E.3. TÉCNICAS DE INGENIERÍA GENÉTICA Y SUS APLICACIONES (VI): LA PCR

Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR):

La PCR permite aumentar el nº de copias de un fragmento determinado de ADN, por

lo tanto, con una mínima cantidad de muestra de ADN, se puede conseguir toda la que se

necesite para un determinado estudio. 

También se puede detectar la presencia de determinados segmentos de ADN y amplificarlos, aunque sea una cantidad mínima, de ahí su utilidad como prueba diagnóstica de la infección por virus. Ej. RT- PCR en COVID, que utiliza una retrotranscriptasa, ya que el coronavirus es un virus de ARN, que hay que pasarlo a ADN..

Para realizar una PCR se necesita: el ADN muestra, nucleótidos libres, una ADN polimerasa termorresistente y cebadores (son secuencias complementarias de ADN de un trozo del fragmento de ADN a amplificar). 

Con ayuda de un aparato llamado termociclador, se somete al ADN muestra a una serie de ciclos que alternan altas Tª para desnaturalizarlo (se separan las 2 hebras) y luego temperaturas óptimas para que los cebadores se unan al ADN y la ADN polimerasa elongue la cadena. 

Tras varios ciclos se obtienen millones de copias del fragmento de ADN situado entre los cebadores, ya que se va amplificando exponencialmente, como en la leyenda del ajedrez.

La ADN polimerasa termorresistente se extrae de bacterias que resisten altas Tª (en aguas termales) y por eso, a pesar de ser una proteína, no se desnaturaliza a Tª ≈ 90ºC.

EJEMPLO DE PREGUNTA DE EBAU:

En la PCR  (REACCIÓN EN CADENA DE LA POLIMERASA) los cebadores son:
a) pequeños fragmentos de ARN que sirven de punto de inicio a la polimerasa.
b) pequeños fragmentos de ADN monocatenario complementarios a una secuencia de ADN que se quiere amplificar y que sirven de punto de inicio a la polimerasa.
c) Proteína que mantienen unidas las hebras para que actúe la polimerasa.

La solución está en el siguiente resumen de esta técnica:

1. Desnaturalización a 98ºC.

2. Hibridación de los cebadores de desoxirribonucleótidos con las secuencias de los extremos 3´de las dos cadenas separadas, al incubarlas a unos 65ºC.

3. Elongación de los cebadores a dicha temperatura, en presencia de ADN pol y dNTP.

4. Amplificación exponencial en sucesivos ciclos.

 la PCR es esencial para amplificar pequeñas cantidades de ADN y así, poder estudiarlo, clonarlo, etc.

VÍDEO

E.3 TÉCNICAS DE INGENIERÍA GENÉTICA Y SUS APLICACIONES (V): CRISPR/CAS

 La tecnología CRISPR/CAS, basada en las secuencias  CRISPR, clustered regularly interspaced short palindromic repeats (secuencias de ADN bacteriano o arqueano cortas, repetidas, palindrómicas, agrupadas y regularmenete interespaciadas),  es una novedosa herramienta molecular utilizada para

editar o corregir el genoma de cualquier célula, gracias a unas tijeras moleculares que cortan el

ADN de una manera precisa y controlada. Es decir, con el sistema CRISPR puedes elegir la

localización exacta donde cortar un segmento del genoma y, p.ej. insertar otro segmento en su

lugar, es una especie de “corta y pega” molecular. 

Se trata de una tecnología barata y sencilla de usar, actualmente disponible en prácticamente todos los laboratorios de genética mundiales. Se basa en un sistema que poseen las bacterias para defenderse del ADN de bacteriófagos (detectan secuencias ajenas de estos virus y las cortan para inactivarlas) y en cuyo descubrimiento ha contribuido el investigador español Francisco Mojica. 

Las dos científicas que aplicaron el descubrimiento de Mojica a la edición génica, Doudna y Charpentier, recibieron el Nobel de Química en 2020. Realmente, es la proteína cas9 (u otra de la familia cas, la que corta el ADN en lugares específicos, permitiendo modificar 1pb).

Cas9 (CRISPR associated protein 9) es una endonucleasa de ADN dirigida por un ARN guía que se encuentra asociada con el sistema CRISPR (Repeticiones Palindrómicas Cortas Agrupadas y Regularmente Interespaciadas). Este se trata de un sistema de inmunidad que puede encontrarse en numerosas bacterias.

