra el antígeno contra el que se quiere inmunizar, estos son inmunógenos en otro organismo y al inocularlos se formaran anticuerpos contra ellos (anticuerpos antiidiótipicos). Estos se pueden utilizar como vacunas pues tienen zonas con la misma estructura química que el antígeno y pueden inducir inmunidad. Estas vacunas al carecer de antígenos serían totalmente inocuas

1.2. Inmunidad adquirida pasiva.

En este caso la inmunidad se adquiere al recibir el individuo anticuerpos específicos contra el antígeno producidos por otro organismo. Por consiguiente el sistema inmunitario del organismo receptor no se activa. Esta inmunización puede ser de dos tipos: natural y artificial.

·Natural: Cuando los anticuerpos pasan de forma natural de un organismo a otro. Esto es lo que le ocurre al feto y al lactante que recibe anticuerpos de la madre a través de la placenta y de la leche materna.

·Artificial: En este caso se inoculan al organismo preparados de anticuerpos purificados procedentes de otros individuos. A estos preparados se les denomina sueros.

Sueros:

Los sueros son preparados artificiales que contienen anticuerpos purificados, se obtienen a partir de la sangre de animales (caballo, etc) o de otros individuos humanos que se inmunizaron activamente, bien de forma artificial porque fueron vacunados previamente o bien de forma natural porque entraron en contacto con el antígeno.

Esta inmunización proporciona protección inmediata por lo que tiene efecto curativo, por lo tanto esta indicada cuando tras el contacto con el patógeno el individuo no tiene tiempo suficiente para producir sus propios anticuerpos. Como en el tétanos, botulismo, picaduras de animales. etc

Al no tener que producir anticuerpos el organismo, es útil para aquellos individuos con deficiencias en el sistema inmunitario.

Es de duración limitada desaparece a las pocas semanas, al desaparecer los anticuerpos administrados al organismo.

Se pueden producir reacciones de rechazo por parte del receptor debido a que los anticuerpos son producidos por otros organismos.

2. INMUNOPATOLOGÍAS. (importante)

Son las distintas alteraciones que puede presentar el sistema inmunitario, que van desde la reacción contra sustancias inocuas hasta la reacción contra moléculas propias. Estas alteraciones originan enfermedades más o menos graves en el organismo. Las mas importantes son las siguientes:

2.1. Autoinmunidad.

El sistema inmunitario es capaz de diferenciar las moléculas propias de las extrañas, reaccionando contra las extrañas pero no así contra las propias. La tolerancia inmunológica, es decir la no respuesta del sistema inmune ante las moléculas propias aparece durante el proceso de maduración de los linfocitos.

A veces estos mecanismos fallan rompiéndose la tolerancia a lo propio, entonces el sistema inmunitario ataca a las células propias dando lugar a las enfermedades autoinmunes.

No se conoce la causa última que desencadena estas enfermedades, se cree que no hay una causa única sino que son multicausales. Entre los factores que influyen en su desencadenamiento destacan los siguientes:

·Factores genéticos: Se cree que existe una disposición genética a padecer estas enfermedades.

·Factores hormonales: Se cree que debido a la estrecha relación que existe entre el sistema endocrino y el sistema inmune, niveles anormales de ciertas hormonas influyen en el desarrollo de estas enfermedades. Así se sabe que las hormonas sexuales femeninas de forma aún no aclarada favorecen la aparición de estas enfermedades, por ello son más frecuentes en las mujeres (75%) que en los hombres.

·Factores ambientales: como factores nutricionales (la presencia de ácidos grasos poliinsaturados retrasa la aparición), radiaciones solares, sustancias químicas como ciertas drogas, infecciones bacterianas y víricas, etc

·El estrés es otro factor importante desencadenante.

Las enfermedades autoinmunes se las puede dividir en dos grandes grupos: enfermedades órgano-específicas y enfermedades no órgano-específicas o sistémicas.

¨Enfermedades órgano-específicas: Los anticuerpos se dirige contra antígenos localizados en un determinado órgano o un tipo celular concreto. Aquí se incluyen tiroiditis de Hashimoto, anemia perniciosa, esclerosis múltiple, miastenia gravis, etc.

¨Enfermedades no órgano-específicas o sistémicas: En este caso los anticuerpos van dirigidos contra antígenos diseminados por todo el organismo. Aquí se incluye el lupus eritematoso, artritis reumatoide, etc.

2.2. Inmunodeficiencias.

Las inmunodeficiencias son alteraciones patológicas producidas por la ausencia o disfunción de alguno de los componentes del sistema inmunológico.

Las inmunodeficiencias producen en los individuos que las sufren una mayor susceptibilidad a infecciones crónicas. Igualmente en los individuos inmunodeficientes aumenta el riesgo de padecer tumores y enfermedades autoinmunes.

Atendiendo a su origen las inmunodeficiencias las podemos dividir en dos grupos: primarias o congénitas y secundarias o adquiridas.

·Inmunodeficiencias primarias o congénitas: Se deben a defectos intrínsecos del sistema inmunológico. Están determinadas genéticamente, se deben a mutaciones de algún gen. No son muy frecuentes, aparecen en la infancia y son muy graves. Se tratan mediante transplante de médula y en la actualidad se están desarrollando tratamientos de terapia génica.

·Inmunodeficiencias secundarias o adquiridas: Son más frecuentes que las primarias, aparecen después del nacimiento en algún momento de la vida y se deben a causas extrínsecas o ambientales como pueden ser: la malnutrición, el cáncer (leucemia), las radiaciones, quemaduras, drogas inmunosupresoras, fármacos utilizados en quimioterapia, infecciones tanto bacterianas como víricas, etc

De todas las inmunodeficiencias secundarias la más importante por su gravedad es el SIDA.

2.2.1. S.I.D.A. (Síndrome de Inmunodeficiencia Adquirida.

Es producida por la infección de un retrovirus el VIH (virus de inmunodeficiencia humana) cuyas características y ciclo se estudiaron en el tema de los virus.

Este virus ataca y destruye principalmente a los linfocitos T₄ y también a los macrófagos_, por lo que los individuos afectados presentan el sistema inmune deprimido, como consecuencia en ellos se producen algunos tipos de cánceres (sarcoma de Kaposi, etc) e igualmente se vez afectados por las llamadas infecciones oportunistas (neumonías, tuberculosis, toxoplasmosis, etc) que son las causantes de la mayoría de las muertes.

·Desarrollo de la enfermedad:

·El VIH se localiza en la sangre y en otros fluidos corporales (semen, secreciones vaginales) de las personas infectadas, desde allí puede pasar a una persona sana. Las vías de transmisión son:

-Transfusiones de sangre contaminada o mediante el uso de material contaminado (jeringuillas, tijeras, agujas, cuchillas, cepillo de dientes, etc).

-Relaciones sexuales entre una personas infectada y una sana.

-A través de la placenta puede pasar de la madre al feto durante la gestación.

·Una vez el VIH se encuentra en la sangre del nuevo hospedador se unirá a los linfocitos T₄ y penetrará en su interior, allí se reproducirá originando un gran número de nuevos virus que terminaran destruyendo a la célula infectada (recordar el ciclo visto en el tema de los virus). El descenso del número de linfocitos produce la inmunodeficiencia.

·En las primeras etapas de la infección, los linfocitos B producen anticuerpos contra el virus que aparecen en la sangre, a estos individuos se les llama seropositivos. Estos anticuerpos no sirven para controlar la infección pero su presencia sirve para diagnosticarla. Durante esta primera etapa, el individuo se siente bien y no presenta síntomas de la enfermedad (fase asintomática).

El tiempo que transcurre desde el momento de la infección por el VIH hasta que aparece el SIDA puede oscilar entre 5 y 10 años, e incluso algunas personas no llegan a desarrollar la enfermedad. Durante ese tiempo la persona infectada puede transmitir el virus sin saberlo, esto ha contribuido notablemente a extender la enfermedad.

·Lucha contra el SIDA

En la actualidad no existe un tratamiento curativo de la enfermedad, los fármacos utilizados retardan el avance de la enfermedad pero no eliminan el virus y por consiguiente no son curativos. Los medicamentos utilizados algunos inhiben la actividad de la transcriptasa, otros inhiben la unión del virus con los receptores de los linfocitos, los más recientes inhiben las proteasas. La combinación de todos ellos ha logrado aumentar la esperanza de vida de los enfermos. En la actualidad se investiga en la búsqueda de nuevos fármacos y en la obtención de una vacuna eficaz, hasta la fecha no se ha podido obtener debido entre otras cosas a la alta frecuencia de mutación que presenta el virus. Por consiguiente la única forma de evitar la propagación de la enfermedad es prevenir su contagio evitando conductas de riesgo.

2.3. Hipersensibilidad.

La hipersensibilidad es una respuesta inadecuada o exagerada del sistema inmunitario ante un antígeno, que causa daños a los propios tejidos.

