Los Ciclos Biogeoquímicos

Ciclo del Carbono

Existen tres reservorios principales de carbono (C): las rocas carbonatadas, la atmósfera y los combustibles fósiles. Las algas y plantas actúan como fijadoras de carbono, ya que lo incorporan mediante la fotosíntesis; posteriormente, este pasa a los animales a través de la nutrición. Las bacterias y hongos descomponen la materia orgánica y liberan CO₂ a la atmósfera. Por otro lado, las arqueobacterias metanogénicas utilizan el CO₂ para producir metano (CH₄), mientras que las bacterias metanótrofas lo oxidan nuevamente a CO₂ atmosférico.

Ciclo del Nitrógeno

La atmósfera acumula nitrógeno (N) en forma molecular (N₂), además de pequeñas cantidades de óxidos y amoníaco provenientes de erupciones volcánicas. El N₂ es fijado por bacterias y transformado en nitratos asimilables por los vegetales. Ambos producen desechos que son expulsados como ion nitrito y amoníaco. Por ejemplo, el género Nitrosomonas transforma el amonio en nitrito. Mediante el proceso de nitrificación, el nitrito puede convertirse en nitrato (Nitrobacter). Finalmente, en la desnitrificación, el nitrato es reducido a N₂ por la bacteria Pseudomonas, devolviendo el nitrógeno a la atmósfera y cerrando el ciclo.

Ciclo del Fósforo

Las rocas y los minerales contienen fósforo en forma de iones fosfato. Estos pueden descomponerse por la acción del viento, la lluvia, la temperatura y otros agentes erosivos, así como por la acción bacteriana, llegando de esta manera al suelo. Las plantas incorporan el fósforo presente en el suelo a través de sus raíces para procesos vitales (como la formación de ADN). Cuando los organismos mueren, se descomponen y el fósforo contenido en su cuerpo es liberado nuevamente al suelo y al agua.

Ciclo del Azufre

El azufre es expulsado a la atmósfera por erupciones volcánicas y por la actividad industrial humana en forma de dióxido de azufre. Posteriormente, se transforma en iones sulfato y regresa al suelo como parte de la lluvia ácida. Las bacterias y los hongos tienen la capacidad de descomponer los organismos muertos, liberando el azufre contenido en sus cuerpos. Aerobacter descompone los iones sulfato generando ácido sulfhídrico, mientras que Thiobacterium lo oxida, permitiendo que el azufre sea absorbido de nuevo por las plantas.

Organismos Genéticamente Modificados (OGM)

Un OGM es un organismo al que se le ha modificado su genoma mediante técnicas de ingeniería genética para que adquiera una característica nueva y específica.

Métodos para Combatir Enfermedades

• Antibiótico: Compuestos naturales o sintéticos que atacan infecciones. Combaten la enfermedad frenando y tratando la infección al reducir el número de bacterias.
• Suero: Método paliativo que ya contiene anticuerpos. Se utiliza en personas enfermas. Sus ventajas incluyen una respuesta inmediata, pero su desventaja es que no crea células de memoria.
• Vacuna: Siempre de origen sintético. No se administran a personas enfermas, ya que es un método preventivo. Parte de un agente patógeno (ADN, proteínas) para provocar una reacción inmunitaria «débil», generando células de memoria y exposición temprana para la producción de anticuerpos. Su desventaja es que la reacción tarda varios días en producirse.
• Bactericida: Es una forma de actuar de ciertos antibióticos que consiste en destruir directamente la bacteria.

Agente Patógeno

Los agentes patógenos son entidades capaces de causar una enfermedad o daño en un organismo, además de generar una respuesta inmunitaria. Entre ellos se encuentran las bacterias, hongos, viroides, virus, priones y protozoos. Se transmiten comúnmente a través de contacto directo, aire, contacto sexual (fluidos o sangre), alimentos y agua contaminados o vectores animales.

La Infección

Se define como cualquier situación en la cual un microorganismo patógeno se instala y crece en un huésped. Según la agresividad del organismo, la infección será perjudicial en función de:

• La patogenicidad: Capacidad para producir cambios fisiológicos o anatómicos que constituyen la enfermedad.
• La resistencia o susceptibilidad: Depende del sistema inmune del huésped.

Fases de la Infección

1. Adherencia: El microorganismo se fija a las células del huésped. Ocurre en mucosas (digestiva, respiratoria) o por heridas en la piel. Es selectiva; cada patógeno se une mejor a ciertos tejidos. Sin adherencia no hay infección.
2. Penetración: Tras adherirse, el patógeno entra en los tejidos o células. Puede producir daño liberando toxinas o diseminarse por el organismo. Debe competir con la flora normal para sobrevivir.
3. Proliferación: El microorganismo se multiplica en el huésped utilizando nutrientes y condiciones adecuadas. Al aumentar su número, aparecen los síntomas de la enfermedad.

Ciclo Lítico

El Ciclo Lítico conlleva la muerte y destrucción de la célula infectada por la acumulación y liberación de partículas víricas. Este ciclo replica virus a expensas de la maquinaria celular (recursos como los ribosomas).

Fases del Ciclo Lítico

1. Adhesión: El virión contacta con la membrana plasmática de una célula.
2. Penetración: Introduce el ácido nucleico en la célula infectada mediante anclajes y endocitosis.
3. Biosíntesis: Copia y reproduce las partes víricas por separado (proteína por proteína).
4. Ensamblaje: Las partículas víricas se unen para formar el virus y crear miles de copias nuevas.
5. Liberación: Cuando el número de virus es muy elevado, la célula se rompe liberando los virus para infectar otras células.
6. Repetición del ciclo.

Las Formas Acelulares

Son entidades microscópicas que pueden multiplicarse, pero solo como parásitos estrictos de células vivas. Fuera de la célula permanecen en estado latente, sin realizar ninguna función vital.

Los Virus

Son las formas más simples y pequeñas conocidas; consisten en moléculas de ácido nucleico envueltas por una cubierta proteica. No tienen organización celular y son parásitos intracelulares obligados. Fuera de la célula parasitada son estructuras inertes denominadas viriones, debido a que carecen de enzimas para desarrollar su propio metabolismo. Su única función es transportar el ácido nucleico viral de una célula hospedadora a otra. Miden entre 20 y 300 nanómetros.

Wendell Stanley los cristalizó en 1935, demostrando que pueden cristalizar como la materia no viva cuando las condiciones ambientales son adversas. Los virus no están vivos; su prevención se realiza con vacunas y, para ayuda rápida, se utiliza el suero. Aparecen en cualquier sitio y se detienen mediante antibióticos. Sus mecanismos de entrada incluyen enzimas y anclajes; los virus entran a la célula a través de la endocitosis (fusión de membranas). A menudo vienen camuflados porque poseen un trozo de otra membrana que la célula reconoce. Los virus y viriones solo infectan un tipo de célula (especificidad) y tienen una alta tasa de mutación, ya que su genoma, al ser pequeño, cambia debido a capas o variantes.