E.3. TÉCNICAS DE INGENIERÍA GENÉTICA Y SUS APLICACIONES (IV): TERAPIA GÉNICA

 La terapia génica consiste en la introducción de genes correctos (sin mutación perjudicial) en seres

humanos con el fin de corregir alguna enfermedad de origen genético. Lo que se pretende es

restaurar la función de algún gen defectuoso.

 La terapia génica en células somáticas (la modificación no pasaría entonces a la descendencia) todavía está en desarrollo, aunque ya ha habido algún tratamiento con éxito (p.ej. en la “enfermedad de los niños burbuja”). Sin embargo, es muy difícil modificar numerosas células de un organismo adulto (en algunos casos, sería necesario modificar billones).

Los posibles “malos” usos de la terapia génica en células germinales hacen que no esté autorizada en

prácticamente ningún país (por sus implicaciones éticas y sociales).

E.3. TÉCNICAS DE INGENIERÍA GENÉTICA Y SUS APLICACIONES (III): TECNOLOGÍA DEL ADN RECOMBINANTE Y OTRAS

 1. HIBRIDACIÓN DEL ADN

Objetivo: localizar el ADN o la colonia que porta el ADN que interesa, p.ej. el gen de la insulina, en el conjunto del ADN celular, para su posterior aislamiento, clonación o manipulación.

2. SECUENCIACIÓN DEL ADN

 Método de Sanger: 

El inglés Frederick Sanger (uno de los dos únicos científicos que ha conseguido el Nobel dos veces en la misma especialidad, en su caso de Química, en 1958 por obtener la primera secuencia de una proteína, la insulina y otro en 1980 por desarrollar el método Sanger de secuenciación de ADN, que fue de importancia crucial en el PGH) desarrolló un método de secuenciación del ADN basado en didesoxinucleótidos fluorescentes de diferente color (nucleótidos sin el OH-3´).

Este método, comercializado inicialmente por la empresa biotecnológica Applied Systems, fue creado en 1977 y ampliamente utilizado por 40 años. Sin embargo, actualmente está siendo sustituido por los métodos de secuenciación Next-Gen, es decir, de la siguiente generación o de alto rendimiento.

CLONACIÓN MOLECULAR: inserción de un ADN exógeno en un ADN de un organismo hospedador, como una bacteria, para que éste exprese el gen exógeno y fabrique proteínas de otra especie.

E.3. TÉCNICAS DE INGENIERÍA GENÉTICA Y SUS APLICACIONES (II): OMG

 Los organismos modificados genéticamente (OMG), son organismos cuyo material genético ha sido alterado de una manera que no ocurre naturalmente mediante la reproducción o recombinación tradicional de genes. Esta modificación genética puede implicar la introducción, eliminación o modificación de genes específicos, ya sea de la misma especie o de otra especie, utilizando técnicas de ingeniería genética.

Microorganismos recombinantes: 

1. Procariotas: bacterias E. coli con el gen de la insulina o el de la GH (hormona del crecimiento humana) para que produzcan estas importantes hormonas proteicas humanas para tratar la diabetes o el enanismo respectivamente.

2. Levaduras recombinantes: Las levaduras recombinantes se utilizan en la producción de alimentos y bebidas, así como en la producción de productos químicos y biocombustibles. Por ejemplo, se han creado levaduras recombinantes para producir etanol de manera más eficiente. 

3. Virus recombinantes: En la investigación médica, se utilizan virus recombinantes para estudiar la función de genes específicos y para desarrollar vacunas contra enfermedades virales. Por ejemplo, se han desarrollado vacunas recombinantes contra el virus del papiloma humano (VPH) y el virus del Ébola utilizando técnicas de ingeniería genética en virus.

Animales transgénicos: un ejemplo muy llamativo son los peces cebra fluorescentes por portar un gen de una medusa fluorescente:

 

Ejemplos de animales transgénicos: ratones modificados para estudiar enfermedades humanas como el cáncer o la diabetes, vacas transgénicas que producen leche con proteínas farmacéuticas, y cerdos modificados genéticamente para mejorar la calidad de la carne. 

✔ Consideraciones éticas y de seguridad: La creación y el uso de animales transgénicos plantean importantes consideraciones éticas y de seguridad. Es crucial garantizar el bienestar de los animales utilizados en la investigación, así como evaluar los posibles riesgos para la salud humana y el medio ambiente asociados con la liberación de estos animales modificados genéticamente. 