Las sustancias que la provocan son por lo general sustancias inofensivas tales como: alimentos, medicinas, polvo, polen, etc.

La hipersensibilidad no se pone de manifiesto en el primer contacto con el antígeno, sino que aparece en contactos posteriores después de un periodo de sensibilización.

Pueden ser de cuatro tipos, sólo estudiaremos la hipersensibilidad tipo I o reacción alérgica.

·Hipersensibilidad tipo I o alergia:

Es una reacción de hipersensibilidad inmediata que se produce entre los 15-20 minutos tras la exposición con el antígeno, que en este caso se denomina alérgeno

Los más frecuentes son: algunos alimentos, pólenes, ácaros del polvo, esporas de hongos, veneno de insectos, algunos medicamentos, metales, etc.

La reacción alérgica es una reacción de hipersensibilidad que esta mediada por IgE. Existe una predisposición genética a padecerla, aunque existen otros factores que favorecen su desencadenamiento como son: exposición prolongada a los alérgenos, infecciones, estrés,

En la reacción alérgica se diferencian las siguientes etapas:

¨Entra el alérgeno en el organismo, esto provoca la activación de los linfocitos T_H. Los cuales junto con el alérgeno activan a los linfocitos B que se diferencian en células plasmáticas y producen IgE.

¨Estos IgE por su región Fc se unen a receptores de la superficie de los mastocitos y de los basofilos produciéndose la sensibilización de los mismos.

¨Si se produce un nuevo contacto con el alérgeno, estos se unen a los IgE que están fijados a la superficie de los mastocitos y de los basófilos. Esta unión activa a estas células y produce su desgranulación, para que se produzca es necesario que el alérgeno se una al menos a dos IgE. Mediante la desgranulación estas células segregan diversas sustancias que hay en su citoplasma entre las cuales destacan: histaminas, prostaglandinas, leucotrienos, etc. Estas sustancias inducen una respuesta inflamatoria que será la causante de los síntomas alérgicos: inflamación cutánea con enrojecimiento, hinchazón, picor, lacrimeo, secreción nasal, asma, etc.

Tipos de alergias: Shock anafiláctico es la más grave puede producir la muerte, urticaria, renitis alérgica.

3. LOS TRANSPLANTES Y EL SISTEMA INMUNOLÓGICO. (importante)

Los trasplantes son la transferencia de células vivas, tejidos u órganos de una parte del organismo a otra o de un organismo a otro. Pueden ser de distintos tipos:

·Autotrasplante, cuando donante y receptor son el mismo individuo.

·Isotrasplantes, cuando donante y receptor son distintos individuos pero genéticamente idénticos (gemelos univitelinos).

·Alotrasplantes, donante y receptor son de la misma especie pero genéticamente diferentes.

·Xenotrasplantes, donante y receptor pertenecen a especies diferentes.

Cuando el trasplante se produce entre individuos genéticamente diferentes, los antígenos del donante pueden provocar en el receptor una respuesta de rechazo inmunológico.

Estos rechazos tienen su base en la existencia en las células de proteínas superficiales antigénicas, son las llamadas proteínas de histocompatibilidad (CMH). Si estos antígenos son reconocidos como extraños por el sistema inmunitario, este reacciona contra las células que los poseen, tanto específicamente (respuesta humoral y celular) como inespecíficamente (macrófagos, células NK, complemento) y se produce el rechazo, destruyéndose las células del tejido u órgano transplantado. Únicamente cuando las proteínas CMH del donante y receptor son idénticos el rechazo no se produce, esto sólo ocurre cuando ambos individuos son genéticamente idénticos. Tampoco hay rechazo en aquellos tejidos u órganos que no tienen irrigación sanguínea o la tienen muy escasa como la cornea, ya que en este caso las células extrañas no entran en contacto con las células inmunitarias del receptor.

Para evitar problemas de rechazo antes del transplante se realizan pruebas de histocompatibilidad entre donante y receptor, para buscar las mayor compatibilidad posible y reducir la probabilidad de rechazo. Después del transplante se utilizan fármacos inmunosupresores que se encargan de inhibir la respuesta inmune, entre estos destacan los esteroides que inhiben a los macrófagos y la ciclosporina sustancia fúngica que inhibe los receptores de interleucina.

3.1.Transfusiones de sangre y rechazo inmunológico.

Las trasfusiones son un tipo de transplantes en las que se transfiere sangre (tejido) de un individuo a otro. Al igual que en otros transplantes si no hay compatibilidad puede haber rechazo (aglutinación)

En este caso en la membrana de los glóbulos rojos se encuentran los antígenos (aglutinógenos) y disueltos en el plasma están los anticuerpos (aglutininas).

·En el sistema sanguíneo ABO, en los glóbulos rojos puede haber dos tipos de antígenos: aglutinógeno A y B que están determinados genéticamente por tres alelos: I^A determina aglutinógeno A, I^B determina aglutinógeno B, i determina ausencia de aglutinógeno; I^A e I^B son codominantes y ambos dominan sobre el alelo i. En el plasma pueden existir dos tipos de anticuerpos: aglutininas anti-A y aglutininas anti-B que reaccionan respectivamente contra los aglutinógenos A y B. Según este sistema atendiendo a los aglutinógenos que lleven los glóbulos rojos se diferencian 4 tipos de grupos sanguíneos:

-Grupo A: Tienen aglutinógenos A en los glóbulos rojos y aglutininas anti-A en el plasma.

-Grupo B: Tienen aglutinógenos B en los glóbulos y aglutininas anti-B en el plasma.

-Grupo AB: Tienen aglutinógenos A y B en los glóbulos y carece de aglutininas en el plasma.

-Grupo O: Carecen de aglutinógenos en los glóbulos y tiene aglutininas anti-A y anti-B en el plasma.

Las transfusiones sólo se pueden dar entre individuos compatibles. Si un individuo recibe sangre con eritrocitos que tienen aglutinógenos diferentes a los suyos, se produce una reacción de rechazo puesto que sus anticuerpos reaccionan con estos aglutinógenos y se produce su aglutinación impidiéndose la circulación.

·Los glóbulos rojos además de los antígenos citados antes pueden presentar otro antígeno llamado antígeno Rh, los que lo poseen se denominan Rh⁺ y los que carecen de él Rh^-, este antígeno esta determinado genéticamente por un alelo dominante. En este caso no hay inicialmente anticuerpos anti-Rh en el plasma.

Si se transfunde sangre de un Rh⁺ a un Rh^-, el individuo se sensibiliza y produce anticuerpos anti-Rh, si hay una segunda transfusión en iguales circunstancias como el receptor ya tiene anticuerpos anti-Rh se produce la aglutinación de los glóbulos rojos.

También plantea problemas en aquellos embarazos en los que la madre es Rh^- y el feto es Rh⁺. Si es el primer embarazo no ocurre nada, pero la madre se sensibiliza debido a que algunos eritrocitos del feto pasan a ella y fabrica anticuerpos anti-Rh. Si se produce un segundo embarazo en iguales circunstancias, anticuerpos anti-Rh de la madre pasan al feto y producen la aglutinación de los eritrocitos produciendo eritroblastosis fetal. Esto se evita si después del primer embarazo se inyectan a la madre anticuerpos contra los eritrocitos Rh⁺ que destruyen los que han podido pasar del feto y se evita la sensibilización de la misma.

4. EL SISTEMA INMUNOLÓGICO Y EL CÁNCER.

El cáncer se inicia cuando ciertas células, por causas aún no aclaradas suficientemente sufren transformaciones y comienzan a dividirse de manera rápida y descontrolada. Esto da lugar a que se forme una masa de células anormales que afectan a la morfología y fisiología del órgano en el que se encuentran. Esta masa celular constituyen un tumor o neoplasia. Si esta masa de células tienen un crecimiento limitado y no invade los tejidos circundantes se denomina tumor benigno, por el contrario si invaden los tejidos circundantes y los destruye se denomina tumor maligno o cáncer. Se denomina metástasis al proceso mediante el cual las células cancerosas emigran por vía sanguínea o linfática a otros lugares y originan tumores secundarios que invaden y destruyen otros órganos.

La teoría de vigilancia inmunológica enunciada por Burnet dice que las células tumorales expresan antígenos que no están presentes en las células normales, que hacen que la célula tumoral sea reconocida por el sistema inmune como extraña y por consiguiente sea atacada y destruida por él antes de que se desarrolle un cáncer. Por consiguiente un sistema inmune deprimido conduce a una mayor incidencia de tumores.

Los mecanismos inmunitarios que el organismo pone en funcionamiento para destruir a estas células son tanto celulares como humorales.

Entre los mecanismos celulares caben destacar:

-Los macrófagos y células NK que lisan y destruyen a las células tumorales especialmente si están rodeadas de anticuerpos (opsonizados).

-Los linfocitos T_c reconocen y destruyen a las células tumorales.

-Los linfocitos T_H producen citocinas que estimulan los linfocitos Tc y la activación de macrófagos y linfocitos B.

