Funciones y beneficios de los microorganismos
Los microorganismos desempeñan múltiples funciones esenciales en los ecosistemas y en actividades humanas. Entre sus aportes se encuentran:
- Ayuda a la digestión de celulosa en rumiantes.
- Participación en los ciclos de la materia (C, N, S, P).
- Bioremediación: ayudan a recuperar ecosistemas contaminados.
- Aplicaciones en ingeniería genética.
- Producción de productos industriales: antibióticos, alimentos y bebidas.
- Colonización por líquenes: los líquenes colonizan zonas sin vida y permiten que se formen ecosistemas.
Microorganismos patógenos y el proceso de infección
Microorganismos patógenos: causan enfermedades. Microorganismos oportunistas: son inofensivos en condiciones normales, pero cuando cambian las condiciones pueden provocar enfermedad.
Infección
Infección: situación en la que un microorganismo patógeno se reproduce en el huésped sin necesidad de que aparezcan inmediatamente síntomas de enfermedad. Que se produzca depende de:
- Patogenicidad del patógeno: capacidad del patógeno de atacar y reproducirse.
- Susceptibilidad del huésped: tendencia a enfermar por un patógeno, que depende del estado del sistema inmune.
Etapas del proceso infeccioso
- Adherencia: el patógeno se fija y penetra en el organismo por heridas o vías respiratorias.
- Penetración: el patógeno libera toxinas y invade otros tejidos.
- Proliferación: el patógeno se multiplica en grandes cantidades.
Toxinas
Toxinas: son sustancias producidas por microorganismos patógenos que causan los síntomas de las infecciones; a menudo actúan como enzimas. Entre los tipos mencionados:
- Proteasas: enzimas que degradan las proteínas.
- Lipasas: enzimas que degradan los lípidos.
- Nucleasas: enzimas que degradan los ácidos nucleicos.
Ciclos biogeoquímicos
Los microorganismos intervienen de forma clave en los ciclos de los elementos, transformando compuestos y facilitando el flujo de materia en los ecosistemas.
Ciclo del carbono
- Fotosíntesis: el CO2 entra en la cadena trófica mediante plantas, algas y bacterias.
- Respiración: la respiración celular que usa O2 devuelve CO2 a la atmósfera.
- Fermentación: respiración celular que no usa O2; bacterias y hongos usan la materia orgánica, la descomponen y producen CO2 que devuelven a la atmósfera.
Ciclo del azufre
Reservas: H2S producido por microorganismos y por volcanes; SOx procedente de procesos biológicos y de la quema de combustibles fósiles.
- Las plantas absorben sulfatos del suelo y los usan para construir materia orgánica, que pasa a la cadena trófica.
- El azufre vuelve al suelo cuando los animales mueren y son descompuestos.
- El SO2 procedente de la quema de combustibles fósiles se transforma en SO4 en la atmósfera y puede causar lluvia ácida.
Ciclo del nitrógeno
- Bacterias fijadoras de N2: viven en simbiosis con las raíces de las plantas; captan el N2 atmosférico y lo convierten en NH3.
- Bacterias nitrificantes: convierten el NH3 en NO3 para que pueda ser usado por las plantas. Ejemplos: Nitrosomonas (NH3 → NO2) y Nitrobacter (NO2 → NO3).
- Bacterias desnitrificantes: convierten NO3 → N2, que vuelve a la atmósfera cerrando el ciclo.
- Las plantas usan nitratos y nitritos.
Ciclo del fósforo
- Bacterias fosfatizantes: descomponen restos de seres vivos e incorporan fósforo al suelo.
- Fertilización: aumenta la cantidad de fosfatos del suelo, lo que incrementa su concentración en las cadenas tróficas y puede causar eutrofización.
Transporte de savia en las plantas
Savia bruta
La savia bruta está formada por agua y sales minerales que la planta absorbe del suelo a través de las raíces. Estas sustancias son necesarias para realizar la fotosíntesis y otros procesos metabólicos, por lo que deben ser transportadas desde la raíz hasta las hojas.
El transporte de la savia bruta se realiza a través del xilema, un tejido conductor formado por vasos leñosos. Este transporte es principalmente ascendente, es decir, va desde la raíz hasta las partes aéreas de la planta. La absorción del agua se produce en los pelos absorbentes de la raíz. Las sales minerales se incorporan mediante transporte activo, y el agua entra por ósmosis, pasando desde el suelo (con menor concentración de solutos) hacia el interior de las células de la raíz (con mayor concentración).
Una vez dentro del xilema, el ascenso de la savia bruta se explica por varios mecanismos que actúan de forma conjunta:
- Presión radicular: se produce cuando la entrada de sales minerales en la raíz provoca la entrada de agua por ósmosis, generando una presión que empuja la savia hacia arriba.
- Teoría de la cohesión-tensión: la transpiración en las hojas (pérdida de agua a través de los estomas) crea una tensión que tira de la columna de agua hacia arriba. Las moléculas de agua se mantienen unidas por la cohesión y se adhieren a las paredes del xilema por la adhesión, lo que permite que el agua ascienda sin romper la columna líquida.
Savia elaborada
La savia elaborada es el conjunto de sustancias orgánicas, principalmente azúcares como la glucosa y la sacarosa, que se producen en las hojas gracias a la fotosíntesis. Estas sustancias sirven para alimentar a toda la planta, por lo que deben ser transportadas desde las zonas donde se fabrican hasta las zonas donde se necesitan o se almacenan.
El transporte de la savia elaborada se realiza a través del floema, un tejido conductor formado por tubos cribosos y células que permiten el paso de las sustancias orgánicas. A diferencia del xilema, que transporta savia bruta principalmente en sentido ascendente, el floema puede transportar savia elaborada hacia diferentes partes de la planta, tanto hacia abajo como hacia arriba, según las necesidades.
La savia elaborada se mueve desde las zonas fuente (las hojas donde se produce la fotosíntesis) hacia las zonas sumidero (raíces, tallos en crecimiento, frutos, flores o semillas), que necesitan energía para crecer o almacenar reservas.
El mecanismo que explica este movimiento es la hipótesis de la corriente de presión. En las hojas, la glucosa entra en los tubos del floema mediante transporte activo. Como consecuencia, el agua entra por ósmosis desde el xilema, aumentando la presión en esa zona. En las zonas sumidero, la glucosa sale del floema para ser almacenada por las células, y el agua también sale por ósmosis, lo que crea una disminución de la presión.