✔ Regulación: En muchos países, la creación y el uso de animales transgénicos están regulados por agencias gubernamentales para garantizar su seguridad y adecuada utilización. Estas regulaciones incluyen la evaluación de riesgos y la implementación de medidas de bioseguridad.

Plantas transgénicas: se les introduce genes de otras especies. Surgen a partir de la tecnología del ADN recombinante (maíz Bt; resistente al barrenador o taladro de la caña de azúcar, es la larva de una polilla; El maíz Bt es un tipo de maíz transgénico que produce una proteína de origen bacteriano. La proteína Cry, producida naturalmente por Bacillus thuringiensis es tóxica para las larvas de insectos barrenadores del tallo, que mueren al comer hojas o tallos de maíz Bt). Europa puede importar 116 transgénicos, pero de ellos solo puede cultivar uno, el maíz Bt. España es el país europeo con mayor superficie de cultivo del maíz Bt una variedad resistente a una plaga procedente de la América tropical muy presente en la Península Ibérica, razón por la que la apuesta de los agricultores españoles y portugueses por estas semillas sea muy fuerte (30% del total de maíz sembrado en España).

Los alimentos transgénicos son aquellos que para su producción se utiliza la ingeniería genética, incluyendo organismos genéticamente modificados o productos derivados de los mismos.

Ejemplo: La soja transgénica se utiliza principalmente para la alimentación animal, pero también se puede encontrar en algunos productos alimenticios procesados, como la lecitina de soja, empleada en la industria alimenticia como emulsionante: La lecitina de soja ayuda a mezclar y mantener unidos ingredientes que normalmente no se mezclan, como el aceite y el agua. Esto la hace esencial para una amplia gama de productos alimenticios, como:

• Mayonesa: La lecitina de soja ayuda a mantener la mayonesa suave y cremosa.
• Salsas de aliño: La lecitina de soja ayuda a evitar que las salsas de aliño. 

• Es importante tener en cuenta:

  • La normativa sobre organismos genéticamente modificados (OGMs) en España y la Unión Europea es estricta y compleja.
  • Cualquier nuevo organismo transgénico que se quiera comercializar debe pasar por un riguroso proceso de evaluación de riesgos antes de ser aprobado.
  • Existe un debate público y social sobre el uso de transgénicos en la alimentación, con opiniones a favor y en contra.

E3: TÉCNICAS DE INGENIERÍA GENÉTICA Y SUS APLICACIONES (I): Enzimas de restricción y vectores de clonación necesarios para crear ADN recombinante

 E.3.1.1. Concepto y utilidad del ADN recombinante, enzimas de restricción y vectores de clonación (conocer los tipos principales: plásmidos y fagos).

Gracias al ADN recombinante y a la universalidad del código genético, podemos poner a una bacteria como E. coli a fabricar proteínas humanas como la insulina o la GH (hormona del crecimiento).

La tecnología del ADN recombinante no sería posible sin las enzimas de restricción:

ENDONUCLEASAS DE RESTRICCIÓN o RESTRICTASAS
El Premio Nobel de Medicina de 1978 fue concedido a los microbiólogos  Werner Arber (suizo), y los estadounidenses Daniel Nathans y Hamilton Smith por el descubrimiento de las endonucleasas de restricción lo que condujo al desarrollo de la tecnología de ADN recombinante. El primer uso práctico de su trabajo fue la manipulación de la bacteria E. coli para producir insulina humana para los diabéticos.

Algunas cepas (variedades) de la bacteria E. coli tienen unos sistemas enzimáticos que los protegen del ADN del fago lambda, mediante el corte en regiones interiores del ADN exógeno. Estas secuncias no son cualquier secuencia, sino unas secuencias específicas de entre 4 a 8 pn (pares de nucleótidos).

Las secuencias dianas de restricción son secuencias palindrómicas que pueden dejar los extremos romos o dejarlos cohesivos. Las que hacen esto último son las que tienen interés en Ingeniería Genética, como la enzima EcoRI (enzima de restricción I de E. coli). Los extremos cohesivos de diferente origen (por ejemplo bacteriano y humano) cortados con la misma restrictasa tienden a aparearse espontáneamente, formando moléculas híbridas (de ADN bacteriano y humano, por ejemplo), llamadas moléculas deARN recombinantes.