Entre los mecanismos humorales están:

-Los anticuerpos que tras su unión con las células tumorales, activan el complemento y favorecen la acción de los macrófagos y de las células NK.

No obstante a veces las células tumorales logran eludir a este sistema, cuando ocurre esto se desarrolla el cáncer. No se conoce con exactitud las razones aunque algunas de las hipótesis más aceptadas son las siguientes:

-Enmascaramiento de los antígenos de membrana lo que impide su identificación por parte del sistema inmunitario.

-Las células tumorales segregan moléculas que interfieren en la respuesta inmunitaria.

-La respuesta inmunitaria se desencadena con lentitud y cuando puede ser efectiva el tumor ya se ha desarrollado.

El sistema inmunitario

INMUNOLOGÍA. CONCEPTO

2. MECANISMOS DEFENSIVOS DEL ORGANISMO

DEFENSAS EXTERNAS.

DEFENSAS INTERNAS.

Sistema inmune innato.

Sistema inmune adaptativo.

3. COMPOSICIÓN DEL SISTEMA INMUNITARIO.

ÓRGANOS Y TEJIDOS LINFOIDES.

CÉLULAS INMUNOCOMPETENTES.

Línea mieloide. Macrófagos

Línea linfoide. Linfocitos.

MOLÉCULAS QUÍMICAS DEL SISTEMA INMUNITARIO.

4. ANTÍGENOS Y ANTICUERPOS.

ANTÍGENOS.

ANTÍGENOS DE HISTOCOMPATIBILIDAD.

ANTICUERPOS.

5. MECANISMOS DEFENSIVOS INESPECÍFICOS.

REACCIÓN INFLAMATORIA.

6. MECANISMOS DEFENSIVOS ESPECÍFICOS.

RESPUESTA INMUNE CELULAR.

6.2. RESPUESTA INMUNE HUMORAL.

1.INMUNOLOGÍA: CONCEPTO

La Inmunología estudia todos los mecanismos fisiológicos que se encargan de defender la integridad biológica del organismo. Estos mecanismos consisten esencialmente en la identificación de lo extraño y en su destrucción.

2. MECANISMOS DEFENSIVOS DEL ORGANISMO. (Importante toda la 2)

Los seres vivos poseen una serie de mecanismos que les defienden contra los numerosos agentes patógenos (bacterias, virus, hongos, etc.) que les rodean, bien impidiendo su entrada o bien en el caso de que esta se produzca destruyéndolos. Estos mecanismos defensivos son: las defensas externas y las defensas internas (sistema inmunitario).

2.1. DEFENSAS EXTERNAS.

Constituyen la primera línea defensiva del organismo, impiden la entrada de los gérmenes dentro del cuerpo. Son inespecíficas, actúan sobre cualquier tipo de germen. Estos mecanismos defensivos externos pueden ser de tres tipos:

-Mecanismos físicos: Aquí se incluye la piel y las mucosas, que recubren externamente el cuerpo y las cavidades de los aparatos que comunican con el exterior (digestivo, respiratorio, excretor, etc.), forman una barrera que impide la entrada de gérmenes.

-Mecanismos químicos: Aquí se incluyen diversas secreciones químicas que se liberan en diferentes lugares y que destruyen los gérmenes o bien impiden su desarrollo, entre ellas destacan: sudor y secreciones sebáceas; secreciones ácidas del estómago y vagina; lisozima de lagrimas y saliva, etc.

-Mecanismos microbiológicos: La flora bacteriana autóctona (microbiota normal) que se desarrolla como comensal o en simbiosis en distintas partes del organismo (aparato digestivo, respiratorio, boca, piel, vagina, etc.) impide el desarrollo de organismo patógenos, puesto que compite con ellos por los nutrientes y además producen sustancias que impiden su desarrollo.

2.2. DEFENSAS INTERNAS O SISTEMA INMUNITARIO.

El sistema inmunitario es un conjunto de mecanismos que poseen los seres vivos y que les sirve para defenderse y rechazar a las sustancias ajenas que penetran dentro de ellos.

Este sistema esta bien desarrollado en los vertebrados, especialmente en aves y mamíferos. Este sistema se pone en funcionamiento una vez que él patógeno o sustancia extraña logra atravesar la primera línea defensiva y penetrar dentro del organismo, por consiguiente constituye las defensas internas. El sistema inmune puede ser de dos tipos: innato o inespecífico y adaptativo o específico.

·Sistema inmune innato

Constituye la segunda línea defensiva del organismo. Actúa contra cualquier sustancia o agente extraño que logra penetrar dentro del organismo, por consiguiente es inespecífico.

En la respuesta producida por este sistema intervienen: células: los fagocitos y las células asesinas naturales o linfocitos NK y moléculas solubles como: componentes del complemento, citocinas, etc.

·Sistema inmune adaptativo.

Constituye la tercera línea defensiva del organismo, es el sistema inmunitario propiamente. Sólo actúa contra el antígeno que lo ha estimulado.

En la respuesta producida por este sistema intervienen células, las más importantes son los linfocitos; e igualmente intervienen ciertas moléculas como: los anticuerpos, citocinas, etc.

Características de la respuesta inmune específica:

·Especificidad: Cada antígeno estimula únicamente a aquel linfocito o grupo de linfocitos, que han desarrollado en su membrana los receptores capaces de reconocerlo y unirse específicamente a él.

·Clonalidad: Cuando el linfocito es activado, prolifera y originan gran cantidad de linfocitos idénticos genéticamente, que llevaran por lo tanto los mismos receptores. Todos ellos forman un clon celular.

Estas dos características quedaron recogidas en la teoría de la selección clonal enunciada por Burnet en la década de los 50. Según esta teoría cada animal genera una gran variedad de linfocitos B y T. Cada uno de estos poseerán en su superficie un receptor específico que reconocerá un determinado antígeno, que habrán formado durante el desarrollo antes de haber sido expuesto al antígeno. Cuando aparece el antígeno, se activa aquel linfocito cuyos receptores sean complementarios y específicos con él, estas células proliferan y maduran dando lugar a un clon de células idénticas al linfocito original.

·Autotolerancia: Durante las primeras fases del desarrollo el sistema inmune específico aprende a diferenciar lo propio de lo ajeno, de ese modo no ataca a los componentes propios; a veces se producen fallos lo que da lugar a las enfermedades autoinmunes.

·Memoria inmunológica: Es la capacidad que tiene este sistema de guardar recuerdo de cada antígeno tras su primer contacto con él, esto se debe a la formación de linfocitos de memoria de larga vida. Esto permite que si se produce un posterior contacto la respuesta sea mucho más rápida e intensa.

Gracias a la memoria inmunológica la respuesta inmune especifica puede ser primaria y secundaria:

-Respuesta primaria es la que se produce tras el primer contacto con el antígeno. Es más lenta ya que se necesita un largo periodo de latencia para que los linfocitos B se diferencien y formen células plasmáticas productoras de anticuerpos; es de menor intensidad y en ella predominan los IgM por lo que su acción es menos duradera..

-Respuesta secundaria es la respuesta que se produce tras un segundo contacto con el antígeno, es más rápida debido a la presencia de linfocitos con memoria, más intensa y su acción dura más porque en ella se liberan sobre todo IgG.

La respuesta inmune específica puede ser de dos tipos: humoral y celular.

-Respuesta humoral, es aquella en la que el sistema inmunitario responde ante el antígeno produciendo anticuerpos específicos contra el mismo, que se unirán a él inactivándolo y facilitando su destrucción.

-Respuesta celular, es aquella en la que el sistema inmunitario responde produciendo células especializadas que actúan contra los antígenos extraños.

3. COMPOSICIÓN DEL SISTEMA INMUNITARIO.

El sistema inmune se encuentra ubicado en los órganos linfoides y en su acción participan las células inmunocompetentes y diferentes moléculas químicas.

3.1. ÓRGANOS Y TEJIDOS LINFOIDES.

Son de dos tipos: órganos primarios y órganos secundarios.

·Órganos linfoides primarios o centrales. Son los órganos donde se diferencian y maduran los diferentes tipos de linfocitos, son dos: la médula ósea roja y el timo. En la médula se diferencian y maduran los linfocitos B y en el timo los linfocitos T

·Órganos linfoides secundarios. Son los órganos adonde migran y se acumulan los diferentes tipos de linfocitos (B y T) procedentes de los órganos primarios; en ellos estos linfocitos entran en contacto con el antígeno produciéndose la respuesta inmune específica. Son: los ganglios linfáticos, el bazo, y el tejido linfoide asociado a mucosas (MALT) que comprende las amígdalas, el apéndice, las placas de Peyer, etc.

3.2. CÉLULAS INMUNOCOMPETENTES.(importante sobre todo macrófagos y linfocitos)

Las células inmunocompetentes son los diferentes tipos de células que participan en la respuesta inmune. Se forman a partir de una célula progenitora que en el feto se encuentra en el hígado y después del nacimiento en la médula. Posteriormente esta célula se diferenciará y da lugar a dos células: una que dará lugar a la línea mieloide y la otra que dará lugar a la línea linfoide.