	Fuente	Secuencia de reconocimiento	Resultado del corte
EcoR1	Escherichia coli	5'GAATTC 3'CTTAAG	5'---G AATTC---3' 3'---CTTAA G---5'

Un vector de clonación es una molécula de ADN que se utiliza para transferir un gen de un organismo a otro.
Los vectores tienen las siguientes características:
1. Son de pequeño tamaño, para facilitar su manipulación.
2. Tienen un origen de replicación, que les permite replicarse dentro de la célula hospedadora.
3. Contienen marcadores de selección, generalmente genes de resistencia a un antibiótico, que permiten seleccionar las células que lo han incorporado al ser tratadas con el antibiótico.
4. Tienen secuencias diana únicas, para una enzima de restricción.
5. Dichas secuencias están dentro de un gen con función indicadora, como el de la beta-galactosidasa, implicada en el metabolismo de la galactosa, que deja de expresarse al quedar interrumpido cuando se introduce en él el gen clonado, produciéndose un cambio fenotípico.

VECTORES DE CLONACIÓN EN BACTERIAS
1. Plásmidos. Ej. pUC18
 
Es un plásmido muy utilizado, ya que presenta unas características que son muy beneficiosas:
- Es derivado del plásmido pBR322, creado en 1977 en el laboratorio de Herbert Boyer, en California.
- Es pequeño, de modo que puede transportar fragmentos de ADN relativamente grandes (de unos 10.000 pares de bases).
- Tiene un origen de replicación y puede producir hasta 500 copias de los fragmentos de ADN insertado por célula.
- Se ha modificado para que presente muchas secuencias de reconocimiento para enzimas de restricción que se han agrupado en una región denominada polylinker o multiple cloning site (MCS), que está dentro del gen lacZ.
- Permite la identificación sencilla de los plásmidos recombinantes, ya que contiene un fragmento del gen bacteriano lacZ que produce colonias de color azul. Si se inserta un fragmento de ADN en el polylinker, se inactiva el gen lacZ, y da lugar a colonias de color blanco.

2. Fago lambda



 
El genoma del fago lambda se ha cartografiado y secuenciado completamente. Para ser utilizado de vector, el tercio central de su cromosoma puede ser reemplazado por ADN exógeno, sin que ello afecte a la capacidad del fago de infectar células y formar cápsides.
Para clonar ADN utilizando este vector, se purifica el ADN del fago y se corta con una enzima de restricción, con la misma enzima de restricción cortamos el fragmento de ADN de interés y los unimos con una ADN ligasa. Los vectores lambda recombinantes se empaquetan in vitro en las cápsides proteicas del fago, y se introducen en células hospedadoras bacterianas. Dentro de las bacterias, los vectores se replican y forman muchas copias del fago infectivo, llevando todas ellas el fragmento de ADN de interés en la clonación. Los vectores fágicos pueden transportar fragmentos de hasta 20 kb ( kilobases).

3. Cósmidos
Los cósmidos son vectores híbridos utilizando partes del cromosoma de lambda y de plásmidos. Tienen la secuencia cos del fago lambda, necesaria para el empaquetamiento del ADN del fago dentro de su cubierta proteica, además contienen secuencias plasmídicas necesarias para la replicación y genes de resistencia a antibióticos. Los cósmidos pueden transportar casi 50 kb de ADN insertado. 
 
Un cósmido consiste en un plásmido al cual se le han adicionado unos segmentos del genoma de un bacteriófago, el fago λ.
Un cósmido contiene:

• Del plásmido, el ori C y un gen de resistencia a un antibiótico, esto depende del tipo de plásmido del cual derive y, por tanto puede contener más segmentos como por ejemplo el gen LacZ, que permite la selección blanco/azul de las colonias.
• Del fago λ, los extremos COS, extremos complementarios del genoma del fago y que se emplean para la recircularización del mismo.

VECTORES EN CÉLULAS EUCARIÓTICAS

1. EN LEVADURAS: YAC (Yeast Artificial chromosomes)
Los YAC son cromosomas artificiales de levadura. Un YAC tiene telómeros en sus extremos, un origen de replicación y un centrómero. Estos componentes están unidos a genes marcadores de selección y a un grupo de enzimas de restricción para insertar ADN exógeno.
Estos cromosomas artificiales de levadura permiten clonar grandes trozos de ADN, de más de 1000 kb. Muy utilizado en el PGH al principio, por la facilidad para formar genotecas, pero para este uso ha sido sustituido posteriormente por otros vectores más modernos, como otros cromosomas artificiales derivados de ADN bacteriano o vírico.




  
 2. Vectores en células vegetales
Se utiliza mucho el TMV (Virus del Mosaico del tabaco):
  




 Otro vector vegetal es el plásmido Ti de Agrobacterium tumefaciens:
 
 
 3. Vectores en células animales
Pueden ser diferentes virus como los retrovirus o el SV40. En humnaos se utilizan los HAC (cromosomas artificiales humanos):

E2 CONCEPTO DE BIOTECNOLOGÍA

 BIOTECNOLOGÍA es el conjunto de técnicas y procesos que permiten manipular y utilizar organismos vivos (y moléculas procedentes de ellos) para la obtención de productos de interés para el ser humano o para el medio natural.

Podemos distinguir la Biotecnología tradicional, con varios milenios de antigüedad, ya que comenzó en el Neolítico con la fabricación de cerveza, vino y productos lácteos, aprendiendo el ser humano, poco a poco, a controlar las fermentaciones alcohólica y láctica, de la Biotecnología actual, en la que la biotecnología hace uso de la INGENIERÍA GENÉTICA, entendida ésta como el conjunto de técnicas que permiten manipular los genomas. Mediante estas técnicas se accede, aisla y modifica el ADN de un organismo (p.ej. mediante CRISPR/cas) o se introducen genes de unos organismos en otros diferentes (TECNOLOGÍA DEL ADN RECOMBINANTE).

La Tecnología del ADN recombinante es el conjunto de técnicas que permiten la obtención de moléculas de ADN recombinantes, es decir, que combinan fragmentos de diferente procedencia (p.ej. un gen de insulina humana inserto en un fragmento de ADN bacteriano).

Mediante la Ingeniería Genética, obtenemos OMG (Organismos Modificados Genéticamente), que cuando llevan genes transferidos de otras especies, llamamos microorganismos recombinantes  y organismos (plantas o animales) transgénicos (p.ej. el maíz Bt, que lleva un gen bacteriano que le proporciona resistencia frente a un insecto que es una plaga d este cereal).

Si un alimento se procesa utilizando organismos transgénicos (soja o maíz generalmente), hablamos de alimentos transgénicos, muy cuestionados por las organizaciones ecologistas.

BLOQUE E. BIOTECNOLOGÍA. E1 LOS MICROORGANISMOS

 E.1.1. CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DE HONGOS (MOHOS Y LEVADURAS) Y ORGANISMOS PROCARIOTAS: EUBACTERIAS O BACTERIAS Y ARQUEOBACTERIAS O ARQUEAS.

 E.1.2. LOS VIRUS

Diferencias entre los distintos tipos de microorganismos e identificación en imágenes.

Concepto de microorganismo.

Los microorganismos son seres vivos o con algunas características de seres vivos para cuya observación es necesario un microscopio (óptico o electrónico).

Rangos de tamaño (se solapan):

a) Acelulares (Virus): de 18 nm (algún parvovirus, virus de ADN 1C, monocatenario) a 1.200 nm (1,2 micrómetros) (algunos virus parásitos de amebas) o incluso 1.500 nm. El coronavirus tiene 120 nm (0,12 micrómetros). Excepto los virus gigantes, solo se ven con un m.e.

b) Procariotas (Arqueas y bacterias): 400 nm (una arquea endoparásita de otra) o 450 nm (micoplasmas: bacterias parásitas sin PC) a 750.000 nm o 20.000 micrómetros o 20 mm (Thiomargarita magnifica, una bacteria marina del azufre dada a conocer en 2022). E. coli tiene una longitud de entre 1.000 y 2.000 nm (entre 1 y 2 micrómetros).

c) Eucariotas (Algas, protozoos y hongos). El organismo eucariótico más pequeño es un alga verde, que tiene 800 nm (0,8 micrómetros). Generalmente entre 10 y 100 micrómetros.

 2. Criterios de clasificación de los microorganismos.

a) Organización celular: 

- Acelulares (virus, viroides y priones) o 

- Celulares (arqueas, bacterias y eucariotas).

b) Presencia de núcleo:

-  Procariotas (arqueas y bacterias) o 

- Eucariotas (protoctistas y hongos).

c) Tipo de nutrición: Autótrofos (algas y algunas bacterias y arqueas) o Heterótrofos (protozoos, hongos y algunas bacterias y arqueas).

d) Bioquímica: 

Sin histonas y con fMet como aa iniciador de la traducción (bacterias) o 

con histonas y Met como aa iniciador de la traducción (arqueas* y eucariotas).