-Línea mieloide: Estas células se pueden desplazar mediante movimientos ameboides y tienen capacidad fagocítica de ahí que se las denomine fagocitos, fagocitan gérmenes y sustancias extrañas. Incluyen los granulocitos y los macrófagos

·Granulocitos o polimorfonucleares. Tienen un núcleo polilobulado y numerosas granulaciones citoplasmáticas. Se diferencian tres tipos:

*Neutrófilos o micrófagos, son los primeros que llegan a la zona de infección donde fagocitan restos celulares, bacterias, etc.

*Eosinófilos, intervienen en procesos de parasitosis y fagocitan inmunocomplejos.

*Basófilos, liberan sustancias vasoactivas (histamina, serotonina, etc.). Cuando están en los tejidos se llaman mastocitos. Interviene en procesos alérgicos.

·Los monocitos. Son células grandes, sin granulaciones citoplasmáticas. Emigran de los capilares a los tejidos y al hacerlo aumenta su tamaño y la capacidad fagocítica convirtiéndose en los macrófagos. Estos según el tejido en el que se acumulen reciben distintos nombres: histiocitos, osteoclastos etc.

Los macrófagos además de intervenir en la respuesta inespecífica fagocitando partículas extrañas y células propias lesionadas, tienen función secretora producen citocinas que activan a otras células; participa también en la respuesta específica actuando como células presentadoras del antígeno.

-Línea linfoide: En este grupo se incluyen las siguientes células

·Linfocitos.

Son células redondeadas, con un núcleo grande, citoplasma escaso y sin granulaciones; no tienen capacidad fagocítica. En colaboración con los macrófagos son las responsables de la respuesta inmune específica.

Existen dos tipos de linfocitos: los linfocitos B y los linfocitos T

¨Linfocitos B o células B:

Son los responsables de la respuesta específica humoral ya que producen anticuerpos específicos ante la presencia de un antígeno.

Los linfocitos B maduros poseen en su membrana receptores específicos que son anticuerpos que les permiten reconocer los antígenos solubles.

Si no son estimulados por un antígeno estas células B maduras mueren por apoptosis al cabo de pocos días. Por el contrario si mediante sus receptores se une con el antígeno específico, proliferan y en pocos días dan lugar a dos subpoblaciones: las células plasmáticas y las células B con memoria

-Las células plasmáticas: Son más grandes que las células B vírgenes, tienen muy desarrollado el retículo endoplasmático rugoso ya que producen una gran cantidad de anticuerpos. Viven unos pocos días y mueren por apotopsis.

-Las células B con memoria: Son mucho menos numerosas que las células plasmáticas, son similares a los linfocitos B vírgenes. Guardan recuerdo del antígeno y en caso de que se produzca un segundo contacto con él se activan. Tienen una vida indefinida.

¨Linfocitos T o células T:

Son los responsables de la respuesta específica celular aunque algunos también colaboran en la respuesta humoral. Actúan contra células extrañas o contra células del propio cuerpo que han sido alteradas, destruyéndolas o marcándolas.

Poseen en la membrana unos receptores denominados TCR. Los TCR sólo son capaces de reconocer antígenos si están expuestos en la superficie de una célula de su propio organismo (macrófago) unidos a las moléculas MHC, a esta célula se la llama célula presentadora del antígeno.

Dentro de los linfocitos T se diferencian dos grupos:

-Linfocitos T auxiliares o colaboradores o T₄ : Tienen en su membrana una glucoproteína receptora llamada CD4. Estos estimulan la respuesta de otras células. Dentro de ellos se diferencian dos tipos:

*Los Th1: Activan los macrófagos y las células T citotóxicas

*LosTh2: Activan los linfocitos B y por consiguiente intervienen en la respuesta humoral.

-Los linfocitos T citotóxicos o T₈ o T_c: Tienen en su membrana una glucoproteína receptora denominada CD8. Estas células destruyen las células propias infectadas por gérmenes, las células tumorales, e igualmente destruyen células extrañas (rechazo).

Durante mucho tiempo se considero la existencia de un tercer tipo de linfocitos, los linfocitos T supresores, hoy día su existencia ha sido descartada.

·Células asesinas naturales o células NK. Son un tipo de linfocitos mayores que los B y T y a diferencia de estos poseen granulaciones citoplasmáticas. Fagocitan células del organismo infectadas por gérmenes, células tumorales y también liberan citocinas que regulan los linfocitos B y T. Una vez reconocida sus células diana, se unen a ella y segregan citocinas que producen la lisis de dicha célula diana.

3.3. MOLÉCULAS QUÍMICAS DEL SISTEMA INMUNITARIO.

Son distintos compuestos químicos, que en muchos casos son segregados por las células inmunocompetentes y que intervienen en la respuesta inmune, las más importantes son:

·El sistema de complemento. Son una serie de proteínas, en su mayoría plasmáticas. La mayoría son sintetizadas por los hepatocitos. Favorecen la inflamación, la fagocitosis, la activación de los macrófagos y la lisis celular.

·Las citocinas. Son proteínas de bajo peso molecular, producidas principalmente por los macrófagos y los linfocitos T_4. Regulan la respuesta inmune específica y la respuesta inflamatoria. Las más importantes son:

PLinfocinas entre las que destacan las interleucinas que actúan sobre los linfocitos. PInterferones. Son producidas por células infectadas por un virus, e inducen resistencia ante los virus en las células no infectadas impidiendo que la infección se propague.

El interferón realiza las siguientes acciones:

-Impide la replicación del virus en células infectadas que aun no han sido destruidas por la acción vírica.

-Activa a las células NK, que reconocen células infectadas por virus y células cancerosas y las eliminan.

-Activan a los macrófagos y linfocitos B, y modulan la síntesis de anticuerpos y otras sustancias reguladoras.

·Los anticuerpos Ig. Son glucoproteínas producidas por las células plasmáticas, reaccionan con los antígenos que provocaron su aparición para neutralizarlos y destruirlos.

4. ANTÍGENOS Y ANTICUERPOS.

4.1. LOS ANTÍGENOS. (importante)

Los antígenos son aquellas moléculas extrañas a un organismo que introducidas en él, desencadenan una respuesta inmune específica dirigida a su destrucción.

Son moléculas grandes, fundamentalmente proteínas (independientes o unidas a glúcidos o a lípidos) y polisacáridos complejos. También pueden ser moléculas sintéticas.

Los antígenos pueden ser moléculas libres o moléculas que forman parte de determinadas estructuras biológicas (membrana plasmática, glicocáliz, flagelos, cápsula bacteriana, cápsida, etc).

Los antígenos poseen dos propiedades:

·Inmunogenicidad: Capacidad de inducir una respuesta inmune específica, humoral o celular.

·Antigenicidad: Capacidad de combinarse con anticuerpos y con receptores de células T.

Hay moléculas de pequeño tamaño que se pueden unir específicamente a anticuerpos es decir tienen antigenicidad, pero por sí solas no tienen inmunogenicidad, estas moléculas se llaman haptenos. Los haptenos adquieren carácter antigénico al unirse a moléculas transportadoras del organismo, generalmente proteínas.

No todo el antígeno se une con el receptor antigénico, sino sólo una pequeña porción de la superficie del mismo, denominada determinante antigénico o epítopo. Por lo tanto estas regiones son las que le dan el carácter antígenico al antígeno, por ellas es por donde se unen a los receptores de los linfocitos y a los anticuerpos libres.

Los antígenos pueden tener uno o varios epítopos, según esto pueden ser: monovalentes, divalentes, ...... polivalentes. Esto les permitirá unirse a uno o a varios anticuerpos.

-Según su estructura a los antígenos los podemos englobar en tres grupos:

· Antígenos particulares: Cuando las moléculas antigénicas forman parte de estructuras biológicas. Cubiertas celulares, microbios etc.

·Antígenos solubles: Cuando las moléculas químicas antigénicas están libres, como proteínas, polisacáridos, etc.

· Antígenos incompletos son los haptenos, que son pequeñas moléculas que por sí solas no tienen carácter antigénico.

4.2. ANTÍGENOS DE HISTOCOMPATIBILIDAD.

Son glicoproteínas que se localizan en la superficie de todas las células de los vertebrados. Están codificadas por un grupo de genes que forman el complejo principal o mayor de histocompatibilidad (CMH). Estas proteínas son diferentes en cada individuo, por consiguiente constituyen un “carné” de identidad molecular que permite diferenciar lo propio de lo extraño.

La función de estas moléculas es, reconocer y unirse en el interior de las células a péptidos resultantes del procesamiento y digestión parcial del antígeno, transportarlos a la superficie celular y allí presentarlo a las células T.

Según su estructura las moléculas de histocompatibilidad pueden ser de dos tipos: CMH de clase I y CMH de clase II. Ambas tienen una estructura similar.

·Las moléculas clase I están presentes en la mayoría de las células nucleadas del organismo. Estas moléculas presentan fragmentos peptídicos procedentes de proteínas endógenas (virus, células tumorales, etc.) a los linfocitos T citotóxicos

·Las moléculas de clase II están presentes en células presentadoras del antígeno (macrófagos, linfocitos B, etc.). Estas moléculas presentan péptidos procedentes de proteínas exógenas a las células T colaboradoras.

4.3. LOS ANTICUERPOS. (importante)

Se denominan también inmunoglobulinas o Ig. Son glucoproteínas presentes en el suero, fluidos tisulares y superficie de algunas células.

Composición y estructura:

Los anticuerpos más simples tienen forma de Y, en ellos existen dos lugares idénticos de unión con el antígeno que se localizan en los brazos de la Y.

Como glucoproteínas que son en ellos se diferencian dos partes: parte proteica y parte glucídica

·Parte proteíca: Esta formada por cuatro cadenas polipeptídicas: dos ligeras (L) idénticas y otras dos pesadas (H) también idénticas. Las dos cadenas pesadas (H) se unen entre sí mediante dos puentes disulfuro y cada una de ellas se une a una de las cadenas ligeras (L) mediante otro puente disulfuro que se produce a la altura del extremo C-terminal de la cadena L, adquiriendo forma de Y.

Las cadenas ligeras (L) presentan una región variable en el extremo amino-terminal y una región constante en el extremo carboxilo-terminal. Existen dos tipos de cadenas ligeras: k (kappa) y l (lambda).

Las cadenas pesadas (H) también presentan una región variable en el extremo amino-terminal y una región constante en el extremo carboxilo terminal. Las cadenas pesadas pueden ser de cinco tipos: a (alfa), d (delta), e (epsilón), g (gamma), m (mu) que determinan la clase de inmunoglobulina.

Cada cadena presenta unas regiones con plegamientos característicos denominadas dominios, que se mantienen mediante puentes disulfuro e interacciones hidrofóbicas.

En las cadenas ligeras se diferencian un dominio variable (V_L) en el extremo N-terminal y un dominio constante (C_L) en el extremo C-terminal. Las cadenas pesadas presentan un dominio variable (V_H) y tres o cuatro dominios constantes: (C_H1_, C_H2, C_H3 y en su caso C_H4). Tanto en el dominio V_L como en el dominio V_H se diferencian tres regiones hipervariables, estas regiones constituyen el paratopo que es el lugar de unión con los determinantes antigénicos o epitópos. Estas regiones determinan la especificidad del anticuerpo.

·Parte glucídica: Algunos anticuerpos poseen cadenas de polisacáridos unidos covalentemente a algunos dominios constantes de las cadenas H. No se sabe muy bien cual es su función.

Por acción de la papaina (proteasa) los anticuerpos se dividen en tres fragmentos:

-Los Fab: Son dos fragmentos idénticos, cortos que se corresponden con los brazos de la Y. Estos fragmentos están formados por una cadena ligera y la mitad N-terminal de una de las cadenas pesadas. En el extremo de estos fragmentos se localiza el lugar de unión con el antígeno.

-El Fc: Se corresponde con el pie de la Y, esta formado por los extremos C-terminales de las dos cadenas pesadas. Este fragmento contiene el lugar de unión con los receptores celulares específicos.

Tipos de anticuerpos

En los vertebrados superiores existen cinco clases de anticuerpos atendiendo al tipo de cadena pesada: IgG, IgA, IgM, IgD y IgE.

Origen de la diversidad de anticuerpos

Se calcula que cada persona es capaz de producir del orden de 10¹⁵ moléculas de anticuerpos diferentes, que se forman antes del contacto con los antígenos. Esto asegura que cada antígeno que penetre dentro de un organismo será reconocido por un anticuerpo específico.

Se pueden formar tantos anticuerpos diferentes porque los genes que determinan las cadenas H y L están formados por la combinación y unión de 4 tipos de segmentos génicos diferentes que se encuentran separados, como existen varios cientos de segmentos de cada tipo el número de combinaciones que se obtienen es considerable

Reacción antígeno-anticuerpo: Características y tipos

Los anticuerpos cuando se encuentran con los antígenos que provocaron su aparición reaccionan con ellos produciéndose la reacción antígeno-anticuerpo, mediante esta reacción el anticuerpo se une al antígeno y se forma el complejo antígeno-anticuerpo, está reacción tiene por finalidad destruir de una u otra forma a los antígenos.

Esta unión se establece entre los determinantes antigénicos (epitopos) y los paratopos del anticuerpo

Las reacciones pueden ser de distintos tipos:

·Reacción de neutralización: En este caso el anticuerpo al unirse al antígeno elimina los efectos negativos que éste tiene sobre el organismos invadido.

·Reacción de precipitación: Se da cuando los antígenos son macromoléculas solubles que poseen varios determinantes antigénicos, entonces los anticuerpos libres se unen con ellos y forman complejos tridimensionales insolubles que precipitan.

·Reacción de aglutinación: Se produce al reaccionar los anticuerpos con antígenos que se sitúan en la superficie de bacterias u otras células. Como resultado estas células forman agregados que sedimentan fácilmente. En este caso a los antígenos de la superficie de las células se les denomina aglutinógenos y a los anticuerpos aglutininas.

·Reacción de opsonización: Es el proceso mediante el cual los anticuerpos se unen a los determinantes antigénicos que hay en la superficie de los gérmenes o de otras partículas antigénicas y los recubren, y esto favorece la fagocitosis de los mismos debido que los anticuerpos facilitan la adhesión a la superficie de los fagocitos.

5. MECANISMOS DEFENSIVOS INESPECÍFICOS.

Estos mecanismos se ponen en funcionamiento cuando los antígenos logran atravesar la primera línea defensiva y penetrar dentro del organismo, actúa sobre cualquier tipo de antígeno de ahí su nombre. Los principales mecanismos inespecíficos son: la reacción inflamatoria y la activación del sistema de complemento.

5.1. REACCIÓN INFLAMATORIA.

Se produce cuando una sustancia extraña logra atravesar la primera barrera defensiva.

La reacción inflamatoria, es un mecanismo local, inespecífico que tiene por finalidad aislar, inactivar y destruir a los agentes agresores y restaurar las zonas dañadas.

Las células que intervienen son principalmente los fagocitos que se activan ante la entrada de un agente extraño y fagocitan a los invasores muriendo muchos de ellos en el proceso.

La reacción inflamatoria presenta los siguientes síntomas: rubor (enrojecimiento), calor, dolor y tumor (hinchazón).

En la reacción inflamatoria se diferencian las siguientes etapas:

1)Producción del estímulo desencadenante, que suele ser la entrada de un germen o una sustancia extraña.

2)Producción y liberación de unas sustancias, llamadas mediadores de inflamación, por parte de las células lesionadas y por células inmunes (mastocitos y basófilos). Algunos de estos mediadores son: histamina, prostaglandinas, etc.

3)Estos mediadores actúan sobre los capilares de la zona produciendo los siguientes efectos:

a)Vasodilatación de los capilares, que da lugar a un aumento del flujo sanguíneo en la zona afectada, como consecuencia aumentan los elementos defensivos: leucocitos, anticuerpos y componentes del complemento. Esto se manifiesta mediante el enrojecimiento (rubor) y el calor de la zona afectada.

b)Incremento de la permeabilidad de los capilares lo que facilita la salida de macromoléculas plasmáticas (anticuerpos, componentes del complemento, etc.), plasma, etc. al tejido lesionado lo que da lugar a un edema (hinchazón). El dolor se debe a la presión que la hinchazón produce en las terminaciones nerviosas.

c)Migración de los fagocitos, estas células salen de los capilares y son atraídos por quimiotaxis hacia el foco de infección. Los primeros que llegan son los neutrófilos.

d)Activación de los fagocitos. Los fagocitos una vez que llegan al punto de infección tratan de eliminar mediante fagocitosis los gérmenes y sustancias extrañas. Para que se produzca es necesario que los fagocitos estén activados. La activación consiste en la producción de moléculas de glucoproteínas en la membrana celular del fagocito, lo que facilita la capacidad de adhesión a las sustancias extrañas.

6. RESPUESTA INMUNE ESPECÍFICA. (importante)

La respuesta inmune específica es efectiva ante aquellos antígenos que la desencadenan. Puede ser de dos tipos: celular y humoral.

6.1. Respuesta inmune celular:

Esta respuesta se produce frente a:

-Microorganismos de crecimiento y desarrollo intracelular como: bacterias, hongos, virus.

-Células extrañas a un organismo procedentes de otro individuo distinto, como ocurre en los transplantes de órganos.

-Células propias tumorales.