*En las arqueas, el ADN se enrolla sobre una estructura proteica compuesta por tres dímeros idénticos de histonas

e) Modo de vida: 

- Patógenos o parásitos (virus, viroides, priones, y algunas bacterias, protozoos y hongos) o no, es decir, 

- de vida libre (las arqueas, algas y muchas bacterias, protozoos y hongos). 

De los primeros se ocupa la Microbiología médica, veterinaria o la agrícola o forestal, dependiendo si producen enfermedades en el ser humano, animales, plantas cultivadas o árboles, formando parte en estos dos últimos casos de la Fitopatología (estudio de las enfermedades de las plantas).

 3. Microorganismos eucarióticos. 

Paramecio, ejemplo de protozoo ciliado (Reino Protoctista).

Vorticella, ejemplo de protozoo ciliado sésil (vive fijo al sustrato) al que se une por un pedúnculo contráctil.

Los hongos son organismos eucariotas uni- o pluri-celulares heterótrofos, que se alimentan por absorción y cuya pared celular es de quitina. En los casos que son pluricelulares (la mayoría), no forman tejidos y son filamentosos. Sus filamentos se llaman HIFAS, y el conjunto de hifas, MICELIO. Tienen complejos ciclos de vida en los que alternan etapas sexuales con otras asexuales, 

Sacharomyces cerevisae, levadura cervecera, hongo unicelular (Reino Fungi, Hongos). En la imagen se observan dos en gemación (un tipo de reproducción asexual). Responsable de la fermentación alcohólica utilizada en la fabricación del pan, cerveza y otras bebidas alcohólicas.

Limón colonizado por el moho Penicillium (Reino Fungi)

Cultivo de Penicillium chrysogenum, productor de penicilina en una placa de Petri. En un cultivo bacteriano en una placa de Petri contaminado por este moho, Fleming observó la destrucción de las colonias bacterianas por la acción de una sustancia antibiótica producida por el moho.

Este moho produce unas esporas (en la imagen) de origen sexual.

Rhizopus, moho del pan.

Los mohos, como todos los hongos, crecen y se multiplican con la humedad. 

 4. Bacterias.

Son organismos procariotas incluidos en el Reino Moneras. Actualmente, las arqueobacterias se han incluido en un dominio aparte, Archaea, mientras que las eubacterias o bacterias verdaderas, se incluyen en el Dominio Bacteria. 

    4.1. Características estructurales.

Son organismos unicelulares procariotas con pared celular de peptidoglucano (excepto los micoplasmas). En algunos casos, forman filamentos, como muchas cianobacterias o los estreptococos. En otros casos, los cocos se agrupan por parejas o en racimos: 

 

 

 

 

    4.2. Características funcionales.

          4.2.1. Reproducción asexual. La conjugación bacteriana es un mecanismo parasexual para aumentar la variabilidad genética que en las bacterias se ve limitada por no tener reproducción sexual.

La conjugación no es un tipo de reproducción ya que no crea nuevos organismos. 

          4.2.2. Tipos de nutrición.

Hay de todos los tipos:

a) Fotótrofos 

     oxigénicos (cianobacterias, muy importantes pues contribuyeron a oxigenar nuestra atmósfera, pero su proliferación en los lagos puede provocar eutrofización, que es una disminución de la calidad del agua) y                     anoxigénicos (bacterias verdes y purpura del azufre). 

La mayoria son fotolitotrofos o fotoautotrofos (usan CO2 como fuente de C) pero algunas son fotoorganotrofas o fotoheterotrofas (usan moléculas orgánicas como fuente de C) como alguna bacteria verde no sulfurosa.

b) Quimiolitotrofos o quimiosintéticos, como las bacterias nitrificantes (muy útiles para la fertilidad de los suelos y, por tanto, para la agricultura)

c) Heterotrofas u organotrofas. Fermentadoras. Como las bacterias lácticas (muy importantes en la fabricación de productos lácteos, como el yogur, además de que muchas de ellas tienen una función probiótica en nuestro organismo).

d) Heterotrofas con respiración aerobia (usan oxígeno como aceptor final de electrones, como E.coli) o con respiracion anaerobia (no usan oxígeno como aceptor final).