Esta respuesta la llevan a cabo los linfocitos T citotóxicos y los linfocitos T auxiliares en colaboración con otras células como los macrófagos, que actúan como células presentadoras del antígeno. Estos linfocitos terminan atacando y destruyendo a las células portadoras de los antígenos. El proceso ocurre de la siguiente forma:

·Reconocimiento del antígeno.

Los linfocitos T sólo reconocen antígenos cuando están expuestos en la superficie de ciertas células (células presentadoras), unidos a moléculas CMH propias.

Cuando un antígeno extracelular (patógeno) es detectado por un macrófago, éste se activa y lo fagocita. Una vez fagocitado, sus proteínas son digeridas parcialmente fragmentándose en péptidos lineales (procesado del antígeno), que se unirán a moléculas de CMH tipo II que los transporta a la superficie del macrófago.

Si el antígeno es un patógeno intracelular, algunos de los péptidos del mismo se unen a moléculas de CMH tipo I, que los transportan a la superficie de dicha célula parasitada

·Activación de los linfocitos.

-Los linfocitos T auxiliares, reconocen las moléculas CMH tipo II que llevan los macrófagos en su superficie. Aquel cuyos receptores sean complementarios con el antígeno que va unido a estas moléculas, se une a él y se activa y prolifera, produciendo interleucina-2 que activa a los macrófagos y a los linfocitos T citotóxicos. Esta activación se ve potenciada por la interleucina-1 que liberan los macrófagos.

-Los linfocitos T citotóxicos reconocen las moléculas CMH tipo I que están presentes en la superficie de las células del propio organismo. Aquel cuyos receptores sean complementarios con el péptido antigénico que va unido a estas moléculas se une a ellas. Una vez producido el reconocimiento, el linfocito citotóxico se activa y prolifera por acción de la interleucina-2 que segregan los linfocitos auxiliares denominados Th1.

Los linfocitos T citotóxicos activados se adhieren a la célula diana (infectada, tumoral, extraña) y provocan su destrucción.

Este proceso ocurre, porque la unión con la célula diana estimula al linfocito T citotóxico a liberar unas proteínas llamadas perforinas, que forman poros que perforan la membrana de la célula diana produciendo la lisis de dicha célula. Posteriormente los macrófagos ingieren los restos de estas células.

6.2. Respuesta inmune humoral.

En la respuesta humoral, los elementos efectores son los anticuerpos que actúan contra los antígenos que provocaron su formación. En esta respuesta intervienen principalmente: los linfocitos B que forman los anticuerpos y un grupo de linfocitos auxiliares Th2.

La respuesta humoral puede ser de dos tipos:

·Respuesta humoral en la que colaboran los linfocitos B y los linfocitos T auxiliares. Es la más frecuente.

·Respuesta humoral en la que sólo intervienen los linfocitos B. Es poco frecuente.

1)Respuesta humoral en la que colaboran los linfocitos B y los linfocitos T auxiliares.

En esta respuesta humoral, la activación de los linfocitos B depende del reconocimiento de los antígenos por parte de los receptores (anticuerpos superficiales) de las células B, y de la interacción con un tipo de linfocitos auxiliares llamados Th2. El proceso ocurre de la siguiente manera:

·Un linfocito B inactivo reconoce mediante sus receptores a un antígeno. A continuación, el linfocito B introduce este antígeno mediante endocitosis mediada por receptor, lo digiere parcialmente (procesado del antígeno) y presenta algunos de los péptidos resultantes unidos a moléculas CMH-clase II en su superficie. Como consecuencia el linfocito B actúa como célula presentadora del antígeno.

·A continuación un linfocito auxiliar tipo Th2, reconocen mediante sus receptores al complejo péptido-CMH-II de la superficie del linfocito B, se une a él y se activa segregando interleucina.

·Esto provoca una serie de cambios en el linfocito B que se activa y prolifera dando un clon de linfocitos B, que se diferenciarán en células plasmáticas y células B con memoria. Las células plasmáticas segregarán una gran cantidad de anticuerpos que se unirán a los antígenos para neutralizarlos o para marcarlos y facilitar su destrucción.

BIOTECNOLOGÍA E INGENIERÍA GENÉTICA

1. CONCEPTO DE BIOTECNOLOGÍA.
·La Biotecnología se puede definir como el conjunto de técnicas basadas en la utilización controlada de seres vivos o de sus componentes, para la obtención industrial de productos de interés para el hombre. Entre estos se encuentran: sustancias químicas (medicamentos, alimentos, combustibles, etc) o especies que mejoran la producción agrícola y ganadera, etc.
·Los procesos biotecnológicos los podemos reunir en dos grupos: los tradicionales, que se basan en las fermentaciones y los modernos basados en la ingeniería genética.
·La biotecnología tradicional. Consiste en el cultivo a gran escala de microorganismos capaces de producir como resultado de su metabolismo sustancias de interés.
Estos procesos se basan en la obtención mediante técnicas genéticas clásicas (mutación, selección) de las cepas de microorganismos más productivas, en la mejora de las condiciones fisico-químicas de cultivo (pH, Tª, etc) para conseguir un alto rendimiento de la sustancia buscada, y en el perfeccionamiento de las técnicas de aislamiento y purificación, para separar eficazmente el producto de interés.
·La ingeniería genética es el conjunto de herramientas y métodos utilizados para la modificación dirigida del ADN de una célula o grupos de células de modo que se confieran nuevas cualidades a la célula modificada. Se denomina también tecnología del ADN recombinante porque en este proceso se combina material genético de diferentes especies.
·Diversos procesos biotecnológicos clásicos, como las fermentaciones: alcohólica, láctica, etc se remontan a civilizaciones muy antiguas. Los sumerios y babilonios hace 8000 años ya sabían como elaborar la cerveza. Los egipcios hace 6000 años ya utilizaban la fermentación para fabricar pan y vino. Pero hasta 1876 en que L.Pasteur descubrió que las fermentaciones se debían a microorganismos la Biotecnología no apareció como ciencia.
A partir de la segunda mitad del siglo XX con el conocimiento de la base molecular de la herencia y el desarrollo de la genómica, la biotecnología ha adquiridosu máximo desarrollo descubriendo amplios horizontes que revolucionarán la ciencia en los p´roximos años.
2. INGENIERÍA GENÉTICA.
La ingeniería genética puede definirse como un conjunto de técnicas que permite manipular el genoma de un ser vivo, también se la llama tecnología del ADN recombinante porque se obtiene ADN formado por segmentos que tienen dos procedencias.
En esta tecnología desempeña un papel muy importante las enzimas de restricción o restrictasa, que son endonucleasas capaces de reconocer secuencias concretas en el ADN y realizar cortes en la molécula de ADN por lugares concretos.
Esta manipulación consiste principalmente en:
-Introducir nuevos genes en un genoma.
-Eliminar genes ya existentes en un genoma.
-Modificar la información contenida en un gen determinado.
La ingeniería genética ha revolucionado la biotecnología y ha permitido obtener, mediante microorganismos manipulados genéticamente, productos de interés para el hombre, como la insulina, la hormona del crecimiento, vacunas, enzimas de utilidad industrial, etc. Así mismo, la manipulación del genoma de organismos superiores ha hecho posible la creación de especies animales y vegetales transgénicos para mejorar o aumentar la productividad agrícola o ganadera.
Las principales técnicas de la ingeniería genética son: la clonación de genes, la técnica de la PCR y la transgénesis.
3. CLONACIÓN DE GENES.
Clonar un gen consiste en obtener muchas copias del mismo. Para poder estudiarlo o para obtener en grandes cantidades la proteína específica que ese gen codifica. La técnica de clonación de genes comprende varias etapas:
¨.Obtención del gen que se quiere clonar.
Esta etapa consiste en aislar el fragmento de ADN que contiene el gen que se quiere clonar.
Estos fragmentos se pueden obtener de dos formas:
·Del ADN de la célula que lleva dicho gen. Este proceso se utiliza cuando el gen que se quiere clonar procede de una célula procariota en la que no hay intrones.
·De un ADN complementario (ADN_c) del ARN mensajero. Este proceso se utiliza cuando el gen esta en una célula eucariota en la que hay intrones. En primer lugar se aísla y purifica el ARN_m que origina dicho gen, el cual ya no tendrá intrones. A continuación utilizando como molde este ARN mensajero y por acción de la transcriptasa inversa se sintetiza ADN complementario (ADN_c) en el que no hay intrones.

¨.Inserción del gen en un vector de clonación.
En esta etapa el gen se une a un vector de clonación, que sirve de vehículo para transportarlo dentro de la célula hospedadora.
Los vectores de clonación suelen ser plásmidos, que son pequeñas moléculas de ADN, circulares, capaces de autorreplicarse dentro de las células hospedadoras independientemente del o de los cromosomas de éstas.
Para unir el gen al vector de clonación, primero se corta mediante enzimas de restricción, estas enzimas producen cortes asimétricos generando monocatenarios denominados extremos cohesivos o pegajosos. El fragmento del ADN que lleva el gen debe ser sometido a la acción de la misma restrictasa para que presente los mismos extremos cohesivos. Posteriormente el gen se une al vector por acción de otras enzimas llamadas ADN ligasas formándose ADN recombinante (tiene segmentos de distinta procedencia).
¨Introducción del vector de clonación con el gen en la célula hospedadora.
En esta etapa el vector de clonación que contiene el gen que se quiere clonar, se introduce en una célula hospedadora para que esta, al multiplicarse, origine un clon de células portadoras de dicho gen.
Las células hospedadoras para ser utilizadas en la clonación deben tener las siguientes características:
-Poseer un crecimiento rápido.
-No ser patógenas.
-Ser capaces de captar del medio moléculas de ADN e incorporarlas en su genoma.
Se suelen utilizar como células hospedadoras bacterias: Escherichia coli y levaduras: Saccharomyces cerevisiae.
4. REACCIÓN EN CADENA DE LA POLIMERASA O TÉCNICA DE LA PCR.

La técnica de la reacción en cadena de la polimerasa o PCR, ha dado nuevas alas a la ingeniería genética y a toda la biología molecular.
Fue inventada por Kary Mullis en 1985. Es una técnica que, basándose en la capacidad de la ADN-polimerasa para replicar el ADN, permite obtener en el laboratorio a partir de un fragmento determinado de ADN un número ilimitado de copias del mismo, en muy poco tiempo
El proceso es muy sencillo, se necesita el fragmento de ADN que se quiere replicar, un tubo de ensayo, una concentración suficiente de los cuatro desoxinucleótidos trifosfatos que formaran las nuevas replicas, una fuente de calor, unas pequeñas cadenas de nucleótidos que actúan como cebadores y la ADN-polimerasa (se utiliza la ADN polimerasa de una bacteria que vive en aguas termales: Thermus aquaticus, que aguanta temperaturas altas).
Este es un proceso cíclico, cada ciclo dura aproximadamente 5 minutos y consiste en lo siguiente:
1. La molécula o fragmento de ADN que se va a replicar se calienta a 100ºC para que se desnaturalice y se separen las dos hebras.
2. Después se baja la temperatura para que las cadenas se unan a los cebadores y se repliquen por acción de la ADN-polimerasa.
3. Posteriormente se vuelve a subir la temperatura para que las moléculas recién formadas se desnaturalicen de nuevo y comience otro nuevo ciclo. Estos ciclos se repiten hasta que se obtiene el número de copias deseado.
Aplicaciones de la PCR.
·Clonación de genes. La PCR resulta útil en la clonación de genes, ya que permite obtener un gran número de copias del gen sin la intervención de células.
·Estudios evolutivos. Mediante la PCR se pueden amplificar genes de organismos ya extinguidos a partir de cantidades muy pequeñas de ADN presentes en algunos fósiles, para comparar estos genes con los genes semejantes de organismos actuales y reconstruir el árbol filogenético.
·Huellas dactilares del ADN. La determinación de las huellas dactilares genéticas constituye una de las aplicaciones más interesantes de la PCR.
Mediante esta técnica es posible comparar muestras diferentes de ADN para comprobar si pertenecen al mismo individuo o no, o si existe parentesco entre ellas.
Esta técnica se aplica actualmente en Medicina forense e investigaciones policiales, con el fin de identificar individuos a partir de muestras biológicas, como sangre, semen, piel o cabellos. También se utiliza en las pruebas de paternidad.
5. TRANSGÉNESIS

Es la técnica que permite modificar el genoma de un organismo mediante la introducción de genes nuevos, exógenos, o la modificación de un gen propio, lo que hace que el organismo muestre una nueva característica. El gen insertado puede proceder de cualquier individuo, especie, o incluso ser un gen sintético producido en el laboratorio.
Se utiliza para conseguir organismos transgénicos que se caracterizan por tener el genoma de todas sus células modificado, solo se consigue si se modifica el genoma de las células germinales o las embrionarias, ya que el gen introducido se transmite a la descendencia.
La transgénesis también se utiliza en la terapia génica, para la corrección de defectos genéticos, en este caso sólo se modifican el genoma de algunas líneas celulares.
6. CAMPOS DE APLICACIÓN DE LA BIOTECNOLOGÍA.
La Biotecnología es de gran utilidad en numerosos campos: industria, ganaderia, agricultura, medicina etc.
6.1. LA BIOTECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA.
Los microorganismos que sintetizan productos útiles para el hombre son unos pocos centenares de especies de entre las muchas que existen en la naturaleza.
Los grupos de microorganismos de interés industrial: bacterias, levaduras y hongos.
Estos microorganismos de interés industrial deben reunir las siguientes características:
·Ser estables genéticamente, pero susceptibles de manipulación genética.
·Ser capaces de crecer en cultivo a escala industrial y mantenerse en estas condiciones durante largo tiempo.
·Ser capaces de crecer rápidamente en un medio de cultivo líquido y barato, y producir la sustancia deseada en un corto período de tiempo.
·No ser patógenos ni para las personas ni para las plantas o animales.
·Ser fácilmente eliminables del medio de cultivo.

¨ Producción de alimentos y bebidas.
La producción de alimentos y bebidas por fermentación constituye una aplicación importante de la biotecnología. Las fermentaciones más relevantes son: la láctica y la alcohólica.
·Fermentación láctica. En este proceso intervienen las llamadas bacterias lácticas (Lactobacillus y Lactococcus) que fermentan azucares sencillos y originan ácido láctico, estas bacterias que tienen efectos muy beneficiosos para el hombre, aparecen de forma natural en la leche no esterilizada. Mediante este proceso se lleva a cabo la fabricación del queso, yogur, mantequilla y otros derivados lácteos.

·Fermentación alcohólica. En este proceso intervienen levaduras del género Saccharomyces. Este proceso se utiliza en la fabricación del pan y en la elaboración de bebidas alcohólicas (vino, cerveza, etc).

-Fabricación del pan. Al principio se hacían los panes ácimos (sin fermentar), hoy se utiliza el pan fermentado por levaduras de las especies Saccharomyces cerevisiae. La levadura degrada los azúcares de la harina originando alcohol etílico y dióxido de carbono. El alcohol desaparece durante el horneado así como las levaduras, y el dióxido de carbono queda atrapado en la masa formando burbujas y dándole su aspecto característico.
-Elaboración de cerveza, vino y otras bebidas alcohólicas. Intervienen levaduras como Saccharomyces cerevisiae, que produce una fermentación alcohólica de los azucares presentes en los granos de cereales malteados (germinados y posteriormente tostados) en el caso de la cerveza y en el zumo de uva caso del vino. Obteniéndose un líquido con distinto porcentaje en alcohol etílico. Existen otras bebidas alcohólicas (brandy, ginebra, etc) que se obtienen por destilación del de las bebidas fermentadas.

¨.Producción de fármacos.

Los productos de interés para la industria farmacéutica pueden agruparse en cuatro categorías: agentes antiinfecciosos (antibióticos, sulfamidas, vacunas, drogas antifúngicas, etc.), enzimas, vitaminas y esteroides.
·Los antibióticos son sustancias químicas sintetizadas por microorganismos, que pueden matar o inhibir el crecimiento de otros microorganismos. Son producidos por hongos filamentosos (Penicillium) y bacterias actinomicetales (Streptomyces). El primero que se obtuvo fue la penicilina en 1929.
·Otros logros posteriores han sido la obtención de la hormona de crecimiento, la insulina y el interferón (agente antitumoral), vacuna contra la hepatitis, etc

¨Elaboración de productos químicos industriales y combustibles.
Los microorganismos fabrican multitud de productos químicos de interés industrial que se emplean como disolventes, combustibles, lubricantes, adhesivos, plásticos, pesticidas, colorantes, cosméticos, aromatizantes, etc. Desde el punto de vista económico los más importantes son: enzimas, compuestos orgánicos alifáticos y aminoácidos.
·Las enzimas se utilizan como descomponedores de grandes moléculas. Entre las que caben destacar: proteasas, amilasas, etc.
·Los compuestos orgánicos alifáticos pueden diferenciarse en disolventes y ácidos orgánicos.
-Los disolventes más relevantes son: Etanol, se usa como disolvente, anticongelante, como combustible de automóviles, etc. Glicerol, sirve como lubricante, en productos cosméticos y farmacéuticos.
-Los ácidos orgánicos industriales: acético, cítrico, etc. Se usan con distintos fines.
·Los aminoácidos. Se destina frecuentemente en la industria alimentaria, como suplemento para la alimentación, como potenciadores del sabor (glutámico), etc.
6.2. BIOTECNOLOGÍA APLICADA AL MEDIO AMBIENTE.
Los microorganismos también son útiles en la lucha frente a la contaminación. A cualquier proceso que sirva para remediar un problema ambiental y utilice para ello organismos vivos se le denomina biorremediación.
·Biodegradación del petróleo.
La descomposición microbiana del petróleo y sus derivados tiene gran importancia ambiental utilizándose en las mareas negras y en el lavado de los tanques de almacenamiento. Los principales microorganismos capaces de descomponer el petróleo y sus derivados son bacterias (Pseudomonas) y hongos oxidadores de hidrocarburos. ·Depuración de aguas residuales.
La depuración de las aguas de uso domestico e industrial es una de las aplicaciones más conocidas de la biotecnología. En este proceso se combinan tratamientos físico-químicos y microbiológicos
Las aguas residuales contienen materia orgánica e inorgánica (pesticidas, restos de alimentos, plásticos, etc). Los microorganismos se emplean para eliminar las sustancias orgánicas que contaminan el agua. Éstos oxidan, mediante procesos de digestión y fermentación, la materia orgánica transformándola en moléculas más simples (CO₂, CH₄). Estos procesos pueden realizarse en tanques cerrados (anaeróbicamente) o en depósitos abiertos que facilitan la aireación del agua.
Una vez que el agua está libre de materia orgánica se somete a tratamientos físico-químicos que permiten la eliminación de sustancias inorgánicas especialmente fosfatos y nitratos.