Las bacterias pueden ser 

-parásitas y en este caso, pueden ser patógenas, 

- simbióticas o 

- comensales. 

Estos dos últimos tipos forman parte de la importantísima microbiota humana (p.ej. la microbiota intestinal, llamada anteriormente flora bacteriana intestinal). También las hay saprófagas con un importante papel como descomponedoras en los ecosistemas, reciclando la materia para los productores.

Respecto a su relación con el oxígeno pueden ser:

a) Aerobias: necesitan oxígeno, al realizar la respiración aerobia.

b) Anaerobias facultativas. En presencia de oxígeno realizan la respiración aerobia y en su ausencia, la fermentación.

c) Anaerobias estrictas. Realizan un metabolismo fermentativo y el oxígeno las mata (poder antiséptico del agua oxigenada).

 5. Virus.

Son seres acelulares formados por un ácido nucleico (ADN o ARN, uno de los dos) cubierto por una cápsida proteica y que son parásitos celulares obligados, por lo que pueden provocar la destrucción de las células parasitadas o provocar enfermedades en las plantas (estudiadas por la fitopatología o por la virología agrícola o forestal) o en los animales, incluido el ser humano. Por ello, los virus, además de parásitos, son patógenos. 

A la organización básica (nucleocápsida) se le puede añadir una envuelta lipoproteica en muchos virus animales o una organización compleja en bacteriófagos o fagos (virus que infectan a bacterias).

En muchos casos, el material genético vírico se puede integrar en el genoma parasitado y replicarse con él, sin efectos fenotípicos durante generaciones.

Adenovirus, virus animal de ADN bicatenario. Se ha usado como vector (portador de la información genética) del coronavirus SARS-CoV-2 (CoViD-19) en algunas vacunas, como la rusa Sputnik.

VMT (Virus del mosaico del tabaco), virus vegetal de ARN (+), es decir de ARN monocatenario que podría servir como ARNm. 

VIH (Virus de Inmunodeficiencia Humana), retrovirus (tiene una molécula de ARN que mediante una retrotranscriptasa o transcriptasa inversa que va dentro de la cápsida, da lugar a una molécula de ADN) causante del SIDA (Síndrome de Inmuno-Deficiencia Adquirida)  

.

Bacteriófago T4, parásito lítico de E. coli. Su material genético es una molécula de ADN bicatenario.

     5.1. Composición y estructura.

Los virus tienen una estructura básica formada por dos componentes:

a) Ácido nucleico:

  a1. ARN

    a1.1. Bicatenario (ARN2C o RNA ds), como los rotavirus, que producen diarrea.

    a1.2. Monocatenario (ARN1C o RNA ss). Es mucho más frecuente.

           a1.2.1. ARN (+), que puede actuar como ARNm, como los coronavirus.

           a1.2.2. ARN que lleva a cabo la retrotrancripción, como el VIH (son los retrovirus). 

           a1.2.3. ARN (-), complementario del ARNm, como los virus de la gripe.

  a2. ADN

     a2.2. Bicatenario (ADN2C o DNA ds), como los adenovirus, que producen algunas infecciones respiratorias.

     a2.1. Monocatenario (ADN1C o DNAss). Es menos abundante. Los parvovirus, que producen gastroenteritis.

b) Cápsida proteica, que puede ser cilíndrica (ej. VMT), icosaédrica (ej. adenovirus) o compleja (fagos).

Dependiendo del tipo de virus, pueden tener:

c) Envuelta lipoproteica, en muchos virus animales, como los coronavirus, que se la llevan por gemación a partir de la última célula infectada. Dicha envuelta, procedente de la membrana plasmática de la célula infectada, es modificada con proteínas víricas, p.ej. con las espículas del coronavirus:

d) Estructura compleja en los bacteriófagos, como el T4:

e) En algunos casos, como los retrovirus, llevan alguna enzima vírica dentro de la cápsida, necesaria para su multiplicación. Los retrovirus llevan la retrotranscriptasa o transcriptasa inversa.

     5.2. Ciclos de vida: lítico y lisogénico.

ETAPAS DEL CICLO LÍTICO:

Adsorción, Penetración, Multiplicación, Ensamblaje y Liberación

ETAPAS DEL CICLO LISOGÉNICO:

Adsorción, Penetración, Inserción en el cromosoma bacteriano, Multiplicación junto al cromosoma, Activación y comienzo de un ciclo lítico.

   6. Partículas infectivas subvirales: viroides y priones.