6.3. BIOTECNOLOGÍA APLICADA A LA AGRICULTURA.
Mediante la ingeniería genética se han modificado las características de gran cantidad de plantas haciéndolas más útiles al hombre, son las llamadas plantas transgénicas.
La manipulación genética en los vegetales se realiza introduciendo ADN procedente de otros organismos por diversos métodos: directamente mediante microinyección, liposomas, etc o indirectamente utilizando la bacteria Agrobacterium tumefaciens que es capaz de transferir de forma natural algunos genes en sus plásmidos a ciertas plantas.
La biotecnología en la agricultura tiene los siguientes objetivos:
·Conseguir plantas resistentes a herbicidas, a insectos y a diversas enfermedades.
·Conseguir plantas que presenten mejoras en procesos básicos como son un mayor rendimiento fotosintético, mejor asimilación del nitrógeno atmosférico, etc.
·Conseguir plantas que proporcionen productos agrícolas de mayor calidad, más duraderos, etc
·Obtención de plantas capaces de sintetizar productos de interés comercial. Existen ya plantas transgénicas que producen anticuerpos animales, interferones e incluso elementos de un poliéster destinado a la fabricación de plásticos biodegradables, etc..

6.4. BIOTECNOLOGÍA APLICADA A LA GANADERÍA.
En los animales, mediante técnicas de ingeniería genética se puede modificar el genoma, es decir obtener animales transgénicos, con distintas finalidades: evitar ciertas patologías, aumentar la producción de carne y leche, obtener productos de interés, etc. Igualmente se pueden obtener organismos clónicos.
¨Transgénesis en animales.
En animales, el ADN extraño que se incorpora se llama transgén. La transgénesis puede realizarse de dos formas distintas:
·Transgénesis por microinyección de zigotos.
-En primer lugar se aíslan un número grande de óvulos fertilizados.
-A continuación los zigotos obtenidos se manipulan uno a uno y con una micropipeta a modo de aguja, se introduce el ADN extraño (transgen).
-Por último, estos zigotos son reimplantados en hembras que actuarán como nodrizas permitiendo la gestación.
·Transgénesis por manipulación de células embrionarias.
Se obtienen células embrionarias totipotentes o células embrionarias madre, del interior de la blástula, mediante diversas técnicas se introduce el ADN extraño en su interior y posteriormente se reintroducen estas células manipuladas en la blástula y ésta se reimplantada en una hembra.
¨Clonación de animales.
La clonación consiste en la obtención de organismos idénticos genéticamente, y por tanto morfológica y fisiológicamente, como lo son dos gemelos univitelinos. En 1997 se produjo la primera clonación de un mamífero, la oveja Dolly.
La clonación de animales se puede conseguir por dos métodos:
·Por disgregación de células embrionarias.
Se basa en el mismo principio por el que nacen gemelos univitelinos de forma natural. Se separan las células de un embrión en las primeras fases del desarrollo, hasta el estado de mórula. Cada célula separada puede funcionar como un zigoto que puede desarrollarse dando un individuo completo.
·Por transferencia nuclear.
Se toman células embrionarias en fase de mórula o blástula, obtenidas por disgregación y se cultivan in vitro. Posteriormente se fusionan con ovocitos a los que se les ha quitado el núcleo (enucleado). Las células resultantes empiezan a funcionar como un zigoto, originando un nuevo individuo.
6.5. BIOTECNOLOGÍA APLICADA A LA MEDICINA.
Las aplicaciones de la ingeniería genética en medicina son numerosas y aumentan cada día de forma espectacular. Entre ellas destacan:
·Obtención de compuestos de interés clínico
Algunas proteínas de mamíferos tienen gran valor médico, este es el caso de ciertas hormonas (insulina, hormona del crecimiento), proteínas de la sangre (factores de coagulación, eritropoyetina etc), interferones, etc. Antes la obtención de estas proteínas se realizaba mediante su extracción directa a partir de tejidos o fluidos corporales. En la actualidad, gracias a la ingeniería genética, se clonan los genes que determinan dichas proteínas humanas en microorganismos adecuados para su fabricación comercial.
Un ejemplo típico es la producción de insulina a partir de la levadura Saccharomyces cerivisiae, en la cual se clona el gen de la insulina humana.

·Obtención de vacunas.
El sistema tradicional de obtención de vacunas a partir de microorganismos patógenos inactivos puede comportar un riesgo potencial para el individuo.
Dado que el componente más inmunogénico de un microorganismo muerto son las proteínas de la cubierta (pared celular bacteriana o cápsida vírica) es deseable producir sólo estos componentes.
Mediante ingeniería genética se pueden clonar los genes de las proteínas de la cubierta y expresarlos en bacterias o en virus no patógenos, haciendo posible el desarrollo de vacunas seguras y convenientes. Así se obtienen las vacunas recombinantes que pueden reemplazar a los organismos patógenos muertos o inactivados, usados en las vacunas clásicas.

·Anticuerpos monoclonales.
Los anticuerpos son producidos por los linfocitos B; éstos tienen en su membrana moléculas receptoras de antígenos muy diferentes.
Cuando se encuentra un antígeno con un linfocito que tiene un receptor específico para él, el linfocito comienza a proliferar creando un clon de células, todas ellas secretoras del mismo anticuerpo..
Los anticuerpos, además de servir para la defensa contra infecciones y sustancias extrañas, son herramientas para la curación de enfermos que no pueden producirlos y para el estudio de moléculas biológicas.
La técnica de los anticuerpos monoclonales se basa en que cada linfocito B forma solamente un único y específico anticuerpo.
La esencia de esta técnica consiste en inmortalizar las células maduras responsables de la producción de anticuerpos consiguiendo que se multipliquen indefinidamente. Esto se consigue hibridando las células plasmáticas con células tumorales con capacidad de multiplicación indefinida. Las células resultantes se denominan hibridomas, estas se pueden clonar haciendo que se dividan rápidamente y producirán gran cantidad de anticuerpos monoclonales.
Estos se utilizan para el diagnostico y el tratamiento de enfermedades entre ellas el cáncer donde han despertado grandes expectativas, detección de embarazo, determinación de tipos de sangre, etc.




·Terapia génica.
La terapia génica consiste en manipular genéticamente las células del individuo con el fin de corregir algún defecto (enfermedad) genético o permitir que aparezca alguna característica que permita combatir alguna enfermedad
La terapia génica puede aplicarse siguiendo dos estrategias:
¨Insertar una copia sana de un gen en las células del paciente, para así compensar el efecto del gen defectuoso.
¨Introducir un gen especialmente diseñado para que suministre una nueva propiedad a las células. Por ejemplo introducir en linfocitos un gen que produzca un inhibidor de la replicación del virus del SIDA.
Hasta ahora la terapia génica sólo se realiza sobre células somáticas, por los problemas éticos que se plantean al hacerlo en células germinales, puesto que las modificaciones se transmitirían a la descendencia.
En células somáticas se pueden utilizar tres técnicas de terapia génica:
-Terapia ex vivo (fuera del cuerpo): Se extraen células con genes defectuosos y se le introducen mediante vectores adecuados, copias normales de dichos genes (se suelen utilizar células madre de la médula ósea) posteriormente estas células se devuelven al cuerpo. Se ha utilizado en el síndrome de la inmunodeficiencia combinada severa en los llamados “niños burbuja”.
-Terapia in situ: Se introducen los genes directamente en el propio órgano defectuoso como por ejemplo en el caso de la fibrosis quística. A veces no produce los efectos deseados.
-Terapia in vivo (en el cuerpo): Se hacen llegar los genes a las células defectuosas, a través del torrente circulatorio mediante vectores adecuados que llevan en su superficie moléculas que son reconocidas únicamente por las células diana debido a la presencia de receptores específicos.